RU2530877C1 - Charging device for accumulator battery - Google Patents
Charging device for accumulator battery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530877C1 RU2530877C1 RU2013113385/07A RU2013113385A RU2530877C1 RU 2530877 C1 RU2530877 C1 RU 2530877C1 RU 2013113385/07 A RU2013113385/07 A RU 2013113385/07A RU 2013113385 A RU2013113385 A RU 2013113385A RU 2530877 C1 RU2530877 C1 RU 2530877C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- voltage
- output
- input
- charging
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для зарядки аккумуляторных батарей.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to a device for charging batteries.
Известно зарядное устройство (патент RU №2118032 МПК H02J 7/00, Н01М 10/46, 1994 г.) Известное устройство содержит силовой трансформатор, выпрямитель, ограничитель тока, реле максимального напряжения, реле времени и клеммы для подключения аккумулятора. При этом контакты реле времени включены в цепь включения клемм аккумулятора, а контакты реле максимального напряжения включены в цепь включения реле времени. Недостатком устройства является отсутствие контроля над режимом на заключительной стадии процесса зарядки, т.е. отключение процесса зарядки выполняется с заданной уставкой по времени, а значение тока при этом не контролируется.Known charger (patent RU No. 2118032 IPC H02J 7/00, H01M 10/46, 1994). The known device contains a power transformer, a rectifier, a current limiter, a maximum voltage relay, a time relay and terminals for connecting the battery. In this case, the contacts of the time relay are included in the connection circuit of the battery terminals, and the contacts of the maximum voltage relay are included in the connection circuit of the time relay. The disadvantage of this device is the lack of control over the mode at the final stage of the charging process, i.e. shutdown of the charging process is carried out with a given time setting, and the current value is not monitored.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа двухступенчатое зарядное устройство (заряд по методу IU) Научно-производственно-монтажного предприятия «Связьэнергосервис» г. Харьков (http://www.kupol.com.ua/consumer_3.html).The closest in technical essence to the claimed device is a two-stage charger (charge according to the IU method) of the Svyazhenergoservice Scientific-Production and Installation Enterprise in Kharkov (http://www.kupol.com.ua/consumer_3.html )
В этом устройстве зарядка аккумуляторной батареи (АБ) происходит в два этапа. Первый этап - зарядка стабилизированным током (I), второй этап - зарядка стабилизированным напряжением (U). Устройство содержит источник питания, стабилизатор тока, стабилизатор напряжения, устройство управления, ключ и клеммы для подключения АБ, при этом выходы стабилизатора тока и стабилизатора 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 батареи электрическая энергия источника питания через ключ поступает на стабилизатор тока (первый этап зарядки) или на стабилизатор напряжения (второй этап зарядки).In this device, charging the battery (AB) takes place in two stages. The first stage is charging with stabilized current (I), the second stage is charging with stabilized voltage (U). The device contains a power source, a current stabilizer, a voltage stabilizer, a control device, a key and terminals for connecting the AB, while the outputs of the current stabilizer and voltage stabilizer are connected to the AB, the input of the control device is connected to the same terminals, the output of which is connected to the control input of the key so that depending on the voltage of the battery, the electric energy of the power source through the key is supplied to a current stabilizer (first stage of charging) or to a voltage stabilizer (second stage of charging).
К недостатку известного устройства следует отнести наличие двух силовых регуляторов, обеспечивающих процесс регулирования зарядного тока, при этом один регулятор (стабилизатор тока) выполняет зарядку АБ на первом этапе, а второй (стабилизатор напряжения) - на втором этапе. Силовой регулятор по сравнению с сигнальным регулятором имеет увеличенные габариты и стоимость. Кроме этого в устройстве отсутствует контроль параметров зарядки, соответствующих окончанию этого процесса. При зарядке АБ, например, автономных необитаемых подводных аппаратов существует необходимость последующего их ввода после зарядки в эксплуатацию и преждевременное отключение процесса зарядки АБ приведет к неполной зарядке батареи, а неоправданное увеличение времени зарядки - к снижению эффективности установки, в которой используются АБ.The disadvantage of the known device is the presence of two power regulators that provide the process of regulating the charging current, while one regulator (current stabilizer) performs battery charging in the first stage, and the second (voltage stabilizer) in the second stage. The power regulator in comparison with the signal regulator has increased dimensions and cost. In addition, the device does not control the charging parameters corresponding to the end of this process. When charging AB, for example, autonomous uninhabited underwater vehicles, there is a need for their subsequent commissioning after charging into operation and premature shutdown of the AB charging process will lead to incomplete battery charging, and an unjustified increase in charging time will decrease the efficiency of the installation in which AB is used.
В основу заявляемого изобретения поставлена задача исключить указанные недостатки, т.е. обеспечить отключение АБ от зарядного устройства при уменьшении тока зарядки до заданного значения на втором этапе процесса зарядки и упростить схему силовой части зарядного устройства.The basis of the claimed invention is tasked to eliminate these disadvantages, i.e. ensure that the battery is disconnected from the charger when the charging current is reduced to a predetermined value at the second stage of the charging process and simplify the power unit circuit of the charger.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для зарядки аккумуляторной батареи, содержащее источник питания, ключ, стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, 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, а выходные зажимы стабилизатора тока соединены с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, выход стабилизатора напряжения подключен к первому входу стабилизатора тока, дополнительно в устройство введены измерительный преобразователь зарядного тока, измерительный преобразователь выходного напряжения, задатчик напряжения и задатчик тока, при этом измерительный преобразователь зарядного тока включен в разрыв одного из проводов, соединяющих 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 со 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.The problem is solved in that in a device for charging a battery containing a power source, a key, a voltage regulator, a current regulator, a control device and terminals for connecting a battery, the power source is connected to a current stabilizer by a key, the output of the control device is connected to the control input of the key, and the output terminals of the current stabilizer are connected to the terminals for connecting the battery, the output of the voltage stabilizer is connected to the first input with a current tabulator, in addition to the device, a charging current measuring transducer, an output voltage measuring transducer, a voltage regulator and a current regulator are introduced, while the charging current measuring transducer is included in the gap of one of the wires connecting the output terminals of the current stabilizer with terminals for connecting the battery, the measuring transducer voltage is connected in parallel to the terminals for connecting the battery, and its output is connected to the first input the voltage stabilizer, the output of the measuring transformer of the charging current is connected to the second input of the current stabilizer and the first input of the control device, the voltage regulator is connected to the second input of the voltage regulator, and the current regulator is connected to the second input of the control device.
В заявленном устройстве общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:In the claimed device, the common essential features for him and for his prototype are:
- источник питания;- source of power;
- ключ;- key;
- стабилизатор напряжения;- Voltage regulator;
- стабилизатор тока;- current stabilizer;
- устройство управления;- control device;
- клеммы для подключения аккумуляторной батареи;- terminals for connecting the battery;
- источник питания посредством ключа подсоединен к стабилизатору тока;- the power source is connected via a key to a current stabilizer;
- выход устройства управления подключен к управляющему входу ключа;- the output of the control device is connected to the control input of the key;
- выходные зажимы стабилизатора тока соединены с клеммами для подключения аккумуляторной батареи.- the output terminals of the current stabilizer are connected to the terminals for connecting the battery.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного зарядного устройства и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие отличительные признаки:A comparative analysis of the essential features of the claimed charger and prototype shows that the first, in contrast to the prototype, has the following distinctive features:
- выход стабилизатора напряжения подключен к первому входу стабилизатора тока;- the output of the voltage stabilizer is connected to the first input of the current stabilizer;
- в устройство дополнительно введены: измерительный преобразователь зарядного тока, измерительный преобразователь выходного напряжения, задатчик напряжения и задатчик тока;- the device additionally includes: a measuring converter of the charging current, a measuring converter of the output voltage, a voltage regulator and a current regulator;
- измерительный преобразователь зарядного тока включен в разрыв одного из проводов, соединяющих выходные зажимы стабилизатора тока с клеммами для подключения аккумуляторной батареи;- the measuring converter of the charging current is included in the gap of one of the wires connecting the output terminals of the current stabilizer with the terminals for connecting the battery;
- измерительный преобразователь выходного напряжения подсоединен параллельно клеммам для подключения аккумуляторной батареи, а его выход соединен с первым входом стабилизатора напряжения;- the output voltage measuring transducer is connected in parallel with the terminals for connecting the battery, and its output is connected to the first input of the voltage regulator;
- выход измерительного преобразователя зарядного тока соединен со вторым входом стабилизатора тока и первым входом устройства управления;- the output of the measuring converter of the charging current is connected to the second input of the current stabilizer and the first input of the control device;
- задатчик напряжения подключен ко второму входу стабилизатора напряжения;- voltage regulator is connected to the second input of the voltage regulator;
- задатчик тока подключен ко второму входу устройства управления.- the current master is connected to the second input of the control device.
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.These essential features that distinguish the claimed charger from the prototype, together with the features common to it and the prototype, ensure the achievement of the claimed technical result in all cases to which the scope of legal protection applies.
Введение в устройство измерительных преобразователей зарядного тока и выходного напряжения, задатчиков тока и напряжения, а также создание необходимых связей между элементами устройства позволило выполнять полный цикл зарядки АБ через стабилизатор тока, т.е. через один силовой регулирующий элемент. Кроме этого в устройстве обеспечивается автоматическое отключение процесса зарядки АБ при снижении тока зарядки на втором этапе до заданного значения.Introduction to the device of measuring transducers of charging current and output voltage, current and voltage switches, as well as the creation of the necessary connections between the elements of the device allowed us to complete a full charge cycle of the battery through the current stabilizer, i.e. through one power control element. In addition, the device provides automatic shutdown of the battery charging process when the charging current in the second stage decreases to a predetermined value.
Таким образом, все существенные признаки заявленного устройства для зарядки аккумуляторной батареи обеспечивают достижение технического результата, т.е. находятся с техническим результатом в причинно-следственной связи и решают поставленную задачу.Thus, all the essential features of the claimed device for charging the battery provide achievement of a technical result, i.e. are with a technical result in a causal relationship and solve the problem.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где: на фиг.1 представлена структурная схема устройства для зарядки аккумуляторной батареи; на фиг.2 представлены графики изменения напряжения Uн(t) и тока заряда IАБ(t) аккумуляторной батареи, поясняющие работу устройства. На фиг.2 обозначены: U0 - напряжение аккумуляторной батареи в начале процесса зарядки; Uзн - напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи; Iоткл - значение зарядного тока, при котором выполняется отключение процесса зарядки.The invention is illustrated in the drawing, where: in Fig.1 shows a structural diagram of a device for charging a battery; figure 2 presents graphs of changes in voltage U n (t) and charge current I AB (t) of the battery, explaining the operation of the device. Figure 2 marked: U 0 - voltage of the battery at the beginning of the charging process; U zn - voltage of a fully charged battery; None I - value of the charging current at which disables the charging process.
Устройство для зарядки аккумуляторной батареи содержит источник 1 питания, ключ 2, стабилизатор 3 напряжения, стабилизатор 4 тока, устройство 5 управления и клеммы 6, 7 для подключения аккумуляторной батареи, при этом источник 1 питания посредством ключа 2 подсоединен к стабилизатору 4 тока, выход устройства 5 управления подключен к управляющему входу ключа 2, а выходные зажимы стабилизатора 4 тока соединены с клеммами 6, 7 для подключения аккумуляторной батареи, стабилизатор 3 напряжения подключен к первому входу стабилизатора 4 тока, измерительный преобразователь 8 зарядного тока включен в разрыв одного из проводов, соединяющих выходные зажимы стабилизатора 4 тока с клеммами 6, 7 для подключения аккумуляторной батареи, измерительный преобразователь 9 выходного напряжения подсоединен параллельно клеммам 6, 7 для подключения аккумуляторной батареи, а его выход соединен с первым входом стабилизатора 3 напряжения, выход измерительного преобразователя 8 зарядного тока соединен со вторым входом стабилизатора 4 тока и первым входом устройства 5 управления, задатчик 10 напряжения подключен ко второму входу стабилизатора 3 напряжения, а задатчик 11 тока подключен к второму входу устройства 5 управления.A device for charging a battery contains a power source 1, a key 2, a voltage stabilizer 3, a current stabilizer 4, a control device 5 and terminals 6, 7 for connecting a battery, while the power source 1 is connected to a current stabilizer 4 by a key 2, the output of the device 5 control is connected to the control input of the key 2, and the output terminals of the current stabilizer 4 are connected to terminals 6, 7 for connecting the battery, the voltage stabilizer 3 is connected to the first input of the current stabilizer 4, the meter The charging current transformer 8 is included in the gap of one of the wires connecting the output terminals of the current stabilizer 4 with the terminals 6, 7 for connecting the battery, the output voltage measuring transducer 9 is connected in parallel with the terminals 6, 7 for connecting the battery, and its output is connected to the first the input of the voltage stabilizer 3, the output of the charging current transducer 8 is connected to the second input of the current stabilizer 4 and the first input of the control device 5, the voltage regulator 10 is connected ene to the second input voltage stabilizer 3 and current setting element 11 connected to the second input of the control device 5.
Зарядное устройство работает следующим образом. При включении АБ на зарядку в стабилизаторе 3 напряжения определяется рассогласование между заданным напряжением АБ (сигнал Uзн) и фактическим напряжением АБ (сигнал Uн). Алгоритм обработки рассогласования в стабилизаторе напряжения может быть, например, следующий:The charger operates as follows. When you turn on the battery for charging in the voltage stabilizer 3, the mismatch between the set voltage of the battery (signal U zn ) and the actual voltage of the battery (signal U n ) is determined. The mismatch processing algorithm in the voltage regulator can be, for example, the following:
UçÒ=∫(Uçí-Uí)dt, (1),U çÒ = ∫ (U çí -U í ) dt, (1),
где Uзт - выходной сигнал стабилизатора напряжения, максимальное значение которого определяет заданное значение тока зарядки.where U c - the output signal of the voltage regulator, the maximum value of which determines the set value of the charging current.
Этот сигнал является входным (задающим) для стабилизатора 4 тока, в котором определяется рассогласование между сигналом Uзт и сигналом UT, пропорциональным фактическому значению тока зарядки. Алгоритм обработки рассогласования в стабилизаторе 4 тока может быть, например, следующий:This signal is the input (master) for the current stabilizer 4, in which the mismatch between the signal U c and the signal U T is determined, which is proportional to the actual value of the charging current. The mismatch processing algorithm in the current stabilizer 4 may be, for example, the following:
IÀÁ=∫(UçÒ-UÒ)dt (2),I ÁÁ = ∫ (U çÒ -U Ò ) dt (2),
где IАБ - выходной сигнал стабилизатора тока, т.е. ток зарядки АБ.where I AB is the output signal of the current stabilizer, i.e. charging current AB.
По мере зарядки АБ напряжение UH возрастает, рассогласование в стабилизаторе 3 напряжения уменьшается и наступает момент (t1), когда его выходной сигнал Uзт также начинает уменьшаться. Стабилизатор 4 тока отрабатывает уменьшение задания на его входе, что приводит к уменьшению зарядного тока при поддержании постоянного значения напряжения UH=Uзн на АБ. В устройстве управления 5 выполняется сравнение двух сигналов: сигнала Uт, пропорционального фактическому значению тока зарядки и сигнала UTоткл, который соответствует току отключения процесса зарядки.As the battery is charging, the voltage U H increases, the mismatch in the voltage stabilizer 3 decreases and the moment (t 1 ) occurs, when its output signal U З also starts to decrease. The current stabilizer 4 fulfills a decrease in the task at its input, which leads to a decrease in the charging current while maintaining a constant voltage value U H = U sign on AB. In the control device 5, two signals are compared: a signal U t proportional to the actual value of the charging current and a signal U T off , which corresponds to the shutdown current of the charging process.
Когда рассогласование между этими сигналами достигает заданного значения (момент t2), ключ 2 отключается и зарядка АБ прекращается. Графики изменения напряжения UH(t) и тока заряда IАБ(t) аккумуляторной батареи, приведенные на фиг.2, поясняют работу устройства.When the mismatch between these signals reaches the set value (moment t 2 ), the key 2 is turned off and the battery charging stops. Graphs of changes in voltage U H (t) and charge current I AB (t) of the battery, shown in figure 2, explain the operation of the device.
Лабораторные испытания макета устройства для зарядки аккумуляторной батареи подтвердили работоспособность устройства и показали высокую точность регулирования тока и напряжения в процессе зарядки АБ.Laboratory tests of the model of the device for charging the battery confirmed the operability of the device and showed high accuracy in regulating the current and voltage during charging of the battery.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013113385/07A RU2530877C1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Charging device for accumulator battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013113385/07A RU2530877C1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Charging device for accumulator battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013113385A RU2013113385A (en) | 2014-10-10 |
| RU2530877C1 true RU2530877C1 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=53379604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013113385/07A RU2530877C1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Charging device for accumulator battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2530877C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2618624C1 (en) * | 2016-04-12 | 2017-05-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Charging device for storage battery |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2118032C1 (en) * | 1994-09-15 | 1998-08-20 | Открытое акционерное общество "Уралкалий" | Battery charger |
| RU2155425C1 (en) * | 1999-06-25 | 2000-08-27 | Сибирский государственный индустриальный университет | Capacitor bank charging device |
| US8305044B2 (en) * | 2008-07-11 | 2012-11-06 | Sony Corporation | Battery pack, information processing apparatus, charge control system, charge control method by battery pack, and charge control method by charge control system |
-
2013
- 2013-03-26 RU RU2013113385/07A patent/RU2530877C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2118032C1 (en) * | 1994-09-15 | 1998-08-20 | Открытое акционерное общество "Уралкалий" | Battery charger |
| RU2155425C1 (en) * | 1999-06-25 | 2000-08-27 | Сибирский государственный индустриальный университет | Capacitor bank charging device |
| US8305044B2 (en) * | 2008-07-11 | 2012-11-06 | Sony Corporation | Battery pack, information processing apparatus, charge control system, charge control method by battery pack, and charge control method by charge control system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2618624C1 (en) * | 2016-04-12 | 2017-05-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Charging device for storage battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013113385A (en) | 2014-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10256713B2 (en) | Power conversion device and method for controlling power conversion device | |
| US20170158058A1 (en) | Vehicle power control method and system for jump-start | |
| CN102804544A (en) | Charge control device and method for secondary battery module | |
| WO2012171685A3 (en) | Charging device and method for charging an electrical energy store | |
| CN102195318A (en) | Battery state monitoring circuit and battery device | |
| WO2007024466A3 (en) | Systems and methods for initiating auxiliary fuel cell system operation | |
| CN107733000B (en) | Charging method and charger | |
| CN104569549A (en) | Switching power supply current detection circuit | |
| WO2011158088A3 (en) | Electric power supply apparatus for vehicle, and control method thereof | |
| RU2530877C1 (en) | Charging device for accumulator battery | |
| KR102283786B1 (en) | Battery Charging Apparatus and Battery Charging Method | |
| US9018911B2 (en) | Electric circuit, charge control device, charge system, and control method | |
| EP2765675A1 (en) | Electronic apparatus charging base and power-supply control method thereof | |
| CN105305809A (en) | DC-DC converter and output compensation method thereof and electric automobile having same | |
| CN104767230A (en) | Method and system controlling power to low-voltage power supply | |
| KR20150030078A (en) | Photovoltaic inverter | |
| CN110014927B (en) | Charging control guidance method and system, power supply control device and charging control device | |
| RU2620255C1 (en) | Charging device for storage battery | |
| JP2014192966A (en) | Power supply unit | |
| RU2016111897A (en) | HIGH VOLTAGE SYSTEM OF THE SPACE EQUIPMENT POWER SUPPLY | |
| US20150244253A1 (en) | Inverting apparatus and photovoltaic power system using the same | |
| RU2618624C1 (en) | Charging device for storage battery | |
| CN106549474B (en) | Power supply system and vehicle | |
| JP6387498B2 (en) | Secondary battery charge control circuit | |
| CN205484417U (en) | Active regulation battery voltage's open circuit voltage's device |