КОМБИНИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ПОДКЛЮЧЕНИЕМ БАТАРЕЙ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к химическим источникам тока, применение которых перспективно в авиационно-космической технике.
Известен комбинированный источник тока, патент РФ на полезную модель №105528 от 10.06.2011 года, который включает кислород-водородный электрохимический генератор (ЭХГ) и гидронный химический источник тока (ХИТ), фильтр тонкой очистки водорода, размещенный на водородной линии, преобразователь-стабилизатор напряжения. При этом гидронный химический источник тока одним из своих токовыводов соединен с токовыводом противоположной полярности кислород-водородного ЭХГ. Одним из недостатков подобного комбинированного источника тока является то, что регулирование режимов работы гидронного химического источника тока (ХИТ) происходит автоматически, при соблюдениях четких пропорций в количествах элементов батарей гидронного ХИТ и кислород-водородного электрохимического генератора и площадей электродов в них, что исключает возможность контролируемого изменения режимов работы гидронного ХИТ и как следствие комбинированного источника в целом.
Целью полезной модели является создание комбинированного источника тока с возможностью контроля и управления режимами работы гидронного ХИТ.
Поставленная цель достигается тем, что комбинированный источник тока с параллельным подключением батарей, включает кислород-водородный электрохимический генератор и гидронный химический источник тока, при этом выпускной штуцер для водорода гидронного источника тока соединен с входным штуцером водорода кислород-водородного электрохимического генератора, на водородной линии между гидронным химическим источником тока и кислород-водородным электрохимическим генератором размещен фильтр, комбинированный источник тока снабжен преобразователем-стабилизатором напряжения, один из токовыводов гидронного химического источника тока соединен с токовводом одноименной полярности преобразователя-стабилизатора, один из токовыводов кислород-водородного электрохимического генератора соединен с токовводом одноименной полярности преобразователя-стабилизатора, второй из токовыводов гидронного химического источника тока соединен с токовводом одноименной полярности преобразователя-стабилизатора, комбинированный источник тока с параллельным подключением батарей снабжен блоком контроля-управления режимов работы, при этом токовывод отрицательной полярности гидронного химического источника тока соединен с управляющим токовыводом отрицательной полярности блока контроля-управления при помощи коммутационного контакта, а токовывод положительной полярности гидронного химического источника тока соединен с управляющим токовыводом положительной полярности блока контроля-управления, один из токовыводов кислород-водородного электрохимического генератора соединен с контролирующим токовводом блока контроля-управления, а контролирующий токовывод блока контроля-управления соединен с токовводом преобразователя-стабилизатора такой же полярности, как и полярность токовывода кислород-водородного электрохимического генератора подсоединенного к контролирующему токовводу блока контроля-управления.
Введение в комбинированный источник тока блока контроля-управления позволяет контролировать режимы работы гидронного ХИТ и кислород-водородного ЭХГ и изменять режим работы гидронного ХИТ как по заранее заданному алгоритму, так и непосредственно в текущий момент пропорционально току кислород-водородного ЭХГ. Блок контроля-управления может быть реализован различными решениями: аналоговыми схемами и элементами, аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями, блоками, модулями, деталями и датчиками обеспечивающими исполнение механизмами и элементами заданных логических алгоритмов для измерения тока в цепи кислород-водородного ЭХГ и изменения тока в цепи гидронного ХИТ.
На фиг.1 представлена схема комбинированного источника тока с параллельным подключением батарей.
Комбинированный источник тока с параллельным подключением батарей содержит гидронный химический источник тока (1), кислород-водородный электрохимический генератор (2), гидронный химический источник тока снабжен выпускным штуцером для водорода (3) и соединительной с электрохимическим генератором водородной линией (4). На водородной линии размещен фильтр тонкой очистки водорода (5). Электрохимический генератор (2) снабжен входным штуцером для подачи водорода (6) и входным штуцером для подачи воздуха (кислорода) (7). Гидронный химический источник тока (1) токовыводом отрицательной полярности соединен с управляющим токовыводом отрицательной полярности блока контроля-управления режимов работы (8) при помощи коммутационного контакта (9), а токовыводом положительной полярности соединен с управляющим токовыводом положительной полярности блока контроля-управления (8). Кроме того, гидронный химический источник тока (1) токовыводом отрицательной полярности соединен с первым токовводом отрицательной полярности преобразователя-стабилизатора напряжения (10), а токовыводом положительной полярности соединен с первым токовводом положительной полярности преобразователя-стабилизатора напряжения (10). Кислород-водородный электрохимический генератор (2) одним из своих токовыводов соединен с контролирующим токовводом блока контроля-управления режимов работы (8). Блок контроля-управления (8) своим контролирующим токовыводом соединен со вторым токовводом преобразователя-стабилизатора напряжения (10) такой же полярности, как и полярность токовывода кислород-водородного электрохимического генератора (2) подсоединенного к контролирующему токовводу блока контроля-управления (8). Кислород-водородный электрохимический генератор (2) вторым своим токовыводом соединен со вторым токовводом одноименной полярности преобразователя-стабилизатора напряжения (10).
Комбинированный источник тока с параллельным подключением батарей работает следующим образом.
Для начала работы к гидронному источнику тока (1) замыканием контакта (9) подключают блок контроля-управления режимов работы (8). Далее блок контроля-управления по заданному алгоритму производит изменение тока в цепи гидронного источника тока (1), например с помощью изменения электрического сопротивления включенного в состав блока контроля-управления. При появлении электрического тока в цепи гидронного источника тока (1) в нем начинается выделение водорода. Выделяющийся водород через выпускной штуцер (3) по водородной линии (4), через фильтр (5) и входной штуцер (6) подается в кислород-водородный электрохимический генератор (2), где по достижению заданного давления начинается электрохимическая реакция, и на его токовыводах появляется электрическое напряжение. Далее к токовыводам преобразователя-стабилизатора напряжения (10) подключают внешнюю нагрузку.
После подключения нагрузки к комбинированному источнику тока с параллельным подключением батарей выработка водорода в нем продолжается пропорционально величине тока в цепи гидронного ХИТ, которая задается в блоке контроля-управления, например с помощью изменения электрического сопротивления включенного в состав блока контроля-управления, по заранее заданному алгоритму, или же высчитывается и задается блоком контроля-управления пропорционально току протекающему в данный момент в цепи кислород-водородного ЭХГ. Причем, с увеличением плотности тока разряда гидронного ХИТ скорость выделения водорода в нем повышается, с уменьшением - понижается.
В результате электрохимической реакции в гидронном ХИТ на его токовыводах появляется электрическое напряжение. При режимах работы гидронного ХИТ на токах меньших, чем его ток короткого замыкания, его электрическое напряжение суммируется с электрическим напряжением кислород-водородного электрохимического генератора. При режиме работы гидронного ХИТ на токе равном его току короткого замыкания, он не является дополнительным источником электрического тока оставаясь исключительно источником водорода для кислород-водородного ЭХГ. Режимы работы гидронного ХИТ на токах выше токов равных его току короткого замыкания невозможны.
Режимы работы гидронного ХИТ регулируются с помощью изменения величины тока в цепи гидронного ХИТ блоком контроля-управления по заранее заданному алгоритму, или же пропорционально величине тока протекающего в данный момент в цепи кислород-водородного ЭХГ.
Наличие преобразователя-стабилизатора с возможностью подключения двух источников тока в цепи обеспечивает согласование энергетических характеристик обоих источников тока и стабильность выходного напряжения в заданном диапазоне токов.
Предлагаемая полезная модель позволяет получить источник тока с возможностью контроля режимами работы гидронного ХИТ и кислород-водородного ЭХГ, а так же с возможностью изменения режимов работы гидронного ХИТ.