УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОПОСТОВОЙ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ

Область техники
Предложение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах для массовой зарядки аккумуляторов, используемых в автомобилях, источниках резервного питания, электрокарах, а также в малых электрических транспортных средствах (электровелосипедах, электромопедах и т.п.).
Уровень техники
Известно устройство для многопостовой зарядки аккумуляторов, содержащее источник зарядного тока, к которому последовательно подключены индивидуальные зарядные посты, каждый из которых содержит подсоединитель аккумулятора, диод, включенный последовательно с подсоединителем, и байпасный замыкатель, выполненный в виде тиристора с резисторным делителем напряжения в цепи управления, срабатывающего при достижении заданного напряжения на заряжаемом аккумуляторе [1]. Устройство [1] использует один источник тока для питания всех зарядных постов и позволяет выводить из цепи общего зарядного тока каждый зарядный пост по отдельности после зарядки его аккумулятора. Недостаток устройства - неудобство эксплуатации из-за необходимости прерывать цепь общего зарядного тока при постановке на зарядку очередного аккумулятора.
Известно также устройство для зарядки электрических аккумуляторов, содержащее источник зарядного тока, к которому последовательно подключены индивидуальные зарядные посты, каждый из которых снабжен байпасным замыкателем, подсоединителем заряжаемого аккумулятора, выполненным с возможностью механического размыкания байпасного замыкателя, и диодом, включенным последовательно с указанным присоединителем. [2]. Это устройство обеспечивает как вывод, так и постановку на зарядку очередного аккумулятора без прерывания общей цепи зарядного тока.
Общий недостаток устройств [1] и [2] для многопостовой зарядки аккумуляторов от источника общего зарядного тока - невозможность ускорения зарядки путем использования индивидуальных режимов зарядки аккумулятора в зависимости от напряжения на нем, например, режима зарядки ассиметричным (реверсивным) зарядным током [3-5].
Известно устройство многопостовой зарядки аккумуляторов, содержащее отдельные источники зарядного тока для питания каждого зарядного поста, выполненные в виде тиристорного преобразователя, и общую многоканальную систему управления [6]. При соответствующем выполнении многоканальной системы управления устройство [6] позволяет обеспечить постановку на зарядку, вывод аккумулятора и управление его зарядным током на каждом посту в отдельности.
Недостаток устройства [6] - высокая стоимость оборудования из-за наличия на каждом зарядном посту отдельного регулируемого источника тока.
Раскрытие существа полезной модели
Задача полезной модели - устранить указанные недостатки известных устройств.
Технический результат полезной модели - возможность многопостовой зарядки аккумуляторов от одного общего источника тока с обеспечением постановки на зарядку, вывода заряженного аккумулятора и управления зарядным током на каждом посту в отдельности без прерывания цепи общего зарядного тока.
Предметом полезной модели является устройство для многопостовой зарядки аккумуляторов, содержащее источник тока, к которому последовательно подключены зарядные посты, каждый из которых снабжен байпасным замыкателем, подсоединителем аккумулятора, выполненным с возможностью механического размыкания байпасного замыкателя, диодом и датчиком тока, включенными последовательно с подсоединителем аккумулятора, резисторным делителем напряжения, подключенным параллельно подсоединителю аккумулятора, первым коммутатором, шунтирующим байпасный замыкатель, и вторым коммутатором, частично шунтирующим плечо резисторного делителя, при этом управляющий вход первого коммутатора через пороговый элемент подключен к выходу резисторного делителя напряжения, а управляющий вход второго коммутатора подключен к выходу датчика тока.
Это обеспечивает получение указанного технического результата.
Осуществление полезной модели
На фиг.1 представлен пример схемы устройства, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.
На фиг.1 показаны источник 1 тока, к которому последовательно подключены зарядные посты 2. Каждый из постов 2 снабжен байпасным замыкателем 3 и подсоединителем 4 заряжаемого аккумулятора, выполненным с возможностью механического размыкания замыкателя 3.
Кроме того, каждый зарядный пост снабжен:
- диодом 5 и датчиком 6 тока, включенными последовательно с подсоединителем 4;
- резисторным делителем 7 напряжения, подключенным параллельно подсоединителю 4;
- первым коммутатором 8, шунтирующим замыкатель 3;
- вторым коммутатором 9, частично шунтирующим плечо делителя 7.
Управляющий вход 10 коммутатора 8 через пороговый элемент 11 подключен к выходу 12 делителя 7, а управляющий вход 13 коммутатора 9 подключен к выходу датчика 6. Подсоединитель 4 выполнен с возможностью механического размыкания замыкателя 3 при подсоединении к посту зарядки. Такая механическая блокировка может быть выполнена, например, как описано в [2]. Согласно [2]. подсоединитель 4 выполнен в виде вилки с изолированным штырем, предназначенной для подключения аккумулятора 14, а замыкатель 3 - в виде розетки с подпружиненным проводящим элементом, байпасирующим (обходящим) соответствующий зарядный пост в цепи общего зарядного тока.
Устройство работает следующим образом.
Пока присоединитель 4 не подключен к посту 2, ток от источника 1 протекает, обходя пост, через замыкатель 3. Датчик 6 фиксирует отсутствие тока и выдает на управляющий вход 13 коммутатора 9 сигнал, поддерживающий разомкнутое состояние коммутатора 9.
Аккумулятор 14, предназначенный для зарядки, подключают к присоединителю 4 (вилке), который затем вставляют в розетку замыкателя 3. При этом замыкатель 3 размыкается за счет описанной выше механической блокировки (изолированный штырь присоединителя 4 механически отклоняет подпружиненный проводящий элемент замыкателя 3).
Ток от источника 1 протекает через диод 5, датчик 6, присоединитель 4 и разряженный аккумулятор 14. При наличии достаточного тока датчик 6 включает коммутатор 9 по входу 13. Включенный коммутатор 9 частично шунтирует одно плечо делителя 7. При этом напряжение на выходе 12 делителя 7, соответствующее напряжению на разряженном аккумуляторе 14, ниже заданного порога Uзад. и пороговый элемент 11 выдает на управляющий вход 10 коммутатора 8 сигнал, удерживающий коммутатор 8 в разомкнутом состоянии.
1
зад
После того, как в результате зарядки током источника 1 напряжение на аккумуляторе 14 возрастет до значения U (см. фиг.2), при котором напряжение на выходе 12 делителя 7 с частично шунтированным плечем превысит значение U, пороговый элемент 11 срабатывает и своим выходным сигналом включает коммутатор 8, воздействуя на него по входу 10. Ток источника 1 переключается в цепь включенного коммутатора 8, а цепь с диодом 5 и датчиком 6 тока обесточивается.
2
зад
В отсутствие тока датчик 6 выключает коммутатор 9 по управляющему входу 13, снимая частичную шунтировку плеча делителя 7 и, тем самым, дополнительно повышая напряжение на выходе 12 делителя 7. Аккумулятор 14 разряжается через делитель 7, подключенный параллельно присоединителю 4. Разрядка аккумулятора 14 продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не снизится до напряжения U, при котором напряжение на выходе 12 делителя 7 с расшунтированным плечем не упадет ниже значения U. При этом пороговый элемент 11 переключается обратно и возвращает коммутатор 8 в разомкнутое состояние, при котором зарядный ток источника 1 вновь потечет через диод 4 и датчик 6, заряжая аккумулятор 14.
зад
Повторяющийся процесс заряда-разряда аккумулятора 14 может быть остановлен фиксацией замкнутого состояния коммутатора 8, например, путем уменьшения значения U до нуля по истечении заданного времени.
Заряд аккумулятора ускоряется за счет его ассиметричной дозарядки после предварительной зарядки неизменным током [7].
Источники информации
1. пат. RU 951554 U1 МПК H02J 7/00, 1982 г.
2. пат. RU 17242 U1 МПК H02J 7/00, 2001 г.
3. пат. RU 2091953 U1 МПК H02J 7/02, 1997 г.
4. пат. RU 2284077, МПК H02J 7/02, 2006 г.
5. пат. RU 2293402, МПК H02J 7/00, 2007 г.
6. пат. RU 75796 U1 МПК H02J 7/00, 2008 г.
7. Химические источники тока: Справочник. Под ред. Н.В.Коровина и A.M.Скундина. - М.: Издательство МЭИ, 2003, стр.362.