×
25.08.2017
217.015.cbb9

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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.
Реферат Свернуть Развернуть

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.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 31-40 из 64.
19.01.2018
№218.016.0124

Устройство для бесконтактной передачи электроэнергии на подводный объект через трансформатор с низким коэффициентом магнитной связи

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для бесконтактной передачи электроэнергии на подводный аппарат через трансформатор с низким коэффициентом связи содержит автономный инвертор напряжения, резонансный конденсатор и трансформатор, при этом последний эквивалентно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629751
Дата охранного документа: 01.09.2017
10.05.2018
№218.016.3e19

Устройство для бесконтактной передачи электроэнергии на подводный аппарат

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в увеличении передаваемой мощности от первичной к вторичной обмотке трансформатора и, соответственно, сокращение времени заряда аккумуляторных батарей подводного аппарата. Согласно изобретению устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648231
Дата охранного документа: 23.03.2018
10.05.2018
№218.016.478a

Способ обнаружения объектов, находящихся в толще донного грунта, и определение их местоположения

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке средств поиска объектов, находящихся на дне под слоем грунта и невидимых для таких гидролокационных средств, как гидролокатор бокового обзора. Техническим результатом является увеличение глубины проникновения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650842
Дата охранного документа: 17.04.2018
29.05.2018
№218.016.5318

Система мониторинга подводного добычного комплекса

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Система для мониторинга состояния подводного добычного комплекса (ПДК) содержит трубопровод, на который с заданным шагом установлены датчики вибрации, датчики определения вертикали к поверхности земли и датчики температуры, размещенные на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653614
Дата охранного документа: 11.05.2018
09.06.2018
№218.016.5efd

Способ управления подводным робототехническим комплексом по каналу связи

Изобретение относится к области передачи радиосигналов для управления подводным робототехническим комплексом (ПРТК). Технический результат заключается в повышении надежности и стабильности канала связи для передачи радиосигналов. Автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) и пост управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656825
Дата охранного документа: 06.06.2018
14.07.2018
№218.016.70f5

Подводный аппарат

Изобретение относится к подводным техническим средствам для исследования и освоения мирового океана, а именно к автономным необитаемым подводным аппаратам (ПА). ПА содержит несущую конструкцию в виде последовательно и жестко соединенных между собой в направлении продольной оси ПА с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661253
Дата охранного документа: 13.07.2018
16.09.2018
№218.016.8866

Транспортировщик водолазов

Изобретение относится к области водолазной техники, а конкретно подводным транспортным средствам проницаемого («мокрого») типа для доставки экипажа в легководолазном снаряжении и полезного груза в район проведения водолазных работ. Предложен транспортировщик водолазов, содержащий корпус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667113
Дата охранного документа: 14.09.2018
11.10.2018
№218.016.901a

Устройство для зарядки аккумуляторной батареи автономного необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи размещено в трех конструктивных блоках. В первом конструктивном блоке размещены первичный преобразователь энергии и первичная обмотка второго трансформатора, причем первый блок установлен на донном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669198
Дата охранного документа: 09.10.2018
21.10.2018
№218.016.94ce

Подводный аппарат для уничтожения потенциально опасного стационарного объекта

Изобретение относится к области подводной робототехники, в частности к телеуправляемым (по кабелю) необитаемым подводным аппаратам (ТИПА) разового применения, предназначенным для уничтожения подводных, стационарных, потенциально опасных объектов, включая морские донные и якорные мины. Подводный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670192
Дата охранного документа: 19.10.2018
21.11.2018
№218.016.9eb5

Устройство для обнаружения и отслеживания металлосодержащего протяженного подводного объекта с борта автономного необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области электромагнитных исследований. Сущность: устройство для обнаружения и отслеживания металлосодержащего протяженного подводного объекта с борта автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) содержит два излучателя электромагнитного поля, каждый из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672775
Дата охранного документа: 19.11.2018
Показаны записи 31-38 из 38.
19.01.2018
№218.016.0124

Устройство для бесконтактной передачи электроэнергии на подводный объект через трансформатор с низким коэффициентом магнитной связи

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для бесконтактной передачи электроэнергии на подводный аппарат через трансформатор с низким коэффициентом связи содержит автономный инвертор напряжения, резонансный конденсатор и трансформатор, при этом последний эквивалентно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629751
Дата охранного документа: 01.09.2017
10.05.2018
№218.016.3e19

Устройство для бесконтактной передачи электроэнергии на подводный аппарат

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в увеличении передаваемой мощности от первичной к вторичной обмотке трансформатора и, соответственно, сокращение времени заряда аккумуляторных батарей подводного аппарата. Согласно изобретению устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648231
Дата охранного документа: 23.03.2018
29.05.2018
№218.016.5318

Система мониторинга подводного добычного комплекса

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Система для мониторинга состояния подводного добычного комплекса (ПДК) содержит трубопровод, на который с заданным шагом установлены датчики вибрации, датчики определения вертикали к поверхности земли и датчики температуры, размещенные на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653614
Дата охранного документа: 11.05.2018
24.07.2018
№218.016.7404

Система электроснабжения потребителей собственных нужд электрической станции

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение коэффициента мощности, потребляемой от сборных шин ГРУ электродвигателями собственных нужд (с.н.), снижение максимальных значений токов всех потребителей с.н. и обеспечение их бесперебойного электроснабжения. Система...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661936
Дата охранного документа: 23.07.2018
11.10.2018
№218.016.901a

Устройство для зарядки аккумуляторной батареи автономного необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи размещено в трех конструктивных блоках. В первом конструктивном блоке размещены первичный преобразователь энергии и первичная обмотка второго трансформатора, причем первый блок установлен на донном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669198
Дата охранного документа: 09.10.2018
21.11.2018
№218.016.9eb5

Устройство для обнаружения и отслеживания металлосодержащего протяженного подводного объекта с борта автономного необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области электромагнитных исследований. Сущность: устройство для обнаружения и отслеживания металлосодержащего протяженного подводного объекта с борта автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) содержит два излучателя электромагнитного поля, каждый из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672775
Дата охранного документа: 19.11.2018
11.07.2019
№219.017.b261

Устройство для электроснабжения подводного объекта с борта судна-носителя

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для электроснабжения подводных объектов по линии связи. Технический результат заключается в выполнении устройства, обеспечивающего поддержание неизменного значения напряжения на входах вторичных источников питания на подводном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694069
Дата охранного документа: 09.07.2019
22.04.2020
№220.018.1719

Устройство для подводного пуска и приема автономного необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к подводным пусковым установкам, преимущественно для автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), с возможностью последующего возвращения АНПА в пусковую установку. Устройство для подводного пуска и приема АНПА содержит шлюзовую камеру, отсек для обслуживания АНПА,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002719491
Дата охранного документа: 20.04.2020
+ добавить свой РИД