ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА С ФУНКЦИЕЙ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА С ФУНКЦИЕЙ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ


RU (11) 2277279 (13) C2

(51) МПК
H02J 7/10 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации 
Статус: по данным на 05.02.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.05.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004121210/09 
(22) Дата подачи заявки: 2004.07.13 
(30) Приоритетные данные: 2003-199334 2003.07.18 JP 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.07.13 
(43) Дата публикации заявки: 2006.01.10 
(45) Опубликовано: 2006.05.27 
(56) Аналоги изобретения: US 6566842 А, 20.03.2003. RU 2037249 C1, 09.06.1995. US 5623197 A, 22.04.1997. US 5689172 A, 18.11.1997. 
(72) Имя изобретателя: ТАКАНО Нобухиро (JP); АРАДАЧИ Такао (JP); ХАРАДА Хидекадзу (JP); ИШИМАРУ Кенроу (JP); ТАКЕДА Такеши (JP) 
(73) Имя патентообладателя: ХИТАЧИ КОКИ КО., ЛТД. (JP) 
(98) Адрес для переписки: 191186, Санкт-Петербург, а/я 230, "АРС-ПАТЕНТ", пат.пов. М.В.Хмаре 

(54) ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА С ФУНКЦИЕЙ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
Изобретение относится к устройствам для питания электрической нагрузки, например инструмента, постоянным током. Источник постоянного тока подает постоянный ток на электроинструмент через адаптер, когда выключатель питания электроинструмента находится в положении "включено", а также заряжает аккумуляторную батарею, используемую в качестве альтернативного источника питания, когда электроинструмент не приведен в действие. Для предотвращения броска тока в переключателе, который включен между цепью коммутируемого источника питания и аккумуляторной батареей, имеющего место в момент начала зарядки аккумуляторной батареи, указанный переключатель размыкается в случае превышения выходным напряжением коммутируемого источника питания напряжения аккумуляторной батареи. Зарядка аккумуляторной батареи начинается после снижения выходного напряжения коммутируемого источника питания до уровня ниже напряжения аккумуляторной батареи. Технический результат - повышение срока службы устройства. 5 з.п. ф-лы, 6 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к источнику постоянного тока, который может избирательно заряжать аккумуляторную батарею, используемую в качестве источника питания беспроводного электроинструмента, а также подавать постоянный ток на беспроводный электроинструмент через адаптер, форма которого подобна аккумуляторной батарее.

Уровень техники

Беспроводные электроинструменты удобны, поскольку они могут использоваться в различных местах, не ограничиваясь длиной силового провода. Однако, когда аккумуляторная батарея разряжается, ее нужно снимать и заряжать или заменять на другую, уже заряженную батарею.

Источник постоянного тока, который преобразует переменный ток в постоянный, может использоваться наряду с аккумуляторной батареей. Имеется в виду, что источник постоянного тока может использоваться в тех случаях, когда нужно использовать беспроводный электроинструмент в одном месте, где есть источник переменного тока, а аккумуляторная батарея может быть применена, когда нужно использовать беспроводный электроинструмент в нескольких различных местах, где нет источника переменного тока. Проблема связана с тем, что пользователь беспроводного электроинструмента должен приносить на место работы как источник постоянного тока, так и зарядное устройство для зарядки аккумуляторной батареи.

Из публикации патентного документа Японии HEI-5-56566 известен источник постоянного тока, имеющий режим зарядки аккумуляторной батареи. Когда источник постоянного тока определяет, что подключенный к нему электроинструмент приведен в действие, он подает питание не только на беспроводный электроинструмент, но и на аккумуляторную батарею для ее зарядки. С другой стороны, когда источник постоянного тока определяет, что электроинструмент не приведен в действие, он заряжает аккумуляторную батарею.

К источнику постоянного тока такого типа, описанному в указанном патентном документе Японии, предъявляется требование немедленной подачи соответствующего питания на электроинструмент при приведении его в действие.

Для удовлетворения этого требования коммутируемый источник питания, входящий в состав источника постоянного тока, управляется таким образом, чтобы выдавать постоянное напряжение, адекватное потребности электроинструмента. Однако проблема заключается в том, что аккумуляторная батарея, подлежащая зарядке от источника постоянного тока, имеет номинальное напряжение, отличное от напряжения, подаваемого на электроинструмент. Если аккумуляторная батарея заряжается при том же напряжении, которое подается на электроинструмент и имеет величину выше номинального напряжения батареи, имеет место бросок тока в переключателе между коммутируемым источником питания и аккумуляторной батареей в момент замыкания переключателя. Этот бросок тока обусловлен разницей между выходным напряжением коммутируемого источника питания и напряжением аккумуляторной батареи. Бросок тока сокращает срок службы переключателя.

Раскрытие изобретения

С учетом изложенного выше задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании источника постоянного тока, имеющего режим зарядки аккумуляторной батареи, в котором предотвращен бросок тока в переключающем устройстве, включенном между коммутируемым источником питания и батареей.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи и других задач достигается за счет создания источника постоянного тока, используемого в качестве источника питания электроинструмента и имеющего режим зарядки аккумуляторной батареи, используемой в качестве альтернативного источника питания электроинструмента. Источник постоянного тока содержит цепь коммутируемого источника питания, цепь детектирования выходного напряжения, переключатель, цепь детектирования напряжения аккумуляторной батареи, блок управления и цепь управления выходным напряжением. Коммутируемый источник питания генерирует выходное напряжение, а цепь детектирования выходного напряжения определяет выходное напряжение, генерируемое в цепи коммутируемого источника питания. Переключатель включен между цепью коммутируемого источника питания и аккумуляторной батареей. При замкнутом переключателе выходное напряжение, генерируемое в цепи коммутируемого источника питания, приложено к аккумуляторной батарее, а при разомкнутом переключателе выходное напряжение, генерируемое в цепи коммутируемого источника питания, отсутствует на аккумуляторной батарее. Цепь детектирования напряжения аккумуляторной батареи определяет напряжение аккумуляторной батареи. Блок управления управляет замыканием и размыканием переключателя на основе выходного напряжения, определяемого цепью детектирования выходного напряжения, и напряжения аккумуляторной батареи, определяемого цепью детектирования напряжения аккумуляторной батареи в момент начала ее зарядки. Блок управления выдает команду на изменение выходного напряжения, генерируемого в цепи коммутируемого источника питания. Цепь управления выходным напряжением изменяет выходное напряжение, генерируемое в цепи коммутируемого источника питания, в соответствии с командой, выданной блоком управления.

Переключатель размыкается в случае превышения выходным напряжением, определяемым цепью детектирования выходного напряжения, напряжения аккумуляторной батареи, определяемого цепью детектирования напряжения аккумуляторной батареи в момент начала ее зарядки. Блок управления управляет цепью управления выходным напряжением для снижения выходного напряжения, генерируемого в цепи коммутируемого источника питания, до уровня ниже напряжения аккумуляторной батареи.

В предпочтительном примере осуществления блок управления дополнительно управляет цепью управления выходным напряжением для возврата на прежнюю величину выходного напряжения, генерируемого в цепи коммутируемого источника питания, после начала зарядки аккумуляторной батареи.

Краткое описание чертежей

Другие особенности и достоинства настоящего изобретения станут ясны из нижеследующего описания, содержащего ссылки на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют пример осуществления изобретения. На чертежах

фиг.1 изображает в перспективе источник постоянного тока, имеющий режим зарядки аккумуляторной батареи, в соответствии с изобретением,

фиг.2 изображает структурную схему, представляющую электрическую схему источника постоянного тока в одном из вариантов изобретения,

фиг.3 изображает блок-схему операций управления выходной мощностью источника постоянного тока при зарядке аккумуляторной батареи посредством источника постоянного тока согласно изобретению,

фиг.4А изображает временную зависимость выходного напряжения источника питания и тока зарядки на выходе источника постоянного тока согласно изобретению,

фиг.4В изображает временную зависимость выходного напряжения источника питания и тока зарядки на выходе обычного источника постоянного тока,

фиг.5 представляет таблицу величин времени выдержки применительно к первоначальному напряжению батареи и выходному напряжению источника питания постоянного тока.

Осуществление изобретения

Со ссылками на иллюстративные материалы будет описан источник постоянного тока в соответствии с примером осуществления изобретения.

Как показано на фиг.1, беспроводный электроинструмент 22 избирательно запитан от источника постоянного тока или аккумуляторной батареи 2. Беспроводный электроинструмент 22 снабжен выключателем питания 22а. Аккумуляторная батарея 2 содержит штекерную часть 2с, вводимую разъемным образом в гнездо 22b рукоятки беспроводного электроинструмента 22.

Источник постоянного тока содержит основной блок 100, шнур 25 переменного тока и адаптер 21. Шнур 25 переменного тока соединяет основной блок 100 с источником питания переменного тока от сети электроснабжения общего пользования с напряжением 100 В. Выходной шнур 26 соединяет основной блок 100 с адаптером 21. Адаптер 21 содержит адаптерный штекер 21b, имеющий такую же форму, как и штекерная часть 2с аккумуляторной батареи 2. Адаптерный штекер 21b вставляется в гнездо 22b в рукоятке беспроводного электроинструмента 22 для подачи питания на электроинструмент. Основной блок 100 имеет гнездо 100а для аккумуляторной батареи 2 такой же формы, как и гнездо 22b в электроинструменте 22. Адаптерная часть 2с аккумуляторной батареи 2 вставляется в гнездо 100а для зарядки описанным ниже образом.

Далее со ссылкой на фиг.2 будет описана электрическая схема основного блока 100, адаптера 21, беспроводного электроинструмента 22 и аккумуляторной батареи 2.

Аккумуляторная батарея 2 содержит заряжаемую батарею 2а и датчик 2b температуры. Заряжаемая батарея 2а образована множеством последовательно соединенных батарейных элементов. Датчик 2b температуры расположен рядом или в контакте с заряжаемой батареей 2а. В качестве датчика 2b температуры используется, например, термистор.

Адаптер 21 содержит переключатель 21а выходного напряжения для установки напряжения, соответствующего номинальному напряжению электроинструмента 22, присоединенного к адаптеру 21.

Электроинструмент 22 содержит выключатель питания 22а и электромотор 22b постоянного тока, включенный последовательно с выключателем питания 22а. Когда выключатель питания 22а находится в положении "включено", постоянный ток подается на электроинструмент 22 от основного блока 100 через адаптер 21. Основной блок 100 является устройством с компьютерным управлением и содержит встроенный микрокомпьютер 13. Микрокомпьютер 13 содержит центральный процессор 13а (ЦП), постоянное запоминающее устройство 13b (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 13с (ОЗУ), таймер 13d, аналого-цифровой преобразователь 13е (АЦП), порт вывода 13f и вход 13g сигнала сброса.

Микрокомпьютер 13 выполняет множество различных функций в соответствии с программами, заложенными в постоянном запоминающем устройстве 13b.

Основной блок 100 содержит также коммутируемый источник питания 30. Он состоит из первичной основной выпрямляющей и сглаживающей цепи 8, подключенной к источнику переменного тока 1 от сети электроснабжения общего пользования с напряжением 100 В, переключающей цепи 9, подключенной к выходу цепи 8, и вторичной основной выпрямляющей и сглаживающей цепи 10. Первичная выпрямляющая и сглаживающая цепь 8 содержит двухполупериодный выпрямитель 8а и сглаживающий конденсатор 8b. Переключающая цепь 9 содержит высокочастотный трансформатор 9а, полевой МОП-транзистор 9b и интегральную схему 9с управления с широтно-импульсной модуляцией. Интегральная схема 9с подключена к затвору полевого МОП-транзистора 9b для регулирования выходного напряжения и выходного тока, подаваемого от вторичной выпрямляющей и сглаживающей цепи 10, путем изменения длительности импульса, подаваемого на полевой МОП-транзистор 9b. Вторичная выпрямляющая и сглаживающая цепь 10 содержит диоды 10а, 10b, дроссельную катушку 10с, сглаживающий конденсатор 10d и разрядный резистор 10е, включенный параллельно сглаживающему конденсатору 10d.

Основной блок 100 также содержит цепь 14 регулирования тока зарядки и цепь 16 стабилизации напряжения. Цепь 14 регулирования тока зарядки имеет вход, подключенный к отрицательному полюсу заряжаемой батареи 2а через токочувствительный резистор 5, и выход на переключающую цепь 9 через переключатель 7 и оптрон 6. Цепь 14 содержит каскад операционных усилителей 14а и 14b, входной резистор 14с и резистор 14d обратной связи операционного усилителя 14а первой ступени, а также входной резистор 14е и резистор 14f обратной связи операционного усилителя 14b второй ступени.

Выходной сигнал с порта вывода 13f микрокомпьютера 13 подается через задатчик 15 тока зарядки на инверсный вход операционного усилителя 14b второй ступени. Цепь 14 регулирования тока зарядки управляет интегральной схемой 9с для настройки выходного тока на величину, установленную в задатчике 15 тока зарядки. Цепь 16 стабилизации напряжения содержит операционный усилитель 16а и резисторы 16b и 16с. Выходной сигнал с порта вывода 13f микрокомпьютера 13 подается через задатчик 17 напряжения на инверсный вход операционного усилителя 16а. Цепь 16 стабилизации напряжения управляет интегральной схемой 9с для настройки выходного напряжения на величину, установленную в задатчике 17 напряжения.

Основной блок 100 содержит источник 18 постоянного напряжения, подключенный к источнику переменного тока 1 от сети электроснабжения общего пользования с напряжением 100 В, и подает положительное напряжение Vcc постоянного тока на микрокомпьютер 13, операционные усилители в цепи 14 регулирования тока зарядки и в цепи 16 стабилизации напряжения. Источник 18 постоянного напряжения содержит трансформатор 18а источника питания, двухполупериодный выпрямитель 18b, трехконтактный регулятор 18d, сглаживающий конденсатор 18с и интегральную схему сброса 18е. Интегральная схема сброса 18е подключена к входу 13g сигнала сброса микрокомпьютера 13.

Переключатель 7 имеет перекидной контакт, который избирательно замыкает выходы цепи 14 регулирования тока зарядки или цепи 16 стабилизации напряжения и подает сигнал обратной связи от одной из цепей 14, 16 на переключающую цепь 9 через оптрон 6. Когда на переключающую цепь 9 подается выходной сигнал обратной связи от цепи 14 регулирования тока зарядки, обеспечивается по существу постоянный ток от коммутируемого источника питания 30. С другой стороны, когда на переключающую цепь 9 подается выходной сигнал обратной связи от цепи 16 стабилизации напряжения, обеспечивается по существу постоянное напряжение от коммутируемого источника 30 питания. Переключение переключателя 7 управляется выходным сигналом логического элемента 24 "И" (будет описан далее).

Основной блок 100 содержит далее цепь 11 детектирования выходного напряжения источника питания, цепь 12 детектирования напряжения аккумуляторной батареи и цепь 19 детектирования температуры батареи.

Цепь 11 детектирования выходного напряжения источника питания состоит из двух резисторов 11а и 11b, включенных последовательно между выходом коммутируемого источника 30 питания и землей. Напряжение на резисторе 11b означает величину выходного напряжения источника питания 30. Цепь 12 детектирования напряжения батареи состоит из двух резисторов 12а и 12b, включенных последовательно между положительным полюсом аккумуляторной батареи 2 и землей. Напряжение на резисторе 12b означает величину напряжения заряжаемой батареи 2а. Цепь 19 детектирования температуры батареи состоит из двух резисторов 19а и 19b, включенных последовательно между положительным напряжением Vcc и землей. Термистор 2b включен параллельно резистору 19b, так что температура, определяемая термистором 2b, указывает на величину напряжения на резисторе 19b.

Основной блок 100 содержит далее выходной выключатель 20 источника питания (полевой транзистор), триггерную цепь 23 детектирования, логический элемент 24 "И", выходной переключатель зарядки 3 и диод 4. Триггерная цепь 23 детектирования содержит резисторы 23а и 23b и триггерный детектор 23с. Резисторы 23а и 23b включены последовательно друг другу между выходами коммутируемого источника питания 30. Напряжение на резисторе 23b подается на триггерный детектор 23с. Изменение напряжения на резисторе 23b свидетельствует о приведении в действие электроинструмента 22. Триггерный детектор 23с выдает выходной сигнал источника питания на полевой транзистор 20 для его открытия и таким образом обеспечивает подачу питания на электроинструмент 22. Одновременно триггерный детектор 23с выдает сигнал запрещения зарядки на вход логического элемента 24 "И". Логический элемент 24 "И" имеет второй вход, на который подается выходной сигнал зарядки типа "включено-выключено" с порта вывода 13f микрокомпьютера 13. Логический элемент 24 "И" срабатывает и замыкает выходной переключатель зарядки 3, когда на выходе триггерного детектора 23с отсутствует сигнал запрета зарядки, а на выходе микрокомпьютера 13 имеется выходной сигнал "включено" зарядки. Выходной переключатель зарядки 3 включен между выходом коммутируемого источника питания 30 и аккумуляторной батареей 2 и управляется выходным сигналом логического элемента 24 "И". При замкнутом переключателе зарядки 3 возможна зарядка аккумуляторной батареи 2, когда электроинструмент 22 не используется. Переключатель зарядки 3 выполнен, например, в виде релейной цепи, описанной в патенте США №6566843, который включен в данное описание в качестве ссылки. Диод 4 включен между выходным переключателем зарядки 3 и аккумуляторной батареей 2 для предотвращения выхода тока от аккумуляторной батареи 2.

В процессе работы, когда выключатель питания 22а установлен в положение "включено" для привода электроинструмента 22, цепь 16 стабилизации напряжения получает сигнал напряжения от цепи 11 детектирования выходного напряжения источника питания, означающий действительную величину напряжения, подаваемого на электроинструмент 22. Цепь 16 выдержки постоянного напряжения подает представляющий напряжение сигнал обратной связи в переключающую цепь 9 через переключатель 7 и оптрон 6, так что переключающая цепь 9 может управлять работой интегральной схемы 9с управления с широтно-импульсной модуляцией для поддержания напряжения, подаваемого на электроинструмент 22, на уровне, установленном в задатчике 17 напряжения.

С другой стороны, когда выключатель питания 22а установлен в положение "выключено", а аккумуляторная батарея 2 установлена в основном блоке 100 для зарядки, цепь 14 регулирования тока зарядки получает сигнал тока от токочувствительного резистора 5 и передает сигнал обратной связи на переключающую цепь 9 через переключатель 7 и оптрон 6. Переключающая цепь 9 управляет работой интегральной схемы 9с управления с широтно-импульсной модуляцией для подачи тока на аккумуляторную батарею 2 на уровне, установленном в задатчике 15 тока.

Далее будет описано действие основного блока 100 источника постоянного тока при зарядке аккумуляторной батареи 2 со ссылкой на блок-схему по фиг.3 и временные диаграммы, показанные на фиг.4А и 4В.

Когда включается питание основного блока 100, микрокомпьютер 13 устанавливается в исходное состояние в соответствии с сигналом сброса интегральной схемы 18е сброса в источнике 18 постоянного напряжения, а затем выполняет первоначальные установки (этап S201). Время Т0 на диаграммах по фиг.4А означает время выполнения первоначальных установок. В начальных установках величина напряжения в задатчике 17 напряжения выбрана такой, чтобы выходное напряжение коммутируемого источника питания 30 соответствовало низшему уровню V1 (например, 8В).

Затем микрокомпьютер 13 определяет, подсоединен ли адаптер 21 к основному блоку 100 (S202). Это выполняется на основе напряжения, подаваемого от адаптера 21 на аналого-цифровой преобразователь 13е микрокомпьютера 13. Если микрокомпьютер 13 определяет, что адаптер 21 подсоединен к основному блоку 100 (S202:ДА), заданное напряжение в задатчике 17 постоянного напряжения изменяется на другую величину заданного напряжения (S203), например, V4 (16В). Время Та на диаграммах по фиг.4А означает время выбора заданного напряжения V4.

Далее микрокомпьютер 13 определяет, вставлена ли аккумуляторная батарея 2 в основной блок 100 (S204). Это выполняется на основе напряжения, подаваемого от цепи 12 детектирования напряжения батареи на аналого-цифровой преобразователь 13е. Если микрокомпьютер 13 определяет, что аккумуляторная батарея 2 не вставлена в основной блок 100 (S204:HET), микрокомпьютер 13 определяет, приведен ли в действие электроинструмент 22 (S205), на основе выходного сигнала от триггерной цепи 23 детектирования. Если электроинструмент приведен в действие (S205:ДА), выполняется привод электроинструмента (S206), а затем процесс возвращается на этап S204. С другой стороны, если электроинструмент 22 не приведен в действие (S205:HET), процесс также возвращается на этап S204.

Если установлено, что аккумуляторная батарея 2 вставлена в основной блок 100 (S204:ДА), микрокомпьютер 13 определяет, можно ли заряжать аккумуляторную батарею 2, в зависимости от напряжения и температуры аккумуляторной батареи 2 (S207). Такое определение осуществляется микрокомпьютером 13 на основе выходных сигналов цепи 12 детектирования напряжения батареи и цепи 19 детектирования температуры батареи. Например, аккумуляторную батарею 2 нельзя заряжать, если ее температура выше предварительно заданной температуры. Если заряжать аккумуляторную батарею 2 при высокой температуре, сокращается ее срок службы, то есть ожидаемое число циклов зарядки. Если на этапе S207 установлено, что аккумуляторная батарея 2 может заряжаться (S207:ДА), то микрокомпьютер 13 далее определяет, превышает ли выходное напряжение коммутируемого источника питания 30 напряжение батареи (S208). Это выполняется на основе выходных сигналов цепи 12 детектирования напряжения батареи и цепи 11 детектирования выходного напряжения источника питания. Выходной сигнал цепи 12 детектирования напряжения батареи означает первоначальное напряжение батареи, обозначенное V0 на фиг.4А и 4В. Выходной сигнал цепи 11 детектирования выходного напряжения источника питания означает текущее выходное напряжение коммутируемого источника питания 30.

Если выходное напряжение источника питания больше напряжения батареи (S208:ДА), из четырех заданных величин напряжения, заложенных в задатчике 17 напряжения, выбирается величина, которая меньше первоначального напряжения батареи. На фиг.5 показаны четыре величины заданного напряжения, от V1 до V4. В данном примере выполнения выбирается заданное напряжение V2 (11В), которое устанавливается задатчиком 17 напряжения (S209). Выходное напряжение коммутируемого источника питания 30 постепенно снижается в результате изменения заданного напряжения до величины V2, как показано в промежутке от Tb до Tc на временной диаграмме по фиг.4А. Отметим, что заданное напряжение меняется на V2 в момент времени Tb.

Далее микрокомпьютер 13 обеспечивает время выдержки Tw, которое определяется заданным напряжением V2 и первоначальным напряжением V0 аккумуляторной батареи (S210). В таблице по фиг.5 указаны величины Tw времени выдержки применительно к величинам заданного напряжения и первоначального напряжения батареи. По истечении времени выдержки Tw, то есть по истечении периода времени от Tb до Tc, микрокомпьютер 13 выдает сигнал "включено" для начала зарядки, следующий от порта выхода 13f на логический элемент 24 "И" (S211). Когда логический элемент 24 "И" срабатывает, выходной переключатель зарядки 3 замыкается в ответ на выходной сигнал "включено" от логического элемента 24 "И". Одновременно переключатель 7 соединяет цепь 14 регулирования тока зарядки с переключающей цепью 9 через оптрон 6 в ответ на сигнал "включено". В результате переключающая цепь 9 осуществляет управление постоянным током.

Если на этапе S208 установлено, что напряжение источника питания 30 ниже первоначального напряжения батареи (S208:HET), процесс перескакивает на этап S211, и зарядка аккумуляторной батареи 2 начинается немедленно. В том случае, когда в качестве выходного переключателя зарядки 3 используется реле с электромагнитным управлением, контакт реле замыкается по истечении нескольких миллисекунд после генерирования сигнала "включено". В это время выходное напряжение коммутируемого источника питания 30 ниже напряжения аккумуляторной батареи. Поэтому не происходит броска тока от коммутируемого источника питания 30 на аккумуляторную батарею 2. Кроме того, диод 4, включенный между выходным переключателем зарядки 3 и аккумуляторной батареей 2, препятствует обратному прямому броску тока от аккумуляторной батареи 2 к коммутируемому источнику питания 30. Практически бросок тока в выходном переключателе зарядки 3 не оказывает влияния на электрические компоненты.

В альтернативном варианте в качестве выходного переключателя зарядки 3 может использоваться полупроводниковый переключающий элемент, такой как полевой транзистор. При использовании этого типа переключателя можно обойтись без диода 4 благодаря выпрямляющим свойствам полупроводникового переключающего элемента.

При замыкании контакта реле в точке времени Тс начинается зарядка батареи постоянным током (S211), величина которого установлена задатчиком 15 тока. После начала зарядки аккумуляторной батареи 2 напряжение, задаваемое задатчиком 17 напряжения, возвращается к первоначально установленной величине V4 (S212), так что электроинструмент 22 может приводиться в действие надлежащим образом во время зарядки заряжаемой батареи 2а. Следует заметить, что выходной сигнал цепи 16 стабилизации напряжения не передается на интегральную схему 9с управления с широтно-импульсной модуляцией, поскольку скользящий контакт переключателя 7 находится на стороне цепи 14 регулирования тока зарядки.

Во время зарядки батареи 2а микрокомпьютер 13 следит за состоянием электроинструмента 22 на основе выходного сигнала триггерной цепи 23 детектирования (S213). Если электроинструмент 22 не приведен в действие, зарядка батареи 2а продолжается, и микрокомпьютер 13 определяет, достигнуто ли состояние полной зарядки батареи (S214). Из уровня техники известны различные методы определения состояния полной зарядки батареи, такие как метод - V или метод dT/dt. Вкратце можно указать, что по методу - V состояние полной зарядки батареи определяется, когда напряжение в ней падает до определенной величины от уровня пика. По методу dT/dt состояние полной зарядки батареи определяется на основе температурного градиента батареи. Когда определено, что батарея 2а заряжена полностью (S214:ДА), выходной переключатель зарядки 3 размыкается для прекращения зарядки (S215), после чего процесс возвращается на этап S202. Как показано на фиг.4А, окончание зарядки (ЕОС) происходит в точке времени Td.

Если на этапе S213 установлено, что электроинструмент приведен в действие (S213:ДА), микрокомпьютер 13 определяет, приводится ли в действие электроинструмент 22 в конкретный момент времени (S216). Если электроинструмент 22 приведен в действие (S216:ДА), триггерный детектор 23с выдает сигнал запрещения зарядки на логический элемент 24 "И", размыкая выходной переключатель зарядки 3. При этом замыкается также выходной выключатель 20, и перекидной контакт переключателя 7 переходит на сторону цепи 16 стабилизации напряжения. По завершении этих операций питание от коммутируемого источника 30 питания подается на электроинструмент 22.

Микрокомпьютер 13 устанавливает, приведен ли в действие электроинструмент 22, на основе выходного сигнала от порта выхода 13f. Если электроинструмент 22 приведен в действие, зарядка батареи не осуществляется, а выполняется привод электроинструмента (S217), после чего процесс возвращается на этап S216. Если электроинструмент 22 не приведен в действие (S216:HET), микрокомпьютер 13 осуществляет выдержку времени после прекращения привода электроинструмента 22 (S218). По истечении времени выдержки (S218:ДА) процесс возвращается на этап S213, и микрокомпьютер 13 определяет, приведен ли в действие электроинструмент 22. Если электроинструмент 22 не приведен в действие, зарядка аккумуляторной батареи 2 возобновляется. Если на этапе S218 установлено, что время выдержки еще не истекло, процесс возвращается на этап S216, так что зарядка батареи не возобновляется, пока не закончится время выдержки.

Фиг.4В представляет изменение выходного напряжения источника питания и тока зарядки, когда контакт реле выходного переключателя зарядки 3 замкнут, а выходное напряжение коммутируемого источника 30 питания поддерживается на уровне выше первоначального напряжения аккумуляторной батареи. Как видно из кривой, имеющей форму волны, бросок тока следует от коммутируемого источника 30 питания к аккумуляторной батарее 2 сразу после замыкания выходного переключателя зарядки 3. Бросок тока создает различные проблемы, в том числе риск повреждения контакта реле.

Согласно описанному выше примеру выполнения в выходном переключателе зарядки 3 не происходит броска тока, когда должна начаться зарядка батареи 2а. Таким образом, предотвращено воздействие броска тока на электрические компоненты, включая выходной переключатель зарядки 3.

Изобретение было описано посредством конкретных примеров осуществления. Для специалиста в данной области понятно, что при осуществлении изобретения возможны различные изменения и модификации, не выходящие за пределы объема охраны, который определен в формуле изобретения.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Источник постоянного тока, используемый в качестве источника питания электроинструмента и имеющий режим зарядки аккумуляторной батареи, используемой в качестве альтернативного источника питания электроинструмента, снабженного выключателем питания, содержащий цепь коммутируемого источника питания, генерирующего выходное напряжение; цепь детектирования выходного напряжения, которая определяет выходное напряжение, генерируемое в цепи коммутируемого источника питания; переключатель, включенный между цепью коммутируемого источника питания и аккумуляторной батареей, причем при замкнутом переключателе выходное напряжение, генерируемое в цепи коммутируемого источника питания, приложено к аккумуляторной батарее, а при разомкнутом переключателе выходное напряжение, генерируемое в цепи коммутируемого источника питания, отсутствует на аккумуляторной батарее; цепь детектирования напряжения аккумуляторной батареи, которая определяет напряжение аккумуляторной батареи; блок управления, управляющий замыканием и размыканием переключателя на основе выходного напряжения, определяемого цепью детектирования выходного напряжения, и напряжения аккумуляторной батареи, определяемого цепью детектирования напряжения аккумуляторной батареи в момент начала ее зарядки, и выдающий команду на изменение выходного напряжения, генерируемого в цепи коммутируемого источника питания; и цепь управления выходным напряжением, которая изменяет выходное напряжение, генерируемое в цепи коммутируемого источника питания, в соответствии с командой, выданной блоком управления.

2. Источник постоянного тока по п.1, отличающийся тем, что переключатель размыкается в случае превышения выходным напряжением, определяемым цепью детектирования выходного напряжения, напряжения аккумуляторной батареи, определяемого цепью детектирования напряжения аккумуляторной батареи в момент начала ее зарядки, при этом блок управления управляет цепью управления выходным напряжением для снижения выходного напряжения, генерируемого в цепи коммутируемого источника питания, до уровня ниже напряжения аккумуляторной батареи.

3. Источник постоянного тока по п.2, отличающийся тем, что блок управления дополнительно управляет цепью управления выходным напряжением для возврата на прежнюю величину выходного напряжения, генерируемого в цепи коммутируемого источника питания, после начала зарядки аккумуляторной батареи.

4. Источник постоянного тока по п.3, отличающийся тем, что блок управления начинает зарядку аккумуляторной батареи по истечении предварительно заданного промежутка времени после выдачи команды на снижение выходного напряжения.

5. Источник постоянного тока по п.1, отличающийся тем, что он содержит триггерную детекторную цепь, которая определяет, приведен ли в действие электроинструмент, а выключатель размыкается в случае определения триггерной детекторной цепью, что электроинструмент приведен в действие.

6. Источник постоянного тока по п.1, отличающийся тем, что он содержит цепь обратной связи по выходному току, которая подает сигнал обратной связи тока, текущего в аккумуляторной батарее, на коммутируемый источник питания, причем коммутируемый источник питания подает на аккумуляторную батарею фиксированный ток.








ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru