УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ГЕНЕРАТОРОМ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ГЕНЕРАТОРОМ
Полезная модель относится к электротехнике и может быть иснользована в регуляторах напряжения для систем электроснабжения автономных объектов, эксплуатируемых в различных режимах и условиях, например, город-зима-ночь, шоссе-лето-день и других.
Известны устройства для регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства, содержащие измерители и преобразователи напряжения в бортовой сети в сигнал, характеризующий его величину, который сравнивают с пороговыми значениями, фиксируют моменты времени, когда указанный сигнал уменьшается ниже порогового значения, в которые переводят регулятор напряжения генератора в режим поддержания минимального напряжения генератора (1, 2).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для зарядки аккумуляторной батареи транспортного средства с генератором (2), содержащее регулятор напряжения, управляемый ключ, шунтирующий один из резисторов измерительной цепи регулятора напряжения, подключенной к бортовой сети, триггер, таймер, регенеративный компаратор и интегрирующую цепь.
Mr K:H02j7/14
1)Необходимость применения интегрирующей цепи для сглаживания кратковременных провалов напряжения бортовой сети, что усложняет схему.
2)Применение регенеративного компаратора требует задавать два аналоговых пороговых значения напряжения, что приводит к необходимости применения резистивного делителя напряжения и, как следствие, потерям мощности и удорожанию устройства.
Указанные недостатки не позволяют добиться малого потребляемого тока без применения высокоомных резисторов, но такие резисторы приводят к существенному увеличению площади кристалла микросхемы.
Заявляемая полезная модель направлена на упрощение схемы и снижение потребляемого тока микросхемы без применения высокоомных резисторов.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для зарядки аккумуляторной батареи транспортного средства с генератором (2), содержащее регулятор напряжения, управляемый ключ, шунтирующий один из резисторов измерительной цепи регулятора напряжения, подключенной к бортовой сети, триггер, таймер, дополнительно введены частотный компаратор и логический элемент 2И, при этом выход таймера соединен со входом сброса триггера, первый выход частотного компаратора соединен со входом сброса таймера и со входом установки высокого уровня триггера, выход которого соединен с первым входом логического элемента 2И и входом переключения периода счета частотного компаратора, второй выход которого соединен со вторым входом логического элемента 2И, выход которого соединен со входом запуска таймера, регулятор напряжения снабжен двумя дополнительными выходами, первый из которых связан с первым счетным входом и управляющим входом частотного компаратора, а второй связан со вторым счетным входом частотного компаратора.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для зарядки аккумуляторной батареи транспортного средства с генератором. На фиг. 2 представлены временные диаграммы:
а)изменения сигнала, характеризующего напряжение в бортовой сети, здесь UH и UB нижний и верхний уровни напряжения бортовой сети, каждый из которых может находиться в интервале от UHI до UH2 и от UBI до UB2 в зависимости от тока нагрузки генератора и частоты вращения ротора генератора;
б)работы таймера, где Nt - код счетчика таймера, пропорциональный времени (Nt  ), при t  Т код счетчика таймера достигает максимального значения Nt  NT и его выходной уровень переключается с низкого на высокий;
в)выходного уровня триггера, характеризующего перестроение режимов работы регулятора напряжения генератора, при этом нулевому выходному уровню триггера (Yxp  0) соответствует нижний уровень напряжения бортовой сети, а высокому уровню триггера (Yjp 1) соответствует верхний уровень напряжения бортовой сети.
В состав устройства входят следующие элементы. Регулятор напряжения 1, управляемый ключ 2, шунтирующий один из резисторов измерительной цепи регулятора напряжения 1, подключенной к бортовой сети 3. Триггер 4, таймер 5, частотный компаратор 6, логический элемент 2И 7. При этом выход таймера 5 соединен с входом сброса триггера 4, первый выход частотного компаратора 6 соединен с входом сброса таймера 5 и с входом установки высокого уровня
триггера 4, выход которого соединен с первым входом логического элемента 2И 7 и входом переключения периода счета частотного компаратора 6, второй выход которого соединен со вторым входом логического элемента 2И 7, выход которого соединен с входом запуска таймера 5. Первый дополнительный выход YI регулятора напряжения 1 соединен с первым счетным входом и управляющим входом частотного компаратора 6, а второй дополнительный выход У2 регулятора напряжения 1 соединен со вторым счетным входом частотного компаратора 6.
.
3 осуществляют в частотном компараторе 6, который с периодом TI измеряет
количество импульсов п и сравнивает это количество с первым заданным числовым порогом П. Когда измеренное количество импульсов п оказывается ниже первого заданного числового порога Пь на первом выходе частотного компаратора 6 появляется краткий импульс, обнуляющий таймер 5 и устанавливающий в высокий уровень триггер 4, который переключает управляемый ключ 2 и переводит регулятор напряжения 1 генератора, если он находился в ином режиме, в режим поддержания максимального напряжения генератора. Одновременно переключается период счета частотного компаратора 6 с TI на Т2, поскольку на его входе переключения периода счета появляется высокий логический уровень. Затем с периодом Т2 частотный компаратор 6 измеряет количество импульсов п и сравнивает это количество со вторым заданным числовым порогом П2. Как только измеренное количество импульсов п оказывается выше второго заданного числового порога П2, на втором выходе частотного компаратора 6 появляется краткий импульс, запускающий таймер 5 и, если в последующем таймер 5 зафиксирует заданный промежуток времени Т, то он обнуляется. На его выходе появляется краткий импульс, обнуляющий триггер 4, что приводит к переключению управляемого ключа 2 в исходное состояние. Регулятор напряжения 1 генератора переводится в режим поддержания минимального напряжения генератора. В случае, если в период времени Т работы таймера 5 будет зафиксирован хотя бы один период времени Т2, в котором количество импульсов окажется меньше второго заданного числового порога П2, на первом выходе частотного компаратора 6 появляется краткий импульс, обнуляющий таймер 5.
Частотный компаратор 6 работает по следующему алгоритму: 1. Если период импульсов регулятора напряжения 1, снимаемых с первого дополнительного выхода YI, меньше периода TI тактовых импульсов, снимаемых со второго дополнительного выхода 2, счет импульсов ведется по первому счетному входу частотного компаратора 6.
.
4
2.При периоде импульсов регулятора напряжения 1 (с выхода YI) большем периода тактовых импульсов TI и нулевом уровне сигнала первого дополнительного выхода регулятора напряжения 1, соответствующему закрытому состоянию выходного транзистора регулятора напряжения, счет ведется по второму счетному входу частотного компаратора 6.
3.При периоде импульсов регулятора напряжения 1 (с выхода YI) большем периода тактовых импульсов TI и высоком уровне сигнала первого дополнительного выхода регулятора напряжения 1, соответствуюш,ему открытому состоянию выходного транзистора регулятора напряжения, устанавливается запрет счета по второму счетному входу частотного компаратора 6.
4.При нулевом уровне сигнала на входе управления периодом измерения частотного компаратора 6 период измерения импульсов, поступающих на его первый и второй счетные входы, равен TI. При высоком уровне сигнала на входе управления периодом измерения частотного компаратора 6 период измерения импульсов, поступающих на его первый и второй счетные входы, равен Т2.
5.Если количество импульсов п при периоде измерения Т больше заданного Пь то уровень первого выхода частотного компаратора 6 равен нулю. Если количество импульсов п при периоде измерения TI меньше заданного Пь то на первом выходе частотного компаратора 6 появляется краткий импульс.
6.Если количество импульсов п при периоде измерения Т2 больше заданного П2, то уровень первого выхода частотного компаратора 6 равен нулю. Если количество импульсов п при периоде измерения Т2 меньше заданного П2, то на первом выходе частотного компаратора 6 появляется краткий импульс.
7. Если количество импульсов п при периоде измерения Т2 меньше заданного П2, то уровень второго выхода частотного компаратора 6 равен нулю. Если количество импульсов п при периоде измерения Т2 больше заданного П2, то на втором выходе частотного компаратора 6 появляется краткий импульс.
Непосредственно после пуска двигателя транспортного средства напряжение бортовой сети 3 (фиг. 2а) характеризуется провалом вследствие разрядки аккумуляторной батареи и недостаточности напряжения на генераторе из-за настройки его регулятора на режим поддержания минимального напряжения генератора (режим компенсирующей зарядки) и низкой частотой вращения двигателя на оборотах холостого хода. При уменьшении напряжения бортовой сети 3 ниже напряжения нижнего уровня UH в момент t выходной транзистор регулятора напряжения 1 открыт, импульсы на его первом дополнительном выходе YI отсутствуют, поэтому после периода Т1 тактовых импульсов, снимаемых со второго дополнительного выхода 2, на первом выходе частотного компаратора 6 появляется логическая единица, которая обнуляет таймер 5 и переключает триггер 4 в высокий выходной уровень. В результате в момент .2 регулятор напряжения 1 переводится в режим поддержания напряжения верхнего уровня UB генератора (фиг, 2в) с помощью установки управляемого ключа 2 сигналом триггера 4 в положение, соответствующее настройке максимального уровня измерительной цепи регулятора напряжения 1. Частотный компаратор 6 обнуляется и переключается в режим измерения с периодом Т2, а на второй вход логического элемента 2И 7 поступает высокий логический уровень.
Ускоренная зарядка аккумуляторной батареи возможна, если мощность, отдаваемая генератором, достаточна для поддержания повышенного уровня напряжения. Однако это условие может не выполняться, так как мощность генератора является функцией частоты вращения ротора, которая определяется дорожной обстановкой. Если мощность генератора недостаточна для поддержания повышенного уровня напряжения, устройство ожидает моментов времени, когда напряжение бортовой сети 3 (фиг. 2а) в первый раз после каждого провала напряжения достигнет верхнего уровня UB. Затем, после одного из периодов Т2 в интервале от 1з до t4, когда измеренное количество импульсов п оказывается выше второго заданного числового порога П2, на втором выходе частотного компаратора 6 в момент t4 появляется краткий импульс, запускающий таймер 5, и код счетчика Nt таймера 5 начинает увеличиваться (фиг. 26).
Реакция устройства на кратковременные провалы напряжения от ts до  исключается выбором числового порога П2 и периода Т2. Более длительный провал напряжения, появившийся в момент i, приведет в момент tg (после периода Т2) к обнулению таймера 5 и устройство снова начнет ожидать моментов времени, когда напряжение бортовой сети 3 (фиг. 2а) достигнет верхнего уровня UB, а после выполнения в интервале от tg до tio тех же условий, что были указаны для интервала от 1з до t4, в момент tio код счетчика Nt таймера 5 снова начнет увеличиваться (фиг. 26) и, если таймер 5 зафиксирует заданный интервал времени Т, то он обнуляется. На его выходе появляется краткий импульс, обнуляющий триггер 4, что приводит к переключению управляемого ключа 2 в исходное состояние и регулятор напряжения 1 генератора переводится в режим поддержания минимального напряжения генератора. Таким образом, устройство в любом случае гарантирует режим непрерывной ускоренной зарядки аккумуляторной батареи в течение заданного интервала времени Т.
Таким образом, введение частотного компаратора и логического элемента 2И, соединение выхода таймера с входом сброса триггера, соединение первого выхода частотного компаратора с входом сброса таймера и с входом установки высокого уровня триггера, выход которого соединен с первым входом логического элемента 2И и входом переключения периода счета частотного компаратора, второй выход которого соединен со вторым входом логического элемента 2И, выход которого соединен с входом запуска таймера, снабжение регулятора напряжения двумя дополнительными выходами, первый из которых связан с первым счетным входом и управляющим входом частотного компаратора, а второй связан со вторым счетным входом частотного компаратора, выгодно отличает заявляемое устройство от прототипа, так как позволяет исключить реакцию устройства на кратковременные провалы напряжения без применения интегрирующей цепи для сглаживания кратковременных провалов напряжения бортовой сети и снизить потребляемый ток микросхемы устройства без
1 применения высокоомных резисторов, микросхемы и его стоимость. 8 , что уменьшает площадь кристалла
Источники информации:
1.Патент США № 3895283, Н 02 j 7/14, 1975.
2.Заявка RU № 3025269, Н 02 j 7/14, 1993.