ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее к преобразователям напряжения для зарядки аккумуляторов и может быть использована в системах электрооборудования тракторов, автомобилей и других транспортных средств.
Известен преобразователь напряжения для зарядки аккумулятора, содержащий инвертор и блок контроля зарядки [1]. Преобразователь напряжения является частью системы электропитания на два уровня напряжения, одной из функций которой является зарядка двух аккумуляторов. В качестве преобразователя напряжения, обеспечивающего зарядку одного из аккумуляторов, используется генератор и выпрямитель, а блок контроля зарядки выполнен в виде регулятора напряжения, подключенного к обмотке возбуждения генератора. Известное устройство обеспечивает поддержание напряжения зарядного тока на оптимальном уровне.
Недостатком известного устройства является то, что при выходе из строя аккумулятора не обеспечивается отключение его от инвертора, что снижает надежность устройства.
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является известный преобразователь напряжения, содержащий инвертор и блок контроля тока нагрузки [2]. Нагрузкой может служить, в частности, заряжаемый аккумулятор. Инвертор содержит усилитель, трансформатор и выпрямитель, а блок контроля - датчик тока, усилитель и регулятор. При уменьшении тока нагрузки блок контроля формирует управляющий сигнал, который поступает на вход инвертора, в результате чего на его выходе напряжение изменяется на величину, компенсирующую уменьшение тока
нагрузки. Кроме того, известное устройство предназначено только для преобразования напряжения и его стабилизации.
Недостатком известного устройства является то, что при выходе из строя нагрузки, в частности, заряжаемого аккумулятора, например в результате короткого замыкания в аккумуляторе, не обеспечивается отключение нагрузки от инвертора, что снижает надежность работы преобразователя напряжения.
В основу полезной модели поставлена задача создать такой преобразователь напряжения для зарядки аккумулятора, в котором введение новых блоков и новые взаимосвязи между блоками, позволили бы расширить функциональные возможности преобразователя, то есть дополнительно к основным функциям преобразователя обеспечили бы его выключение при выходе из строя заряжаемого аккумулятора, что предотвратило бы возможность бесполезной зарядки неисправного аккумулятора или работы на короткое замыкание.
Поставленная задача решается тем, что в преобразователь напряжения для зарядки аккумулятора, содержащем инвертор и блок контроля зарядки, включающий датчик тока, усилитель и регулятор, согласно полезной модели, в нем установлен блок контроля состояния аккумулятора, содержащий соединенное с инвертором устройство блокировки и соединенную с выходом преобразователя и устройством блокировки схему сравнения уровня напряжения на аккумуляторе с нижним пороговым уровнем напряжения.
В результате использования полезной модели обеспечивается получение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей преобразователя напряжения для зарядки аккумулятора.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Для получения технического результата используется новая совокупность существенных признаков, а именно
использование в преобразователе напряжения нового блока -блока контроля аккумулятора, содержащего устройство блокировки и схему сравнения. Схема сравнения измеряет уровень напряжения на аккумуляторе, и если оно ниже допустимого, что свидетельствует о коротком замыкании банок аккумулятора, или отсутствует, когда аккумулятор не подключен к зарядной сети или закорочен, на вход устройства блокировки подается сигнал, и устройство блокировки выключает инвертор, отключая цепь зарядки от источника напряжения. Таким образом, наряду с выполнением основной функции преобразователь напряжения получает новую функцию - возможность отключения зарядной цепи, а следовательно неисправного аккумулятора, от источника напряжения. Благодаря реализации дополнительной функции предотвращается бесполезная зарядка неисправного аккумулятора, а также подача напряжения в цепь зарядки при отсутствии аккумулятора. Все вышеизложенное свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом.
На чертеже изображена блок-схема преобразователя напряжения для зарядки аккумулятора.
Преобразователь 1 напряжения содержит инвертор 2, блок 3 контроля зарядки и блок 4 контроля состояния аккумулятора 5. Блок 3 контроля зарядки включает в себя датчик 6 тока, усилитель 7 и регулятор 8. В блок 4 контроля состояния аккумулятора входят устройство блокировки 9 и схема сравнения 10. Инвертор 2 имеет три входа. С первым входом - питающим - соединен генератор постоянного тока (на чертеже не показан), со вторым входом - блокирующим - соединено устройство блокировки 9, а с третьим - управляющим - соединен регулятор 8. Датчик тока 6 своим входом соединен с инвертором 2, а входом - со входом усилителя 7, выход которого соединен с регулятором 8. Схема сравнения 10 своим входом соединена с выходом преобразователя 1 напряжения, а выходом - с устройством блокировки 9.
Предлагаемый преобразователь напряжения работает следующим образом. Включение преобразователя 1 осуществляется подачей управляющего сигнала на вход устройства блокировки 9 (на чертеже показано стрелкой), которое включает инвертор 2. Инвертор 2 превращает постоянное напряжение питания в переменное напряжение высокой частоты, увеличивая его по уровню, обеспечивает гальваническую развязку между входным и выходным напряжением преобразователя 1 и затем снова превращает переменное напряжение в постоянное, значение которого превышает напряжение питания на величину, необходимую для зарядки аккумулятора 5. Величина зарядного тока регулируется блоком 3 контроля зарядки. Датчик тока 6 измеряет зарядный ток и на его выходе появляется сигнал, пропорциональный измеряемому току. Сигнал поступает в усилитель 7, где усиливается до уровня, необходимого для работы регулятора 8, который формирует управляющий сигнал, подаваемый на инвертор 2. При увеличении уровня зарядного тока изменяется уровень регулирующего выходного сигнала регулятора 8. Это приводит к уменьшению величины напряжения на выходе инвертора 2 и, следовательно, к уменьшению зарядного тока. Как только на выходе инвертора 2 напряжение достигло уровня опорного напряжения (максимально допустимого напряжения заряженного аккумулятора 5), уровень сигнала на выходе регулятора 8 изменяется, вследствие чего напряжение на выходе инвертора 2 уменьшается и зарядка аккумулятора 5 прекращается.
Наличие и исправность заряжаемого аккумулятора 5 контролируется блоком 4 контроля состояния аккумулятора. Схема сравнения 10 измеряет напряжение на выходе преобразователя 1 и сравнивает его с нижним пороговым уровнем напряжения (минимально допустимым уровнем напряжения исправного аккумулятора 5). Если измеряемое напряжение ниже порогового уровня (например, при коротком замыкании в аккумуляторе5) или отсутствует (когда аккумулятор отсутствует или закорочен), схема сравнения 10 выдает сигнал на вход устройства блокировки 9, который
формирует и выдает запрещающий сигнал на инвертор 2, выключает его, и зарядка аккумулятора 5 прекращается.
Наличие блока 4 контроля состояния аккумулятора расширяет функциональные возможности преобразователя 1 напряжения, так как дает возможность наряду с выполнением основных функций (преобразование и регулирование напряжения) обеспечить также отключение аккумулятора от зарядной цепи в случае неисправности или отсутствия заряжаемого аккумулятора, что в целом повышает надежность системы электрооборудования, например трактора, в которой используется заявляемый преобразователь напряжения.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1001313, МПК 3 Н 02 J 7/34, 28.02.83. Бюл. №8.
2. Авторское свидетельство СССР №767911, МПК 3 Н 02 М 3/24, 28.02.83. Бюл. №36 (прототип).