Система управления зарядом аккумуляторных батарей для электротранспорта от стандартного сетевого напряжения
BATTERY CHARGE MANAGEMENT SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLES FROM STANDARD MAINS VOLTAGE

Система управления зарядом аккумуляторных батарей для электротранспорта от стандартного сетевого напряжения
Изобретение относится к области электротехники, а именно к схемам зарядки или деполяризации батарей, схемам питания сетей от батарей, а также схемам зарядки батарей от сети переменного тока, через преобразователи, применяется в электромобилях, транспортных средствах с электроприводом, зарядке нескольких групп аккумуляторов от переменной сети.
Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, разряженной до нулевого напряжения, состоящие из основного и дополнительного источников напряжения, включенных последовательно, регулирующего элемента, схемы сравнения и системы управления регулирующим элементом. Для снижения мощности рассеивания регулирующий элемент предложенного устройства включен параллельно дополнительному источнику напряжения. (а.с. СССР №399943, МПК H02J 7/10, H02J 7/04, опубл. 1973).
Недостатками известного устройства является то, что изобретение применяется при условии длительного хранения аккумуляторных батарей, разряженных после эксплуатации до нулевого напряжения.
Однако такие устройства характеризуются значительным рассеиванием мощности на регулирующем элементе.
Известно устройство для заряда аккумуляторных батарей шахтных головных светильников, содержащие неуправляемые зарядные блоки и регулятор тока, выполненный, например, на встречно-параллельно включенных тиристорах и подсоединенный ко входам зарядных блоков (а.с. СССР № 428486, МПК H02J 7/10, H02J 7/02, опубл. 1974).
Известно устройство для зарядки аккумуляторов электромобиля от источника постоянного тока, включающее непрерывную подзарядку аккумуляторов электромобиля (патент СССР № 1796081, МПК H02J 7/32, опубл. 1993). Устройство содержит батареи термопар, холодные спаи которых соединены электрически, размещены в кузове электромобиля, горячие спаи термопар, нагреваясь или охлаждаясь окружающим воздухом, вырабатывают электрический ток для подзарядки аккумуляторов.
Недостатками известного устройства является необходимость длительной (8 - 10 ч) остановки для зарядки аккумулятора после израсходования запаса электроэнергии, а также большой вес аккумуляторов (0,5 - 1,0 т), что в основном сдерживает массовое применение электромобилей в народном хозяйстве.
Известна зарядная система электромобиля для заряда аккумуляторных батарей транспортных средств, содержащая аккумуляторную батарею, подключенную, через систему управления током якоря к тяговому электродвигателю, источник постоянного тока для заряда аккумуляторной батареи, задатчики тока якоря и зарядного тока, устройство управления током возбуждения, контактор, шунтирующий систему управления током якоря, устройство управления шунтирующим контактором, два силовых разъединителя, датчик напряжения аккумуляторной батареи, пороговое устройство контроля напряжения аккумуляторной батареи и кнопки управления (а.с. СССР № 851633, МПК H02J 7/00, опубл. 1981).
Недостатками известной системы является не высокие технические и эксплуатационные показатели.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство система зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от стандартного сетевого напряжения, содержащее ограничительные резисторы, конденсаторы, транзисторы, стабилитроны, диоды, светодиоды, плавкую вставку, контактор, две параллельные зарядные ветви, каждая из которых включает пять зарядных групп, обеспечивающие заряд от сетевого переменного напряжения 220 В последовательно соединённых аккумуляторов общим напряжением 480 - 520 В путем заряда каждой зарядной группой соответствующей группы аккумуляторов, причём при зарядке аккумуляторы соединены, где переменное напряжение 220 В протекает через контактор и два конденсатора, подключенные к последовательно включенным аккумуляторам и плавкую вставку, выпрямительные диоды, при этом сетевая линия разделяется на две зарядные ветви, соединенные параллельно, а каждая зарядная группа имеет три параллельные линии, где в первой линии имеются четыре последовательно соединенных аккумулятора, во второй линии ограничительный резистор, одним концом подключен к коллектору транзистора и аккумуляторам, другим концом к светодиоду, который в свою очередь одним концом соединен с базой транзистора и первым концом стабилитрона, второй конец которого подключен к аккумуляторам, ограничительному резистору следующей зарядной группы и к коллектору транзистора первой зарядной группы и эмиттеру транзистора следующей зарядной группы, в третьей линии имеется транзистор, эмиттером подключенный к резистору и аккумуляторам, базой подключенный к светодиоду и стабилитрону, коллектором подключенный к эмиттеру транзистора и к резистору следующей зарядной группы, стабилитрону и аккумуляторам, обеспечивающие заряд аккумуляторов напряжением до 520 В, а сама система зарядки размещена на электротранспорте (патент РФ № 2741054, МПК H02J 7/02, опубл. 2021).
Недостатком известного зарядного устройства отсутствие защиты от короткого замыкания, наличие помех на зарядном устройстве, не полноценная работоспособность выходов, что уменьшает надежность работоспособности схемы.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности зарядки аккумуляторных батарей, без использования повышающих трансформаторов, электромеханических коммутирующих устройств, от сети напряжением 220 В, обеспечивающая единый уровень напряжения на всех аккумуляторах, повышенную, надёжность, работоспособность выводов подключения и низкую себестоимость.
В результате использования предлагаемого изобретения повышается эффективность зарядки аккумуляторных батарей, появляется защита от коротких замыканий для электротранспорта от переменного сетевого напряжения 220 В, путем обеспечения единого уровня напряжения на всех аккумуляторах за счет того, что система управления зарядом аккумуляторных батарей для электротранспорта от стандартного сетевого напряжения снабжена аккумуляторами, резисторами, транзисторами, диодами, диодными лампами, стабилитронами, конденсаторами, кнопками, контактами, магнитным пускателем, плавкой вставкой, предохранителями, контактором, соединенных последовательно между собой и разделенных на десять зарядных групп.
Предлагаемая система управления зарядом аккумуляторных батарей для электротранспорта от стандартного сетевого напряжения, обеспечивает равномерную зарядку аккумуляторов, соединённых последовательно в одну аккумуляторную батарею, при этом аккумуляторы разделены на группы, где каждая группа имеет своё зарядное устройство.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая система управления зарядом аккумуляторных батарей для электротранспорта от стандартного сетевого напряжения, включающая ограничительные резисторы, конденсаторы, транзисторы, стабилитроны, диоды, светодиоды, плавкую вставку, контактор, согласно изобретению, содержит две параллельные зарядные ветви, каждая из которых включает пять зарядных групп, обеспечивающие заряд от сетевого переменного напряжения 220 В последовательно соединённых аккумуляторов общим напряжением 480 - 540 В путем заряда каждой зарядной группой соответствующей группы аккумуляторов, причём при зарядке аккумуляторы соединены, где переменное напряжение 220 В протекает через контактор и проходящий через систему управления, которая включает в себя кнопки для включения и выключения схемы, магнитный пускатель, контакты магнитного пускателя и термовыключатель конденсатор, подключённая к переменной сети, далее к последовательно включенным аккумуляторам и плавкую вставку, выпрямительные диоды, при этом сетевая линия состоит из двух зарядных ветвей, соединенных параллельно, а каждая зарядная группа имеет три параллельные линии, где в первой линии имеются четыре последовательно соединенных аккумулятора, во второй линии ограничительный резистор, одним концом подключен к эмиттеру транзистора и аккумуляторам, другим концом к светодиоду, который в свою очередь одним концом соединен с коллектором транзистора и первым концом стабилитрона, второй конец которого подключен к аккумуляторам, ограничительному резистору следующей зарядной группы и к коллектору транзистора первой зарядной группы и эмиттеру транзистора следующей зарядной группы, в третьей линии имеется транзистор, эмиттером подключенный к резистору и аккумуляторам, базой подключенный к конденсатору, светодиоду и стабилитрону, коллектором подключенный к эмиттеру транзистора и к резистору следующей зарядной группы, стабилитрону и аккумуляторам, обеспечивающие заряд аккумуляторов напряжением до 540 В, а сама система зарядки размещена на электротранспорте.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая электрическая схема системы управления зарядом аккумуляторных батарей для электротранспорта от стандартного сетевого напряжения, на фиг.2 представлена зарядная группа.
Система управления зарядом аккумуляторных батарей для электротранспорта от стандартного сетевого напряжения, содержит контактор 1, контакты 18, 2, конденсатор 3, плавкую вставку 4, диоды 5 и 6, десять зарядных групп, из которых пять зарядных групп 13 и пять зарядных групп 14, соединенных между собой последовательно, сетевая линия разделяется на две зарядные ветви 23 и 24 каждая из которых включает три линии, первая линия 22 содержит аккумуляторные батареи 12, вторая линия 21 содержит ограничительные резисторы 7, светодиоды 8, стабилитроны 11, третья линия 20 содержит транзисторы 9, каждая зарядная группа из десяти содержит резистор 7, светодиод 8, транзистор 9, аккумуляторная батарея 12, которая включает в себя четыре аккумулятора, стабилитрон 11 для задания напряжения срабатывания транзистора.
Зарядные группы 13, 14 включают в себя четыре аккумулятора, соединенные последовательно в одну аккумуляторную батарею 12, стабилитрон 11 для задания напряжения срабатывания транзистора, транзистор 9 для шунтирования цепи, светодиод 8 для определения заряда аккумулятора, ограничительный резистор 7 для закрытия транзистора, когда стабилитрон 11 закрыт. В первой линии 22 имеются четыре последовательно соединенных аккумулятора 12. Во второй линии 21 ограничительный резистор 7, одним концом подключен к эмиттеру транзистора 9 и к минусовой клемме аккумуляторов12, другим концом к светодиоду 8, который в свою очередь одним концом соединен с коллектором транзистора 9 и первым концом стабилитрона 11, второй конец которого подключен к плюсовой клемме аккумуляторов12, ограничительному резистору 6 следующей зарядной группы и к эмиттеру транзистора 9 следующей зарядной группы. В третьей линии 20 имеется транзистор 9, эмиттером подключенный к резистору 7 и минусовой клемме аккумуляторных батарей12, базой подключенный к конденсатору 10,8, светодиоду 8 и стабилитрону 11, коллектором подключенный к эмиттеру транзистора 9 и к резистору 7 следующей зарядной группы, стабилитрону 11 и плюсовой клемме аккумуляторных батарей 12.
Диоды 5 и 6 служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.
Устройство работает следующим образом.
На вход системы зарядки подаётся переменное напряжение 220 В, включается контактор 1, ток подается на систему управления состоящую из кнопки 14, термовыключатель 15, конденсатор 19 для устранения помех, магнитный пускатель 17 и кнопки магнитного пускателя 18, при нажатии кнопки 16 напряжение подается на магнитный пускатель, который контактом 18 шунтирует кнопку 16, тем самым подавая напряжение на собственную втягивающую катушку, при этом контакт 2, при срабатывании подает напряжение на зарядные группы 13 в случае положительной полуволны, на зарядные группы в случае отрицательной полуволны, на зарядные группы 14, через плавкую вставку 4, диоды 5,6 проходит переменное напряжение и преобразуется в постоянное, напряжение на схеме начинает расти, если напряжение больше чем напряжение пробоя стабилитронов 11,стабилитроны пробиваются и пропускают напряжение на базу транзисторов 9, которые шунтируют каждую группу аккумуляторов 12. Светодиоды 8 включены во время зарядки аккумуляторов 12 на каждой из десяти зарядных групп, далее на резисторы 7, которые служат для ограничения напряжения, подающего на базу транзисторов 9. В конце зарядки транзистор 9 забирает на себя зарядный ток и нагревается, срабатывает термовыключатель 15 и прерывает подающее напряжение на втягивающую катушку магнитного пускателя 17, тем самым зарядная часть схемы обесточивается.
Конденсатор 3 установлен на входе ветви и служит для ограничения тока и снижения отрицательных гармоник.
Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность зарядки и подзарядки аккумуляторных батарей, обеспечить защиту от коротких замыканий, сглаживание помех, а также обеспечить единый уровень напряжения на всех аккумуляторах, которая используется от сети переменного напряжения.