Устройство для питания нагрузки

 

1-"".

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I ФЭ

) ;й.т ". . -т ; "к,";к ".3, у", я и 3.

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ661 683 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлвно0 Ы2.76 (21) 2437513/24-07 (51) М. КЛ. н 02 3 7/34 с присоединением заявки HP—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 050579. Бюллетень М 17 (53) УДК621. 355. 1 (088.8) Дата опубликовании описания 0505.79 (72) Авторы изобретения д.Г. Белов, C.Â.Ìåäâåäíèêîâ, И.Т. Перекопский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автономным устройствам электропитания нагрузки, в которых генератор работает совместно с буферной аккумуляторной батареей (AS), и может быть использовано на различных автоматических установках, как подвижных, так и неподвижных.

Известны устройства электропитания, состоящие из.генератора и буферной АБ, в которых контроль эа процессом заряда и разряда осуществляется с помощью реверсивного счетчика ампер-часов (или счетчика коли- 15 чества электричества) (1).

В таких устройствах по показаниям счетчйка ампер-часов (САЧ), находящегося в эарядно-разрядной цепи AS, принимается решение о необходимости управления колйчеством энергии, поступающей в АБ бт генератора. в . В САЧ обычно вводят устройства, позволяющие учесть,что амперчасовая отдача AS менее 100%.

В результате при одинаковом токе

САЧ воспринимает при заряде меньшее количество электричества, чем при30 разряде. Разница выбирается, исходя из КПД AS по емкости. Вследствие того, что характеристики АБ изменяются под влияением различных факторов (циклирование, температура, давление и др.), в некоторые САЧ, для приведения в соответствие его показаний и реального сос- тояния заряженности АБ, вводят коррекцию, например по числу зарядноразрядных циклов (2ЦЗ).

Одяако, учет в . САЧ всего комплекса условий, влияющих на изменение емкости характеристик AS, является до настоящего времени практически не решенной задачей.

Кроме того, известно устройство, в котором периодически осуществляется контрольный заряд буферной батареи по .датчику максимального напряжения при условии установки счетчика ампер-часов в положение, соответствующее номинальной. емкости (4) °

Из известных устройств питания нагрузки ближе. всех к предлагаемому по технической сущности является устройство автоматического управления зарядом герметичных аккумуляторных батарей,,состоящее иэ генера-. тора (солнечной батареи), буферной

683

661

3 -аккумуляторной батареи, в цепь которой включены датчики зарядного и разрядного тока, соединенные с реверсивным счетчиком ампер-часов (ртутным кулонометром), выход указанного счетчика соединен с регулятором за ряда шунтового типа. Счетчик амперчасов контролирует и интегрирует ток в процессе заряда и разряда AB.

Если в результате интегрирования

;тока САЧ достигает некоторого фикси рованного состояния счета, принятого 10 эа уровень условного полного заряда

Ab, и соответствующего моменту, когда воспринятое счетчиком восполненное количество электричества равно снятому в предшествующем разряде, 15 то происходит выдача команды на регу- лятор для уменьшения зарядного тока

AB до заданной величины.

В этом устройстве отсутствует связь между показаниями САЧ и л 20 реальным уровнем заряженности АВ, так как не учитывается изменение характеристик AB (например, КПД по емкости) под влияением различных условий. Поэтому сообщение по САЧ в процессе заряда батареи количества электричества, равного снятому по

САЧ в предшествующем разряде, в общем случае не приводит к ее полному заряду.

Вследствие этого в процессе многократного циклирования будет происходить уменьшение располагаемой емкости АВ, и,следовательно, воэможность эффективно ее использовать будет снижаться. Таким образом, управление зарядом AB без учета реального уровня-ее заряженности приведет к тому, что нагрузка не будет обеспечена питанием.

Целью изобретения является повыше- 40 ние эффективности использОвания AS при ее многократном циклировании.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введен корректор коэффициента передачи датчика тока и датчик окончания заряда, причем выход корректора соединен со входов датчика зарядного или разрядного тока, а выход. датчика окончания заряда батареи соединен со входом корректора и со входом сброса счетчика ампер-часов в Фиксированное состояние счета.

На чертеже изображена функциональ ная схема устройства для питания нагрузки.

Устройство состоит из генератора

1, подключенного через регулятор

2 заряда к аккумуляторной батарее

3l датчика 4 разрядного и датчика

5 зарядного токов аккумуляторной батареи, выходы которых соединены со счетными входами реверсивного счетчика 6 ампер-часов, а выход счетчика соединен с регулятором 2; датчика 7 окончания заряда, выход которого соединен со входом сброса счетчика в фиксированное состояние счета и со входом корректора 8 коэфФициента передачи одного из датчиков тока. В качестве примера показано соединение корректора с датчиком 5 зарядного тока.

Работает устройство следующим образом.

Генератор 1 осуществляет питание нагрузки постоянным током, при этом как мощность, вырабатываемая, генератором, так и мощность, потребляемая нагрузкой, изменяются циклически каким-либо образом во времени. При превышении потребляемой мощности. над вырабатываемой нагрузка использует энергию, накопленную в батарее

3, в результате чего последняя разряжается. Датчик 4 преобразует величину разрядного тока во входной сигнал счетчика б, который производит счет разрядной емкости.

При превышении вырабатываемой мощностй над потребляемой происходит заряд батареи 3. Датчик 5 преобразует величину зарядного тока во входной сигнал счетчика,б, причем коэффициент передачи тока этого датчика имеет два значения: замедляющее и ускоряющее . Замедляющее значение коэффициента передачи датчика 5 таково, что регистрируемое счетчиком б на зарядном цикле количества электричества меньше, чем реально воспринимаемое батареей 3. Ускоряющее значение такового, что регистрируемое счетчиком б на зарядном цикле количество электричества больше, чем реально воспринимаемое бат ареей 3.

Когда зарегистрированное счетчиком б восполненное количество элентричества станет равно снятому в предществующем разряде (достигнуто некоторое фиксированное состояние счета, принятое за уровень условного полного .заряда батареи 3), счетчик 6 выдает команду на регулятор 2 заряда для

Уменьшения зарядного тока батареи

3 до заданной величины (например, не вызывающей дальнейший,заряд батареи, но обеспечивающей удержание ее в заряженном состоянии). После начала разряда батареи выдача команды со счетчика б на регулятор 2 прекращается.

Если коэффициент передачи датчика

5 имеет замедляющее значение, то, при заряде батареи будет происходить задержка момента достижения в счетчике б фиксированного состояния счета .

Этим обеспечивается сообщение батарее некоторого дополнительного количества электричества, с учетом которого реально воспринятое количество электричества превысит снятое в предшествующем разряде. Таким образом, с каждым разрядно-зарядным циклом будет происходить увеличение суммарного количества электричества в батарее (увеличение располагаемой емкости) °

На одном из разрядно-зарядных циклов в таком режиме произойдет срабатывание датчика 7, свидетельствующее о моменте полного заряда батареи.

Сигнал срабатывания датчика 7 поступает импульсно на вход сброса счетчика б в фиксированное состояние счета и одновременно на корректор 8.

По этому сигналу счетчик 6 выдает команду на регулятор 2 для уменьшения заданного тока, а корректор 8 осуществляет изменение коэффициента передачи датчика 5 с замедляющего на ускоряющее значение.

Если коэффициент передачи датчика 5 имеет ускоряющее значение, то при заряде батареи (в случае отсутствия команды со счетчика на регулятор) будет ускоряться момент достижения в счетчике б фиксированного состояния счета,так что батарея воспримет на заряде меньше количества электричества, чем снято в предшествующем разряде. Таким образом, в этом случае с каждым разрядноэарядным циклом будет происходить уменьшение суммарного количества электричества в батарее (уменьшение располагаемой емкости).

При некотором уменьшении располагаемой емкости выдача сигнала датчиком 7 прекращается, корректор 8 изменяет коэффициент передачи датчика

5 с ускоряющего на замедляющее значение.

Соответствующцм выбором продолжительности выдачи сигнала датчиком

7 достигается незначительное уменьше ние располагаемой емкости при работе датчика 5 с ускоряющим значейием коэффциента передачи.

Далее описанный процесс повторяется.

Периодическое автоматическое приведение в соответствие показаний САЧ и реального уровня заряда AS полностью исключает необратимое снижение располагаемой емкости АБ при ее многократном циклировании из-за изменения характеристик (например, .изменения КПД АБ по емкости) .

661683

Повышение эффективности использования AS за счет. поддержания распо-лагаемой емкости на более высоком уровне позволяет использовать при тех же характеристиках нагрузки батарею с меньшей номинальной емкостью (следовательно, и меньшего веса), или обеспечить питание той же нагрузки в течение более блительного времени.

Расчет емкостных характеристик

AB типа НКГК для шести месяцев циклирования, проведенный с использованием Математической модели, показал, что предложенное устройство при изменении среднего КПД AB по емкости на 5% обеспечивает к концу гарантированного срока службы AB среднюю величину располагаемой емкости на

25-30% выше, чем в устройстве, не учитывающем изменение КПД AR.

Формула изобретения

Устройство для питания нагрузки, содержащее генератор, например солйеч ную батарею и буферную аккумуляторную батарею, в цепь которой включены

25 датчики зарядного и разрядного тока, выходы которых соединены со счетными входами реверсивного счетчика ампер-часов, выход которого соединен со входом регулятора заряда, о т л и3Q ч à ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности использова ния аккумуляторной батареи при ее многократном-циклировании, в него введен корректор"коэффициента пере35 дачи датчика тока и датчик окончания заряда, причем выход корректора соединен со входом датчика зарядного

I йли разрядного тока, а выход датчика окончания заряда батареи подклю4„. чен ко входу корректора и ко входу сброса счетчика ампер-часов,в фиксированное состояние счета.

Источники информации, принятые во внимание при эскпертизе

1 .Патент CIIIA 93740636, кл .320-2, 45 1971.

2.Патент ФРГ Р1513700,кл.21 с, 51, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР

И426269, кл. Н 02 У 7/34, 1973.

50 4. Авторское свидетельство СССР

@472421, кл. Н 02 1 7/34, 1973.

5. Патент CIIIA 93421067,кл .320-14, 1969.

661683

Ф в

Заказ 2503/59 1ираи 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент <,, г.уигород, ул. Проектная, 4

Составитель И.Найдйна

Редактор Н.Акмедова Техред 0.Лндрейко КоРРектоР L.Ïàòðóøåâà