Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей

 

Союз Советских

Социалистических

Рвслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 20.03.81 (2l) 3284412/24-07. с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.82. Бюллетень %46

Дата опубликования описания 1 5, 12 . 82

{sl)M. Кл.

Н 02 J 7/00

3Ьеударстеениьй камнтет

СССР

IIo делам иэа4ретеиий и открытий

{53) УДК621.355...163(088.8) Д т

/ с

/ (72) Автор изобретения

А.Г.Николаев (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТ80 ДНЯ ЗАРЯДА И РАЗРЯДА

АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕИ

Изобретение относится к электротехнике — к устройствам для формовки при производстве и заряда (поднаряда) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и различных подвижных автономных объектов с устройствами формированного заряда аккумуляторных батарей асимметричным током от источника переменного тока и источника постоянного тока, например, типа, аккумуляторной батареи.

Известно устройство заряда батарей асимметричным током от двух источников: от одного источника переменного тока - через выпрямитель, а от другого источника переменного тока - через зарядно-разрядный конденсатор (3PK) С1 3.

8 качестве этих источников используют, например, две фазы трехфазного источника переменного тока, 2 проводящие через заряжаемую аккумуляторную батарею постоянную и переменную составляющие асимметричного тока Г2 3.

Однако эти зарядные устройства характеризуются низкими энергетическими показателями и поэтому их применяют крайне редко.

Известно также устройство заряда с двумя АБ и инвертором напряжения, включенным на выходе управляемого выпрямителя однофазного источника переменного тока (31.

Недостатком этого устройства за15 ряда является необходимость использования в нем промежуточного автотрансформатора, регулирующего зарядный так АБ путем изменения напряже20ния на входе управляемого выпрямителя. Это увеличивает массу устройства, а наличие в нем двух дросселей, включенных в цепи зарядно-разрядного конденсатора, дополнительно ухуд3 98214 шает удельные энергетические показатели устройства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является, устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока, два диода, реактивное токоограничивающее сопротивление, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой АБ и положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой АБ, причем анод одного диода подключен к отрицательному выходному выводу, а его катод - к Отрицательной клемме (4 3, Недостатками известного устройства являются относительно большие потери энергии при проведении импульсов зарядного тока АБ, обусловленные последовательным включением трех вентилей (двух в управляемом выпрямителе и третьего - диода), а также сравнительно низкой добротностью зарядной цепи с дросселем (из-за малого значения добротности дросселя) и, связанным с этим увеличением габаритов и массы устройства заряда, что приводит к ухудшению его удельных энергетических показателей.

Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей устройства.

Поставленная цель-достигается тем, что устройство для заряда и разря35 да АБ, содержащее источник переменного тока, два диода, реактивное токоограничивающее сопротивление, положительный и отрицательный выход4О ные выводы для подключения эаряжаемой АБ и положительную и отрицательную кдеммы дпя соединения .с заряжаемой АБ, причем анод одного диода подключен к отрицательному выходному выводу, а его катод - к отрицательной клемме, снабжено зарядно-разрядным конденсатором, а его реактивное токоограничивающее сопротивление выполнено в виде токоограничивающего конденсатора, одна обкладка которого подключена к положительной .клемме и аноду другого диода, а другая обкладка через источник переменного тока — к отрицательному и через заряд-,: но-разрядный конденсатор - к положи- 55 тельному выходным выводам, при этом положительный выходной вывод соединен катодом другого диода.

8 4 ,Это поз воля ет канали зи рова т ь энергию разрядного импульса одной батареи в токоограничивающий конденсатор в одном полупериоде изменения тока источника переменного тока, а из то" коограничивающего конденсатора в заряжаемую Ab - в другом полупериоде изменения тока упомянутого источника. Следовательно, токоограничивающий конденсатор ограничивающий величину тока разряда батареи, и имеющий почти на порядок большую добротность, чем дроссель, позволяет повысить КПД устройства, а сокращение числа вентилей устройства заряда обеспечивает дополнительное улучшение его показателей.

На чертеже приведена схема устройства для заряда и разряда АБ. устройство содержит заряжаемую 1 и разряжаемую 2 аккумуляторные батареи и источник 3 переменного тока.

Положительный 4 и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с заряжаемой АБ l, а разряжаемая

АБ 2 - с положительной б и отрицательной 7 клеммами. Отрицательные выводы батарей соединены друг с другом через диод 8, а положительныечерез диод 9. Источник 3 через зарядно-разрядный конденсатор 10 подключен к заряжаемой АБ 1, а через диод 8 и токоограничивающий конденсатор 11 — к разряжаемой батарее 2.

Следует отметить обстоятельство, связанное с соотношением напряжений заряжаемой и разряжаемой батарей.

В связи с тем, что напряжение разряжаемой батареи меньше ее ЭДС на величину падения напряжения на ее внутреннем сопротивлении, а напряжение заряжаемой АБ превышает ЗДС на ту же величину, для полного использования энергии разряжаемой АБ (например, при формовке батарей на заводе-изготовителе во время их циклических зарядов и разрядов) при канализации этой энергии в заряжаемую асимметричным током батарею, нео ходимо наличие дополнительного источника электрической энергии, напряжение которого не менее чем в два раза превышает падение напряжения на внутреннем сопротивлении батарей, В случае импульсного отбора энергии из разряжаемой АБ потери на ее внутреннем сопротивлении имеют минимальное значение. Поэтому асимметричный ток, необходимый для эффективного

2148 4

5 98 заряда батарей, целесообразно формировать путем наложения униполярных импульсов разряда разряжаемой

АБ на переменный ток. Этот режим характеризуется наименьшими потерями при подключении заряжаемой АБ к источнику переменного тока через зарядно"разрядный конденсатор, который запасая энергию разрядных импульсов батареи, возвращает ее затем s эту же батарею.

Принцип работы устройства заряда следующий, Так как напряжение источника 2 постоянного тока (разряжаемой батареи 2) меньше, чем напряжение заряжаемой батареи 1, непосредственный заряд этой батареи по цепи 2-6-9-41-5-8-7-2 практически исключен из-за указанного соотношения зарядного и разрядного напряжений этих батарей, особенно в случае, когда они имеют близкие по величине заряды (зарядные емкости), Поэтому для передачи энергии из А6 2 в батарею 1 необходим дополнительный источник .энергии.

В нечетных полупериодах изменения напряжения источника 3, когда к его нижней по схеме клеммы приложено положительное напряжение, ток источника протекает по двум каналам: по цепи 3-5-1-4-10-3 протекает импульс подразряда заряжаемой АБ 1, а по цепи 3-5-8-7-2-6-11-3 - импульс разряда разряжаемой АБ 2. Эти импульсы завершаются в момент достижения напряжением источника 3 своего максимального — амплитудного значения.

При уменьшении мгновенного значения напряжения источника 3 энергия запасенная в ЗРК 1О, возвращается в АБ 1, а энергия, запасенная в токоограничивающем конденсаторе ll по цепи 3-11-9-4-1-5-3 канализируется в заряжаемую батарею. Эти процессы продолжаются и в следующем - четном полупериоде изменения напряжения источника 3, Они завершаются в момент достижения мгновенным значением напряжения источника 3 своего. макси-. мального - амплитудного значения.

Такое проведение тока заряда АБ 1 (представляющего собой сочетание постоянной составляющей, проходящей через токоограничивающий конденсатор

11; а также переменной составляющей асимметричного тока, проводимой через зарядно-разрядный конденсатор

10) обеспечивается при ограничении

1S

2$

3S

S0

55 тока разряда АБ 2 реактивным сопротивлением, токоограничивающий конденсатор 11 (характеризуемым высокой добротностью) и протекания тока разряда батареи всего через один диод

8, а проведение тока заряда АБ 1 всего лишь через один диод 9, в результате чего потери энергии в устройство заряда существенно сокращается.

В связи с тем, что масса токоограничивающего конденсатора примерно на порядок меньше, чем масса дросселя такой же добротности, а надобность в использовании управляемого выпрямителя отпадает, устройство заряда упрощается; его масса уменьшается и КПД увеличивается, что улучшает его удельные энергетические показатели.

Формула изобретения

Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока, два диода, реактивное токоограничивающее сопро- . тивление, положительный и отрицатель" ный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуляторной батареей причем анод одного диода подключен к отрицатель« ному выходному выводу, а его катодк отрицательной клемме, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей, оно снабжено зарядно"разрядным конденсатором, а его реактивное токоограничивающее сопротивление выполнено в виде токоограничивающего конденсатора, одна . обкладка которого подключена к положи ельной клемме и аноду другого диода, а другая обкладка через источник переменного тока - к отрицательному и через эарядно-разрядный конденсатор - к положительному выходным выводам, llpH этом положительный выходной вывод соединен с катодом другого диода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 411552) кл. Н 02 J 7/02, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

«Г 387482, кл. H 02 J 7/02, 1973, 3. Авторское свидетельство СССР 475976, кл, 0 05 J 1/17) 1975 °

4. Авторское свидетельство СССР

N 537407, кл, Н 02 J 7/12, 1976 (прототип), 982148

Составитель В,Оглоблев

Редактор А,Химчук Техред С.Мигунова Корректор. В.Бутяга аказ 97 9 7 ираж 9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. жгород, ул, роектная,