Устройство для зарядки аккумуляторной батареи

Изобретение относится к электротехнике. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи состоит из источника питания, ключа, стабилизатора напряжения, стабилизатора тока, управляющего устройства, клемм для подключения аккумуляторной батареи, измерительных преобразователей тока и напряжения, задатчика напряжения и задатчика тока. В устройство дополнительно введен демпфирующий элемент, который включен между выходом стабилизатора напряжения и вторым входом стабилизатора тока. Такое выполнение позволяет ограничить выброс зарядного тока при включении устройства и разгрузить его силовые элементы - источник питания, ключ и стабилизатор тока. 3 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для зарядки аккумуляторных батарей.

Известно зарядное устройство (http://www.kupol.com.ua/consumer_3.html). Известное устройство содержит источник питания, стабилизатор тока, стабилизатор напряжения, устройство управления, ключ и клеммы для подключения аккумуляторной батареи (АБ). Выходы стабилизаторов тока и напряжения подключены к АБ, к этим же клеммам подключен вход устройства управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа так, что в зависимости от напряжения АБ электрическая энергия источника питания через ключ поступает на стабилизатор тока (первый этап заряда) или на стабилизатор напряжения (второй этап заряда).

К недостаткам такого устройства можно отнести наличие двух силовых регуляторов (стабилизатор тока и стабилизатор напряжения), которые по сравнению с сигнальными регуляторами имеют увеличенные габариты и стоимость. Кроме этого, в устройстве отсутствует контроль параметров заряда, соответствующих окончанию этого процесса. При зарядке АБ, например, автономных необитаемых подводных аппаратов существует необходимость оперативного последующего ввода их в эксплуатацию после заряда. При этом как преждевременное отключение процесса зарядки АБ, приводящее к неполному ее заряду, так и неоправданное увеличение времени заряда приведет к снижению эффективности подводного аппарата, в котором используется АБ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для зарядки АБ (патент RU 2530877, МПК H02J 7/04). Устройство содержит источник питания, ключ, стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, устройство управления и клеммы для подключения АБ, при этом источник питания посредством ключа подсоединен к стабилизатору тока, выход устройства управления подключен к управляющему входу ключа, а выходные зажимы стабилизатора тока соединены с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, выход стабилизатора напряжения подключен к первому входу стабилизатора тока, при этом устройство содержит также измерительный преобразователь зарядного тока, измерительный преобразователь выходного напряжения, задатчик напряжения и задатчик тока, измерительный преобразователь зарядного тока включен в разрыв одного из проводов, соединяющий выходные зажимы стабилизатора тока с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, измерительный преобразователь напряжения подсоединен параллельно клеммам для подключения аккумуляторной батареи, а его выход соединен с первым входом стабилизатора напряжения, выход измерительного преобразователя зарядного тока соединен с вторым входом стабилизатора тока и первым входом устройства управления, задатчик напряжения подключен ко второму входу стабилизатора напряжения, а задатчик тока подключен ко второму входу устройства управления.

Работа такого устройства заключается в следующем. При зарядке аккумуляторной батареи в стабилизаторе напряжения определяется рассогласование между заданным напряжением АБ, определяемым уставкой задатчика напряжения, и фактическим напряжением на батарее. Сигнал на выходе стабилизатора напряжения является задающим для стабилизатора тока, в котором, в свою очередь, определяется рассогласование между этим сигналом и сигналом обратной связи, пропорциональным фактическому значению тока заряда. По мере зарядки аккумуляторной батареи напряжение на ней возрастает. Рассогласование на входе стабилизатора напряжения уменьшается, что приводит к уменьшению сигнала на входе стабилизатора тока и, соответственно, к уменьшению тока заряда. При некотором заданном значении рассогласования между фактическим значением тока заряда и уставкой задатчика тока устройство управления отключит ключ, и процесс зарядки АБ прекратится.

В ряде случаев необходимо обеспечить гальваническую изоляцию цепей управления от силовых цепей. Для этого обратные связи по току и по напряжению в устройстве реализуются через элементы, которые обладают указанным свойством. Эти элементы наряду с требуемой изоляцией могут вносить запаздывание в передачу сигналов, что изменяет динамические характеристики устройства. Для такого объекта регулирования как АБ процесс зарядки характерен стационарностью в установившемся режиме, т.е. внешние воздействия в виде задающих сигналов или возмущений являются неизменными и дополнительная инерционность каналов обратных связей не оказывает влияния на качество регулирования. Динамический режим возникает только при включении устройства, поскольку в начальный момент времени рассогласования на входах стабилизаторов напряжения и тока имеют максимальные значения и изменяется скачкообразно. При этом за счет увеличенной инерционности цепи обратной связи в контуре тока происходит выброс регулируемого параметра - тока заряда.

Это является недостатком, так как приводит к перегрузке силовых элементов устройства - источника питания, ключа и стабилизатора тока.

В основу заявляемого изобретения поставлена задача исключить указанный недостаток, т.е. обеспечить снижение выброса зарядного тока в начальный момент времени при включении устройства, тем самым разгрузить силовые элементы устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для зарядки аккумуляторной батареи, содержащее источник питания, ключ, стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, измерительный преобразователь напряжения, измерительный преобразователь тока, задатчик тока, задатчик напряжения, устройство управления и клеммы для подключения аккумуляторной батареи, при этом источник питания посредством ключа подсоединен к стабилизатору тока, выход устройства управления подключен к управляющему входу ключа, первый выходной зажим стабилизатора тока соединен с первой клеммой для подключения аккумуляторной батареи непосредственно, а его второй выходной зажим соединен со второй клеммой для подключения аккумуляторной батареи через измерительный преобразователь тока, измерительный преобразователь напряжения подсоединен параллельно клеммам для подключения аккумуляторной батареи, а его выход соединен с первым входом стабилизатора напряжения, выход измерительного преобразователя зарядного тока соединен с первым входом стабилизатора тока и первым входом устройства управления, задатчик напряжения подключен ко второму входу стабилизатора напряжения, а задатчик тока подключен ко второму входу устройства управления, дополнительно введен демпфирующий элемент, который включен между выходом стабилизатора напряжения и вторым входом стабилизатора тока.

В заявленном устройстве общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:

- источник питания;

- ключ;

- стабилизаторы напряжения и тока;

- устройство управления;

- клеммы для подключения аккумуляторной батареи;

- задатчики напряжения и тока;

- измерительные преобразователи напряжения и тока;

- источник питания посредством ключа подсоединен к стабилизатору тока;

- выход устройства управления подключен к управляющему входу ключа;

- первый выходной зажим стабилизатора тока соединен с первой клеммой для подключения аккумуляторной батареи непосредственно, а его второй выходной зажим соединен со второй клеммой для подключения аккумуляторной батареи через измерительный преобразователь тока;

- измерительный преобразователь напряжения подсоединен параллельно клеммам для подключения аккумуляторной батареи, а его выход соединен с первым входом стабилизатора напряжения;

- выход измерительного преобразователя зарядного тока соединен с первым входом стабилизатора тока и первым входом устройства управления,

- задатчик напряжения подключен ко второму входу стабилизатора напряжения, а задатчик тока подключен ко второму входу устройства управления.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного зарядного устройства и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие отличительные признаки:

- в устройство введен демпфирующий элемент;

- демпфирующий элемент включен между выходом стабилизатора напряжения и вторым входом стабилизатора тока.

Указанные существенные признаки, отличающие заявленное зарядное устройство от прототипа, в совокупности с признаками, общими для него и прототипа, обеспечивают достижение заявленного технического результата во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны.

Дополнительное введение в устройство демпфирующего элемента, который включен между выходом стабилизатора напряжения и вторым входом стабилизатора тока, ограничивает скорость нарастания задающего сигнала на входе стабилизатора тока и позволяет ограничить выброс зарядного тока при включении устройства.

Таким образом, существенный признак заявленного устройства для зарядки аккумуляторной батареи обеспечивают достижение технического результата, т.е. находятся с техническим результатом в причинно-следственной связи и решает поставленную задачу.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1. представлена структурная схема устройства для зарядки аккумуляторной батареи; на фиг. 2 - осциллограммы изменения напряжения на батарее в процессе заряда UЗ(t) и тока заряда IЗ(t), полученные в результате схемотехнического моделирования и поясняющие работу устройства. Для иллюстрации эффективности заявленного устройства на фиг. 3 представлены осциллограммы изменения напряжения UЗ(t) и тока заряда IЗ(t) аккумуляторной батареи, соответствующие прототипу.

Устройство для зарядки аккумуляторной батареи содержит источник 1 питания, ключ 2, стабилизатор 3 напряжения, демпфирующий элемент 4, стабилизатор 5 тока, устройство 6 управления, клеммы 7, 8 для подключения аккумуляторной батареи, измерительный преобразователь 9 тока, измерительный преобразователь 10 напряжения, задатчик 11 напряжения и задатчик 12 тока, при этом источник 1 питания посредством ключа 2 подсоединен к стабилизатору 5 тока, выход устройства 6 управления подключен к управляющему входу ключа, 2, первый выходной зажим стабилизатора 5 тока соединен с первой клеммой 7 для подключения аккумуляторной батареи непосредственно, а его второй выходной зажим соединен со второй клеммой 8 для подключения аккумуляторной батареи через измерительный преобразователь 9 тока, выход стабилизатора 3 напряжения подключен к входу демпфирующего элемента 4, выход которого подключен ко второму входу стабилизатора 5 тока, измерительный преобразователь 10 напряжения подсоединен параллельно клеммам 7, 8 для подключения аккумуляторной батареи, а его выход соединен с первым входом стабилизатора 3 напряжения, выход измерительного преобразователя 9 зарядного тока соединен с первым входом стабилизатора 5 тока и первым входом устройства 6 управления, задатчик 11 напряжения подключен ко второму входу стабилизатора 3 напряжения, а задатчик 12 тока подключен к второму входу устройства 6 управления.

Зарядное устройство работает следующим образом. При включении устройства в стабилизаторе 3 напряжения определяется рассогласование между заданным напряжением АБ (сигнал UЗН) и фактическим напряжением АБ (сигнал UОС). Алгоритм обработки рассогласования в стабилизаторе напряжения может быть, например, следующий

где UН - выходной сигнал стабилизатора напряжения.

Выходной сигнал UH поступает на вход демпфирующего элемента 4. В этом блоке осуществляется ограничение скорости изменения сигнала, поступающего с выхода стабилизатора 3 напряжения на вход стабилизатора 5 тока. Сигнал UЗТ с выхода блока демпфирующего элемента 4 является задающим для стабилизатора 5 тока, а сигнал UТ является сигналом обратной связи для стабилизатора 5 тока.

Алгоритм обработки рассогласования в стабилизаторе 5 тока может быть принят, например, в виде

где IЗ - выходной сигнал стабилизатора тока, т.е. ток заряда АБ.

Алгоритм обработки сигнала в демпфирующем элементе 4 может быть, например, следующим

Таким образом, за счет того, что интенсивность изменения задающего сигнала для стабилизатора 5 тока ограничивается, интенсивность изменения тока на выходе этого стабилизатора 5 также ограничивается. Это обеспечивает уменьшение перерегулирования тока при включении устройства.

Работу устройства поясняют осциллограммы, приведенные на фиг. 2.

При включении устройства ток заряда IЗ(t) устанавливается на заданном уровне IУСТ с перерегулированием примерно 20% и поддерживается практически неизменным в процессе зарядки АБ, т.е. осуществляется первый этап зарядки аккумуляторной батареи. При этом напряжение UЗ(t) на АБ увеличивается и при достижении заданного значения UЗН происходит снижение тока заряда при неизменном напряжении на батарее, т.е. устройство переходит на второй этап заряда. При уменьшении тока заряда до заданного значения происходит отключение устройства.

На фиг. 3 представлены осциллограммы исходного варианта (прототипа), на которых видно, что перерегулирование составляет примерно 150%.

Таким образом, можно сделать вывод, что применение демпфирующего элемента в устройстве уменьшает выброс тока при включении устройства и позволяет разгрузить источник питания, ключ и стабилизатор тока.

Устройство для зарядки аккумуляторной батареи, содержащее источник питания, ключ, стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, измерительный преобразователь напряжения, измерительный преобразователь тока, задатчик тока, задатчик напряжения, устройство управления и клеммы для подключения аккумуляторной батареи, при этом источник питания посредством ключа подсоединен к стабилизатору тока, выход устройства управления подключен к управляющему входу ключа, первый выходной зажим стабилизатора тока соединен с первой клеммой для подключения аккумуляторной батареи непосредственно, а его второй выходной зажим соединен со второй клеммой для подключения аккумуляторной батареи через измерительный преобразователь тока, измерительный преобразователь напряжения подсоединен параллельно клеммам для подключения аккумуляторной батареи, а его выход соединен с первым входом стабилизатора напряжения, выход измерительного преобразователя зарядного тока соединен с первым входом стабилизатора тока и первым входом устройства управления, задатчик напряжения подключен ко второму входу стабилизатора напряжения, а задатчик тока подключен ко второму входу устройства управления, отличающийся тем, что дополнительно введен демпфирующий элемент, который включен между выходом стабилизатора напряжения и вторым входом стабилизатора тока.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение SOC аккумулятора и сокращение периода восстанавливающей зарядки при повышении экономии топлива.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение компактности и надежности.

Использование – в области электротехники, транспорта. Технический результат – снижение потерь мощности при работе гибридного и/или электрического транспортного средства.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение надежности и безопасности эксплуатации зарядной станции.

Использование - в области электротехники. Технический результат - обеспечение стабильной величины энергии аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к транспортным средствам. Устройство управления подачей энергии, установленное на транспортном средстве, содержит: генератор, приводимый в действие двигателем; первый и второй аккумуляторы, соединенные параллельно с генератором; SOC-датчик состояния заряда первого аккумулятора и контроллер заряда.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводных системах электрических транспортных средств. Техническим результатом является возможность осуществления в сочетании с электромотором выборочного управления скоростью и восстановления заряда аккумулятора в соответствии с выходными параметрами мотора.

Изобретение относится к устройствам зарядки аккумуляторных батарей. Технический результат - увеличение срока службы батарей.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи АБ, содержащее источник питания, ключ, стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, устройство управления и клеммы для подключения АБ.

Изобретение относится к области техники связи, использующей электронные устройства с аккумуляторной батареей, и предназначено для замедления старения аккумуляторной батареи, вызываемого зарядным током и повторяющимися циклами зарядки-разрядки при практически максимальной зарядной емкости.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для ускоренного заряда никель-кадмиевых батарей, формирования и восстановления их емкости при вводе в эксплуатацию, техническом обслуживании, регламентных работах. Техническим результатом является увеличение надежности работы устройства заряда и разряда аккумуляторных батарей, снижение требований к емкости буферного накопителя и расширение его функциональных возможностей. Способ включает синхронизированное смещение по времени разрядных импульсов, контроль скорости нарастания тока, а также управление скоростью изменения тока для уменьшения уровня излучаемых помех. В качестве устройства, реализующего способ, использована многоканальная автоматизированная система заряда аккумуляторных батарей с блоком управления режимом асимметричного тока, блоком рекуперации энергии разрядного импульса и разрядного постоянного тока и буферным накопителем энергии. В разрядно-зарядные блоки каждого канала данной системы введены блок синхронизации режима асимметричного тока, блок управления скоростью изменения тока и блок управления режимом работы. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автотранспортных средствах на электрической тяге. Техническим результатом является повышение энергетического КПД зарядных систем. Способ управления зарядкой батареи (13), в частности батареи автотранспортного средства от однофазной сети, включает фильтрацию входного напряжения (Ve); подачу на батарею электрической мощности от сети через каскад (3) понижения напряжения и каскад (4) повышения напряжения, связанные между собой через индуктивный компонент (Ld); и контроль силы тока (Id), проходящего через указанный индуктивный компонент, в зависимости от заданного значения (Idref) силы тока, при этом указанная сила тока (Id) не является непрерывно управляемой. Согласно способу, вырабатывают заданное значение силы тока так, чтобы указанное заданное значение силы тока имело по меньшей мере одно первое значение и по меньшей мере одно второе значение, превышающее первое значение, причем заданное значение силы тока имеет второе значение до начала фазы, во время которой сила тока является неуправляемой. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – предотвращение деградации аккумуляторной батареи. Согласно изобретению устройство подачи электрической мощности включает в себя первую и вторую аккумуляторные батареи, соответственно подающие электрическую мощность множеству нагрузочного оборудования, установленному на транспортном средстве, генератор электрической мощности, способный заряжать первую аккумуляторную батарею и вторую аккумуляторную батарею посредством рекуперативной выработки электрической мощности, и средство управления для управления генератором электрической мощности таким образом, что величина заряда электрической мощности, по меньшей мере, одной из первой аккумуляторной батареи и второй аккумуляторной батареи на основе рекуперативной выработки электрической мощности сдерживается в случае, когда, по меньшей мере, одно из оборудования высокой нагрузки и целевого для резервирования оборудования присутствует среди большого количества нагрузочного оборудования, и генератор электрической мощности выполняет рекуперативную выработку электрической мощности во время замедления транспортного средства. 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – оптимизация ограничения зарядки/разрядки аккумуляторной батареи в низкотемпературном состоянии. Представлена система управления аккумуляторной батареей, соединенная с батареей и управляющая ее зарядкой/разрядкой. Система содержит датчик тока, который измеряет значение тока путем определения зарядного/разрядного тока, протекающего через батарею; датчик напряжения, который определяет напряжение батареи; датчик температуры, который определяет температуру батареи; регистратор температур за прошлый период, который регистрирует температуры за прошлый период, определяемые датчиком температуры; и ограничитель зарядки/разрядки, который огранивает зарядный/разрядный ток в низкотемпературном состоянии на основании температур за прошлый период, регистрируемых регистратором температур за прошлый период. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение управления питанием, которое подается через множество батарей, имеющих различную плотность энергии и соединенных друг с другом для управления работой приводного тела. Устройство управления батареей включает в себя: первую батарею, которая соединена с приводным телом, на которое подается питание для приведения в действие, и подает питание для приведения в действие приводного тела; вторую батарею, которая соединена с первой батареей для подачи питания для зарядки первой батареи или соединена с приводным телом для подачи питания для приведения в действие приводного тела; блок управления, который управляет электрической энергией, которая подается между первой и второй батареями в соответствии с состояниями первой и второй батарей, причем блок управления измеряет значение выходной энергии второй батареи; и переключающий блок, который управляется блоком управления и соединяет первую и вторую батареи и блок управления друг с другом, причем, когда значение выходной энергии второй батареи, измеряемое блоком управления, превышает предварительно заданный допустимый интервал выходной энергии, блок управления осуществляет управление, чтобы приводить в действие приводное тело посредством первой батареи, а переключающий блок отсоединяет вторую батарею от приводного тела, причем, когда значение выходной энергии второй батареи, измеряемое блоком управления, не достигает предварительно заданного допустимого интервала выходной энергии, блок управления осуществляет управление, чтобы приводить в действие приводное тело посредством первой батареи, а переключающий блок отсоединяет вторую батарею от приводного тела, причем удельная мощность второй батареи ниже, чем удельная мощность первой батареи. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат - повышение прочности, влагозащищенности и надежности работы конструкции, упрощение процесса эксплуатации, уменьшение габаритов устройства. Согласно изобретению зарядное устройство содержит блок питания (1), блок заряда (2), кабель сети (3) для подключения блока питания к сети переменного тока и кабель блока заряда (4) для соединения блока питания (1) и блока заряда (2). Блок питания (1) содержит корпус (7), крышку (8) и установленную между ними герметизирующую прокладку (10), размещенный в корпусе электронный модуль (16) , соединенный с кабелем сети (3) и кабелем блока заряда (4), которые загерметизированы в корпусе (7) посредством гермовводов (11), зафиксированных в корпусе резьбовыми втулками (12), причем сами кабели (3) и (4) зафиксированы на корпусе (7) обжимными скобами (13). Блок заряда (2) содержит корпус (21), крышку (22) и установленную между ними герметизирующую прокладку (24), размещенные в корпусе (21) электронный модуль (27), соединенный с розеткой (38) для подключения кабеля блока заряда, загерметизированной в боковой панели (23) корпуса, а также модуль контактов (28) с тремя контактами (29) для питания и идентификации батареи. При этом в корпусе (21) блока заряда выполнено посадочное место с направляющими пазами (31) для установки батареи радиостанции, а также фиксатор батареи (33) и рычажный толкатель (34) для отсоединения фиксатора (33). 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу и системе управления электрическим током (ЕСМ) в по меньшей мере одном электролизере, имеющем по меньшей мере два электрода, находящихся в контакте с электролитической средой, множество сенсорных средств для измерения тока, проходящего через один или более электродов, при этом указанные сенсорные средства расположены внутри по меньшей мере одной панели ЕСМ, установленной в одном или более работающих электролизерах. Система также содержит поддерживающие средства для поддержания по меньшей мере одной панели ЕСМ в каждом электролизере, причем поддерживающие средства выполнены с возможностью предотвращения нарушений нормальных перемещений электродов и повреждений панели ЕСМ. Система выполнена с возможностью измерения электрического тока, проходящего через электрод или множество электродов в электролизере. Указанные усовершенствования включают в себя средства для минимизации воздействий на измерение тока переменных нескольких типов, например, электромагнитных помех, геометрии электролизера и конфигурации контакта, чтобы обеспечить достоверную аппроксимацию тока, проходящего через каждый электрод. Кроме того, вышеупомянутые усовершенствования относятся к максимальному повышению функциональности, адаптивности и управляемости устройства, обеспечивая полную модернизацию металлургических систем, при которой важно обеспечить надежное управление электрическим током, проходящим через электроды. Повышение точности контроля в реальном режиме времени величины тока, проходящего через каждый катод или анод, содержащийся в электролизере электролитического рафинирования металлов, а также оптимизация работы электролизеров, является техническим результатом изобретения. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи состоит из источника питания, ключа, стабилизатора напряжения, стабилизатора тока, управляющего устройства, клемм для подключения аккумуляторной батареи, измерительных преобразователей тока и напряжения, задатчика напряжения и задатчика тока. В устройство дополнительно введен демпфирующий элемент, который включен между выходом стабилизатора напряжения и вторым входом стабилизатора тока. Такое выполнение позволяет ограничить выброс зарядного тока при включении устройства и разгрузить его силовые элементы - источник питания, ключ и стабилизатор тока. 3 ил.

Наверх