Устройство для заряда аккумуляторной батареи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< ц 543089

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.05.75 (21) 2139400/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 07.02.77 (51) М. Кл е Н 02J 7/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР ла делам изобретений и открытий (53) УДК 621,355.163 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Г. Николаев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Изобретение относится к электрохимическим источникам постоянного тока — аккумуляторным батареям, а именно к зарядным устройствам, используемым для заряда батарей в стационарных условиях, а акже на подвижных объектах, например на автомобилях.

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи от источника переменного тока, содержащее двухполупериодный выпрямитель и токоограничительную индуктивно-емкостную ячейку (1), Ток в цепях с дросселем и конденсатором этого устройства соответственно сдвинут по фазе, и в нем используется вывод средней точки батареи. Однако это устройство сложно и вывод средней точки батареи не всегда возможен.

Известно также устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее источник переменного тока с двумя выходными клеммами, индуктивно-емкостную токоограничивающую ячейку, конденсатор которой соединен с одной из клемм источника и через полупроводниковый элемент с положительной клеммой батареи, а дроссель одним своим выводом связан со второй клеммой источника (2).

Такое устройство содержит не менее четырех диодов и обеспечивает заряд аккумуляторной батареи со сравнительно высоким к.п.д. напряжений, не превышающих амплитудного значения напряжения источника. Однако это устройство характеризуется сравнительно большими значениями веса и габаритов дросселя и конденсаторов, в результате чего ухудшаются его удельные энергетические показатели.

Для упрощения конструкции и повышения удельных энергетических показателей в предлагаемом устройстве в качестве полупровод10 пикового элемента применен транзистор, база которого через резистор, а эмиттер через вентиль подключены ко второй клемме упомянутого источника, а отрицательная клемма батареи подключена «о второму выводу дрос15 селя.

На фиг. 1 показана схема описываемого устройства; на фиг. 2 — то же, вариант выполнения.

В устройстве (фиг. 1) аккумуляторная ба20 тарея 1 заряжается от источника 2 переменного тока через индуктивно-емкостную токоограничивающую ячейку. Клеммы 3, 4 источника подключены к батарее через конденсатор 5 и дроссель 6 соответственно. Конденса25 тор 5 подключен к положительной клемме батареи через транзистор 7, и дроссель 6 — к отрицательной клемме батареи непосредственно. Кроме того, конденсатор 5 через второй вентиль выпрямителя — диод 8 подключен к

ЗЗ клемме 4 источника, а база транзистора 7 че543089

1О

25 зо

5О

55 бо

65 рез резистор 9 подключена к той же клемме 4 источника 2.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

В полупериоде изменения напряжения источника 2, когда плюс приложен к аноду диода 8 (к клемме 4) и минус — к клемме 3, происходит заряд конденсатора 5. Этот заряд продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе пе достигнет амплитудного значения напряжения источника, после чего заряд конденсатора прекратится. Конденсатор

5 при этом выполняет функцию накопительной емкости. Во время заряда емкостного накопителя транзистор 7 заперт за счет подвода падения напряжения на диоде 8 к базе этого триода. Напряжение на обкладке конденсатора, соединенной с транзистором 7 и диодом 8 (верхней по схеме), положительно по отношению к обкладке, соединенной с клеммой 3 источника, а в цепи верхняя обкладка конденсатора — клемма 4 источника 2 напряжение равно нулю в процессе заряда емкостного накопителя и увеличивается от нуля до напряжения источника во второй половине этого полупериода.

Если напряжение батареи меньше амплитудного значения напряжения источника 2, то в момент равенства напряжений цепи емкостной накопитель — источник и заряжаемой батареи изменяется структура устройства и начинается разряд накопителя на батарею через „-россель 6, источника 2 и транзистор 7.

В это время емкостный накопитель-конденсатор 5 отдает энерп1ю в аккумуляторную батарею, заряд которой продолжается и в следующем полуперноде изменения напряжения источника 2. Ток заряда батареи ограничен индуктивным сопротивлением дросселя 6, а импульс зарядного тока длится до тех пор, пока напряжение последовательно соединенных источника и накопителя, убывая, не станет равным напряжению батареи. В это время опять изменяется структура устройства. В случае, когда напряжение батареи меньше амплитудного значения напряжения источника, конденсатор 5 в следующем полупериоде (когда напряжение клеммы 4 положительно, а клеммы 3 — отрицательно) вначале заряжается, затем снова разряжается. Когда полярность напряжения источника изменится, конденсатор продолжает разряжаться, а затем заряжается противоположной полярностью (перезаряжается). После очередного изменения структуры устройства конденсатор вначале перезаряжается от источника, заряжается до амплитудного значения напряжения источника и в последующем разряжается на батарею, т. е. процесс повторяется циклически: во время заряда конденсатора 5 транзистор 7 заперт, и конденсатор соединен с источником последовательно-встречно, батарея в это время разобщена с источником и конденсатором. По окончании заряда конденсатора пропадает запирающее напряжение в базовой цепи транзистора и последний под действием напряжения батареи 1 открывается и подключает батарею к цепи источник — накопитель.

Б результате этого батарея заряжается от источника 2 и соединенного с ним последовательно вольтодобавочного токоограничивающего конденсатора 5. Чередование импульсов зарядного тока с паузой между этими импульсами обеспечивает деполяризацию аккумуляторов, что уменьшает потери энергии на внутреннем сопротивлении батареи.

Если напряжение батареи больше амплитудного значения напряжения источника, перезаряд конденсатора 5 отсутствует; конденсатор подзаряжается от источника и подразряжается на батарею. То«заряда конденсатора обратно пропорционален его реактивному сопротивлению на частоте источника, и энергия, им запасаемая, пропорциональна емкости этого конденсатора, Так как этот токоограничитель-накопитель во время зарядного импульса батареи соединен с источником последовательно-согласно, т. е. используется в качестве вольтодобавочного источника, батарея заряжается до удвоенного значения амплитуды напряжения источника, а типовая мощность конденсатора уменьшается. В связи с тем, что падение напряжения на открытом триоде меньше, чем на диоде, и так как ток заряда батареи протекает лишь через один вентиль, потери в выпрямителе уменьшаются более чем в два раза. Это обеспечивает повышение удельных энергетических показателей устройства и его упрощение по сравнению с известным. На фиг. 2 триод 7 заменен диодом 10. При этой замене из устройства «выпадает» резистор 9.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее источник переменного тока с двумя выходными клеммами, индуктивно-емкостную токоограничивающую ячейку, конденсатор которой соединен с одной из клемм источника и через полупроводниковый элемент с положительной клеммой батареи, а дроссель одним своим выводом связан со второй клеммой источника, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения удельных энергетических показателей устройства, в качестве указанного полупроводникового элемента применен транзистор, база которого через резистор, а эмиттер через вентиль подключены ко второй клемме упомянутого источника, а отрицательная клемма батареи подключена ко второму выводу дросселя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство № 400838, М. Кл Н 01М 45/04, 1973.

2. В. A. Орлов. «Малогабаритные источники тока», «Воениздат», МО СССР, 1970, стр. 192 — 193, пис. 81 (прототип).

543089

Pua.!

Риг. 2

Составитель И. Найдина

Техред Л. Гладкова Корректор Т. Добровольская

Редактор С. Хейфиц

Заказ 101/8 Изд. № 102 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2