Регулятор напряжения

 

Изобретение относится к системам зарядки аккумуляторной батареи от электрических генераторов, вращающихся с переменной скоростью, преимущественно автомобильных. Техническим результатом является обеспечение изменения напряжения на аккумуляторе при закрытии дроссельных заслонок во время движения автомобиля, что позволяет повысить его топливную экономичность и динамические характеристики. В регулятор, содержащий термодатчик 1, резисторы 6, 7, компаратор 8, транзистор 9, стабилизатор на резисторе 12 и стабилитроне 13, делитель напряжения на резисторах 14, 15, 16 и диоды 17, 18 введены последовательно соединенные диод 20 и резистор 19, второй конец которого соединен с концевым выключателем карбюратора, а анод диода подключен к выводу 5 термодатчика. 1 ил.

Изобретение относится к системам зарядки аккумуляторной батареи от электрических генераторов, вращающихся с переменной скоростью, преимущественно автомобильных.

Известен регулятор напряжения (патент Японии, N 60-4657, Изобретения стран мира, 1985 г., N 17), содержащий первый компаратор напряжения, который включается, когда напряжение на аккумуляторе меньше первого порогового значения, второй компаратор напряжения, который включается, когда напряжение больше первого, но меньше второго порогового уровня, схему логики, которая включается, когда на нее поступает одновременно сигнал со второго компаратора и сигнал торможения, коммутатор, который подает напряжение на обмотку возбуждения генератора при поступлении сигнала с первого компаратора или схему логики. Данный регулятор обеспечивает повышение зарядного напряжения за счет увеличения доли мощности, затрачиваемой двигателем на привод генератора во время торможения, т.е. когда имеется избыток мощности.

Недостатком этого регулятора является отсутствие учета температуры аккумулятора и его сложность.

Известен регулятор напряжения (патент РФ N 2006130), содержащий термодатчик, подключенный к выводам аккумулятора и через резисторы ко входам компаратора, выход которого соединен с базой транзистора, через который напряжение питания поступает на обмотку возбуждения генератора. К шинам питания также подключены последовательно соединенные резистор и стабилитрон, к точке соединения которых подключен делитель напряжения из трех последовательно соединенных резисторов, причем к выводам среднего резистора делителя подключены анод и катод диодов, вторые выводы которых соединены с первым входом компаратора.

Недостатком этого регулятора является нерациональное использование мощности двигателя на привод генератора, не учитывающее режим движения автомобиля, что снижает полезную мощность двигателя и его топливную экономичность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является регулятор напряжения (патент РФ N 2040842), содержащий термодатчик, подключенный к выводам аккумулятора и через резисторы ко входам компаратора, выход которого через транзистор соединен с обмоткой возбуждения генератора, а к шинам питания подключены последовательно соединенные резистор и стабилитрон, параллельно которому подключен делитель напряжения из трех последовательно соединенных резисторов, причем выводы среднего резистора соединены с анодом и катодом диодов, вторые выводы которых соединены с первым входом компаратора и через последовательно соединенные резистор и диод подсоединены к выключателю стоп-сигнала.

Недостатком этого регулятора является недостаточно полное использование кинетической энергии автомобиля, т.к. дополнительный заряд аккумулятор получает только при движении автомобиля в режиме замедления с нажатой педалью тормоза. Очевидно, что этот режим движения является лишь частным случаем замедления, когда имеется избыток кинематической энергии, а двигатель не совершает полезной работы, например, принудительный холостой ход, накат, моменты переключения передач.

Целью изобретения является повышение топливной экономичности и динамических свойств автомобиля за счет преобразования избыточной кинематической энергии автомобиля в режиме замедления в дополнительный заряд аккумулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор напряжения, содержащий термодатчик, первый и второй выводы которого соединены с положительным и отрицательным выводами аккумулятора, а третий и четвертый через резисторы соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, выход которого через транзистор соединен с обмоткой возбуждения генератора, а к шинам питания подключены последовательно соединенные резистор и стабилитрон, к точке соединения которых параллельно стабилитрону подключен делитель напряжения из трех последовательно соединенных резисторов, причем выводы среднего резистора делителя соединены с анодом и катодом диодов, вторые выводы которых соединены с первым входом компаратора, дополнительно введены последовательно соединенные диод и резистор, свободный вывод которого подключен к концевому выключателю карбюратора, а анод диода подключен к четвертому выводу термодатчика.

Возможность достижения цели изобретения обусловлена наличием в предлагаемом регуляторе электрической связи между концевым выключателем карбюратора и вторым входом компаратора, на который поступает напряжение с термонезависимого делителя напряжения термодатчика, пропорциональное напряжению на аккумуляторе. Переход к любому варианту режима замедления осуществляется отпусканием педали управления дроссельными заслонками, что вызывает срабатывание концевого выключателя, входящего в систему экономайзера принудительного холостого хода. При этом выход выключателя соединяется с "массой" непосредственно (в карбюраторах типа "Солекс") или через низкоомную обмотку электропневмоклапана (в карбюраторах типа "Озон"). В результате нижний резистор термонезависимого делителя термодатчика шунтируется дополнительным резистором через положительно смещенный дополнительный диод, что приводит к уменьшению напряжения на втором входе компаратора на величину, обратно пропорциональную сопротивлению дополнительного резистора. Это вызывает увеличение напряжения, поддерживаемого регулятором на выводах аккумулятора и соответствующее увеличение зарядного тока, обеспечиваемое увеличением доли мощности двигателя, отбираемой на привод генератора. Таким образом, дополнительный заряд аккумулятора за счет кинетической энергии автомобиля производится при каждом отпускании педали управления дроссельными заслонками, т.е. при прекращении поступления топлива в двигатель.

При нажатии на педаль управления дроссельными заслонками срабатывание концевого выключателя приводит к отключению его выхода от "массы" (в карбюраторах типа "Солекс") или появлению на его входе напряжения питания (в карбюраторах типа "Озон"). В обоих случаях дополнительные резистор и диод перестают шунтировать резистор термодатчика, что приводит к восстановлению исходного уровня напряжения, поддерживаемого на аккумуляторе. Поскольку напряжение на аккумуляторе не может уменьшаться скачком до прежнего уровня, компаратор на некоторое время переходит в устойчивое состояние, обесточивающее обмотку возбуждения генератора. При этом генератор практически не потребляет мощность от двигателя, а все потребители электроэнергии питаются от аккумулятора, расходуя дополнительный заряд энергии, полученный на предшествовавшем интервале движения с закрытыми дроссельными заслонками. Очевидно, что суммарная продолжительность таких интервалов движения больше, чем суммарная продолжительность интервалов движения с нажатой педалью тормоза, что и определяет более высокую эффективность использования кинематической энергии автомобиля для зарядки аккумулятора по сравнению с прототипом.

Предложенное изобретение поясняется схемой электрической принципиальной.

Регулятор напряжения содержит термодатчик 1, подключенный выводами 2 и 3 к клеммам аккумулятора, и состоящий из 2-х параллельно соединенных делителей напряжения, выходы 4 и 5 которых соединены через резисторы 6 и 7 соответственно с первым и вторым входами компаратора 8, выход которого через транзистор 9 связан с параллельно соединенными обмоткой возбуждения генератора 10 и диодом 11. К шинам питания также подключены последовательно соединенные резистор 12 и стабилитрон 13, к точке соединения которых параллельно стабилитрону подключен делитель напряжения из трех последовательно соединенных резисторов 14, 15, 16, верхний и нижний выводы среднего резистора 15 соединены соответственно с анодом и катодом диодов 17 и 18, вторые выводы которых соединены с первым входом компаратора 8, а к выводу 5 термодатчика подсоединен анод диода 20, катод которого через резистор 19 подключен к концевому выключателю карбюратора.

Термодатчик 1 предназначен для формирования двух уровней напряжения. Первый уровень, снимаемый с первого делителя (вывод 4), зависит от температуры аккумулятора и не зависит от его напряжения, поскольку нижнее плечо этого делителя образовано термочувствительными элементами с требуемым температурным коэффициентом напряжения стабилизации (например, стабисторами КС119). Второй уровень напряжения, снимаемый со второго делителя (вывод 5) термодатчика 1, пропорционален напряжению на аккумуляторе и не зависит от его температуры.

Параметрический стабилизатор на резисторе 12 и стабилитроне 13 совместно с цепочкой резисторов 14, 15, 16 формирует два уровня напряжения, не зависящие от напряжения в бортовой сети. Они используются в качестве опорных при экстремальных значениях температуры аккумулятора.

Работает регулятор следующим образом. При движении с нажатой педалью управления дроссельными заслонками концевой выключатель разомкнут (рассматриваем случай использования карбюратора типа "Солекс"), ток через цепь дополнительного резистора 19 и диода 20 не протекает и она влияет на работу регулятора. В момент отпускания педали управления дроссельными заслонками срабатывает концевой выключатель замыкая на "массу" вывод резистора 19. Поскольку напряжение на выводе 5 термодатчика составляет примерно половину напряжения аккумулятора, то диод 20 открывается, через него и резистор 19 начинает протекать ток, шунтирующий нижний резистор делителя термодатчика. В результате напряжение на втором входе компаратора уменьшается относительно опорного, что для регулятора эквивалентно снижению напряжения на выводах аккумулятора ниже требуемого уровня. Для восстановления нарушенного равновесия регулятор увеличивает средний ток возбуждения генератора, напряжение на выводах аккумулятора возрастает и поддерживается на новом уровне, компенсирующем шунтирующее действие дополнительной цели резистор 19 - диод 20. При этом мощность, отбираемая от двигателя генератора, максимальна, аккумулятор получает дополнительный заряд без каких-либо затрат полезной энергии, поскольку топливо в двигатель не поступает.

При нажатии на педаль управления дроссельными заслонками контакты концевого выключателя размыкаются, шунтирующее действие цепи элементов 19 и 20 прекращается, что приводит к скачкообразному увеличению напряжения на втором входе компаратора, что для регулятора эквивалентно повышению напряжения на аккумуляторе выше требуемого уровня. Для восстановления нарушенного равновесия теперь регулятор уменьшает средний ток возбуждения генератора вплоть до полного его прекращения до тех пор, пока дополнительный заряд не будет израсходован потребителями электроэнергии автомобиля и напряжение на аккумуляторе не снизится до требуемого уровня, соответствующего его температуре. При этом потери мощности двигателя на привод генератора отсутствуют, что увеличивает полезную мощность двигателя и улучшает параметры разгона.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет простыми средствами осуществить более эффективное преобразование части бесполезно рассеиваемой при торможении кинетической энергии автомобиля в электрическую, запасаемую в аккумуляторе, что обеспечивает уменьшение затрат мощности двигателя на привод генератора и улучшение динамических характеристик автомобиля.

Формула изобретения

Регулятор напряжения, содержащий термодатчик, подключенный к аккумулятору и состоящий из термочувствительного и термонезависимого делителей напряжения, выходы которых через резисторы соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, выход которого через транзистор связан с параллельно соединенными обмоткой возбуждения генератора и диодом, а к положительной шине питания подключены последовательно соединенные резистор и стабилитрон, параллельно которому подключен делитель напряжения из трех последовательно соединенных резисторов, причем верхний и нижний выводы среднего резистора соединены соответственно с анодом первого и катодом второго диодов, вторые выводы которых соединены с первым входом компаратора, а также третий диод, катод которого соединен с резистором, отличающийся тем, что свободный вывод этого резистора подключен к концевому выключателю карбюратора, а анод третьего диода подключен к выходу термонезависимого делителя напряжения термодатчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1