УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ОТ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ

Изобретение относится к конструкции устройств для заряда аккумуляторной батареи (АБ) от нетрадиционных источников электричества - солнечной батареи (СБ).
В системах автономного электропитания между аккумуляторной батареей и источником электричества (СБ) включается зарядное устройство, которое защищает АБ от перезаряда и которое должно обеспечивать максимальное использование электричества. Последнее требование особенно важно поскольку вырабатываемое СБ электричество имеет сравнительно высокую стоимость.
Известным аналогом предлагаемого изобретения является зарядное устройство, содержащее разделительный диод и электронный ключ в виде управляемого силового транзистора (авторское свид. СССР №591985 заявл. 20.09.76, опубл. 26.01.78 г. кл. Н 02 J 7/34). При напряжении на АБ выше допустимого значения электронный ключ отключает АБ от источника электричества, предохраняя АБ от перезаряда. Разделительный диод предотвращает саморазряд АБ через внутреннее сопротивление СБ, когда напряжение на АБ оказывается больше, чем на СБ. Это случается при снижении вырабатываемой ими мощности в условиях низкой освещенности СБ (в темное время суток и при сильной облачности).
Недостатком аналога являются потери мощности на электронном ключе и разделительном диоде, особенно заметные при протекании большого зарядного тока от СБ большой мощности. Повышение мощности СБ достигается объединением нескольких модулей в СБ.
В качестве прототипа выбрана конструкция зарядного устройства с разделительным диодом между АБ и источником электричества, где вместо электронного ключа используется электромеханическое реле (см. патент США №4.626.764 опубл. 02.12.86 г. кл. Н 02 J 7\00). Электромеханическое реле на своих силовых контактах теряет значительно меньше мощности, чем силовой транзистор. Падение напряжение на транзисторе обычно составляет 0,5-1 вольт, а падение напряжения на контактах реле в 10 и более раз меньше. Падение напряжения на разделительном диоде примерно такие же, как в транзисторе. При большом зарядном токе, например в 50 ампер, потери мощности на разделительном диоде доходят до 50 ватт, что равноценно потери мощности одного модуля в составе СБ большой площади.
Задачей изобретения является снижение до минимума потерь мощности в зарядном устройстве, включенном между АБ и источником электричества в виде СБ.
2
Поставленная задача решается тем, что в зарядном устройстве, содержащем электромеханическое реле и другие радиоэлектронные детали, функции разделительного диода выполняет электромагнитное реле (ключ) с нормально разомкнутыми контактами, а появление электрического тока в обмотке реле, достаточного для включения реле, регулируется датчиком величины напряжения на АБ и датчиком уровня солнечной освещенности, причем указанный ключ находится в разомкнутом положении при мощности солнечной радиации ниже 25 Вт/м и величине напряжения на аккумуляторной батарее выше зарядного напряжения.
Задача дополнительного снижения потерь мощности и снижения стоимости зарядного устройства решается тем, что датчиком солнечной освещенности и источником электропитания электромагнитного реле служит один из модулей солнечной батареи.
Сущность изобретения поясняется электрической схемой на фиг., где датчик напряжения 3 питается от АБ 4 и управляет силовыми ключами - реле 7 и реле 2, включенными в электрическую цепь, соединяющую солнечную батарею 5 с АБ 4 и АБ 4 с нагрузкой 6. Кроме датчика напряжения 3 реле 1 управляется также датчиком освещенности 7. Реле 1 и реле 2 имеют нормально разомкнутые силовые контакты. Силовые контакты реле 1 оказывается в замкнутом положении, если напряжение на АБ 4 находится ниже максимально допустимой величины, например, 14,5 вольт для свинцовой АБ и они размыкаются при повышении напряжения на АБ выше 14,5 вольт, предотвращая возможный перезаряд АБ.
2
2
Датчик уровня освещенности 7 или мощности солнечной радиации включает реле 1 и замыкает силовые контакты в цепи между СБ 5 и АБ 4, если мощность солнечной радиации превышает 25 Вт/м, обеспечивая процесс заряда АБ с минимальными потерями мощности. При снижении мощности солнечной радиации менее 25 Вт/м датчик освещенности 7 выключает реле 1 и размыкает силовые контакты, что предотвращает протекание разрядного тока от АБ через СБ.
Включение и выключение реле 2 происходит по сигналу от датчика напряжения 3 на АБ. Если напряжение на АБ находится в допустимом рабочем диапазоне, то реле 2 включено и силовые контакты соединяют нагрузку с АБ. При разряде АБ напряжение может снизиться ниже допустимого уровня (10,5 вольт для АБ на 12 вольт), тогда для предотвращения глубокого разряда АБ реле 2 выключается, размыкая свои силовые контакты.
Уровень вырабатываемой СБ мощности пропорционален ее фототоку и солнечной освещенности, поэтому в качестве датчика уровня освещенности 7 предлагается использовать фотоэлектрический датчик уровня освещенности, которым может служить один из небольших модулей СБ 5 Размеры и фототок этого модуля СБ превышают ток потребления обмотки реле 1.
Датчик напряжения и датчик солнечной освещенности не содержат силовых элементов и их потребляемая из АБ электрическая мощность не превышает 1 Вт. Электромагнитные реле 7 и 2 позволяют практически без потерь пропускать токи более 40 ампер, затрачивая на питание обмотки ток от 10 до 100 мА. Тем самым достигается минимальный уровень электрических потерь в зарядном устройстве, а снижение его стоимости достигается за счет простоты конструкции датчика напряжения и датчика уровня солнечной освещенности.