УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ


RU (11) 2075144 (13) C1

(51) 6 H02J7/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - может прекратить свое действие 

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

(21) Заявка: 5056181/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.07.30 
(45) Опубликовано: 1997.03.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР № 500559, кл. Н 02 J 7/00, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР N 500560, кл. Н 02 J 7/00, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР N 1192036, кл. B 02 J 7/00, 1935. 4. Авторское свидетельство СССР N 937178, кл. Н 02 J 7/00, 1983. 
(71) Заявитель(и): Шведюк Игорь Петрович 
(72) Автор(ы): Шведюк Игорь Петрович 
(73) Патентообладатель(и): Шведюк Игорь Петрович 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ 

Использование: в системах электроснабжения постоянным током, содержащих электрохимические источники тока. Преимущественная область его применения - электропогрузчики, электромобили, электротягачи, автономные системы электроснабжения. Устройство содержит n последовательно соединенных электрохимических источника постоянного тока с отводами, дроссель, n ключевых элемента, блок управления, входами соединенный с отводами электрохимических источников тока (ЭХИТ), а выходами подключенный к управляющим входам ключевых элементов. Отводы ЭХИТ соединены с выводами соответствующих ключевых элементов, причем другие выводы этих ключевых элементов подключены к одному и другому выводам дросселя соответственно, кроме того, положительный отвод первого ЭХИТ дополнительно соединен с выводом 2 n + 1 ключевого элемента, отрицательный вывод последнего ЭХИТ дополнительно соединен с выводом 2 n + 1 ключевого элемента, а их другие выводы 2 n + 2 и 2 n + 1 подключены к одному и другому выводам дросселя соответственно. Устройство обеспечивает выравнивание напряжений ЭХИТ. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электроснабжения постоянным током, в которых в качестве источников используются электрохимические источники тока,например электропогрузчики,электромобили, электротягачи.

Известны устройства для питания нагрузки постоянным током, содержащие два и более электрохимических источников аккумуляторных батареи (АБ), соединенных согласно-последовательно /1, 2/. Для коммутации АБ используются полупроводниковые ключи. К общим недостаткам этих устройств следует отнести различное использование аккумуляторных батарей по емкости, низкие энергетические показатели этих устройств.

Известно устройство для питания нагрузки постоянным током /3/, содержащее последовательно включенные электрохимические источники тока (аккумуляторные батареи) с отводами, дроссели, диоды и транзисторы, соединенные с общими точками АБ. Отрицательная клемма каждой из АБ, за исключением первой и второй, связана с катодом одного диода, анод которого подсоединен ко входной отрицательной шине полярно-инвертирующего конвертора (ПИК), положительная шина которого подключена к положительной клемме этой же АБ. Каждый ПИК снабжен выходным конденсатором фильтра, параллельно которому включен другой диод, при этом положительная обкладка конденсатора подключена к его катоду. Диоды, подключенные к выходам ПИК, последовательно соединены друг с другом. Отрицательная клемма первой АБ через потребитель подсоединена к катоду диода и положительной обкладке конденсатора фильтра, включенным параллельно выходным шинам полярно-инвертирующего конвертора, входные шины которого связаны с одноименными клеммами второй АБ. Положительная клемма последней АБ через транзисторный ключ соединена с анодом диода, связанного с выходными шинами ПИК, входные шины которого подключены к этой же АБ. Количество элементов, входящих в каждую из батарей, может быть как равным, так и больше единицы.

Недостатком известного устройства является его низкие энергетические показатели. Это обусловлено неравномерной отдачей емкости АБ вследствие различного энергопотребления от каждой из АБ или технологического разброса емкости циклирования батарей. Отмеченный недостаток не может быть устранен ни режимными средствами, ни за счет усложнения аппаратурной реализации, в частности проведения поэлементного контроля. Кроме того, неравномерность отдачи емкости АБ уменьшает срок эксплуатации АБ и устройства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство для питания нагрузки постоянным током /4/, содержащее n последовательно соединенных электрохимических источника постоянного тока с отводами, дроссель и n ключевых элементов (например транзисторов), блок управления входами соединен с отводами электрохимических источников тока, а выводами соединен с управляющими входами ключевых элементов.

Недостатками известного устройства являются низкие энергетические показатели и ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей, расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройстве для питания нагрузки постоянным током, содержащее n последовательно соединенных электрохимических источников постоянного тока с отводами, дроссель и n ключевых элементов (например транзисторов), блок управления входами соединен с отводами электрохимических источников тока, а выходами соединен с управляющими входами ключевых элементов, дополнительно снабжено n + 2 ключевыми элементами.

В частности, отводы каждого электрохимического источника тока (ЭХИТ) соединены с выводами двух соответствующих ключевых элементов (КЭ), причем другие выводы этих КЭ подключены к одному и другому выводам дросселя соответственно, кроме того, положительным выводом первого ЭХИТ дополнительно соединен с выводом n + 1 КЭ, отрицательный вывод последнего ЭХИТ дополнительно соединен с выводом n + 2 КЭ, а другие выводы n + 1 и n + 2 подключены к одному и другому выводам дросселя.

Снабжение устройства для питания нагрузки постоянным током описанными выше новыми связями между его элементами, отличия предлагаемого устройство от прототипа позволяют обеспечить выравнивание напряжений источников, в результате повышаются его энергетические показатели, кроме того, расширяются его функциональные возможности.

Отсутствие в технической и патентной литературе сведений (рекомендаций) по выполнению предлагаемого устройства в целях достижения описанного в заявке эффекта (результата) показывает новизну взаимосвязи между совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретенияи положительным эффектом. Это обеспечивает существенные отличия данного изобретения от всех известных устройств аналогичного назначения.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства.

Оно содержит n последовательно соединенные ЭХИТ 11 -1n c отводами, дроссель 2 и 2n + 2 ключевых элементов 3n+1, 3n+2, 3n,i (i 1, 2), блок управления 4. Вход блока управления 4 (БУ) соединен с отводами ЭХИТ 11-1n, а выходами подключен к управляющим входам КЭ 3n,i; 3n+1, 3n+2. Положительные отводы (в качестве примера) каждого ЭТИХ соединены с выводами КЭ 3n,1, а отрицательные отводы каждого ЭТИХ с выводами КЭ 3n,2. Другие выводы КЭ 3n,1 и КЭ 3n,2 подключены к одному и другому выводам дросселя 2 соответственно. Отрицательный вывод первого ЭХИТ дополнительно соединен с выводом 2n+1 КЭ 3n+1,1, отрицательный вывод последнего ЭХИТ дополнительно соединен с выводом 2n+2 КЭ 3n+1,2, а другие выводы 2n+1,1, 2n+2,2 КЭ подключены к одному и другому выводам дросселя 2 соответственно. Блок управления 4 содержит n датчиков, определяющих состояние заряда разpяда аккумулятором /5, 6, 7/ 5n; n преобразователей аналог-код (ПАК) 6n1 /8/, 2n+2 преобразователей код аналог (ПКА) 77 /8/, вычислительное устройство (ВУ) 8 /8/. Входы БУ4 образованы входами датчиков 5n, выходы которых соединены с входами соответствующих преобразователей аналог код 6n, а выходы преобразователей ПАК 6n с входами ВУ8. Выходы ВУ8 подключены к входам ПКА 72n+2, выходы которых являются выходами БУ4.

Устройство позволяет осуществить три режима работы:

1. Передача электрической энергии из одного аккумулятора в другой.

2. Передача электрической энергии из аккумуляторной батареи группе последовательно соединенных аккумуляторов в другую группу аккумуляторов или аккумулятор.

3. Проведение изобретательского лечебного цикла для аккумулятора(ов) в составе батареи.

Первый режим. Сигналы, пропорциональные измеренному состоянию заряженности аккумуляторов (АК), поступают с датчиков 5n через ПАК 6n на входу ВУ8. Вычислительное устройство 8. определив худший АКIi, например АКI3, и лучший АКIj(j i), например АКI1, формирует двухтактный режим работы через ПКА 72,1, ПКА 71,1 ключевыми элементами КЭ31,2, КЭ31,1, а через ПКА 72,1, ПКА 74,2- ключевыми элементами КЭ32,1, КЭ34,2. По первому такту ВУ 8 формирует сигнал на открытие КЭ31,2 и КЭ31,1 и происходит накопление электрической энергии в дросселе 2 по цепи: положительный отвод АКI1, КЭ31,2, дроссель 2, КЭ31,1, отрицательный отвод АКI1. По второму такту ВУ 8 формируется сигнал через ПКА71,2, ПКА71,1 на закрытие КЭ31,2, КЭ31,1. Кроме того, по второму такту ВУ8 через ПКА72,1, ПКА74,2 формируется сигнал на открытие КЭ32,1, КЭ34,2 и происходит передача накопленной электрической энергии из дросселя 2 в АКI3 по цепи: дроссель 2, КЭ32,1, положительный вывод АКI3, АКI3, отрицательный вывод АКI3, КЭ33,1. Данный режим работы формируется ВУ8 до выравнивания емкости АКI1, АКI3. В процессе работы ВУ8 изменяет относительную длительность включенного состояния КЭ с целью достижения максимального КПД при передаче энергии. Другой пример первого режима рассмотрим для случая последовательного расположения аккумуляторов. ВУ 8, определив худший аккумулятор, например АКI2, и лучший, например АКI3, формирует двухтактный режим работы через ПКА73,2, ПКА73,1 и ПКА73,1, ПКА71,1 ключевыми элементами 33,1, 33,2, 31,1. По первому такту формируется сигнал на открытие КЭ33,1 и КЭ33,2 и происходит накопление электрической энергии по цепи: положительный отвод АКI3, КЭ33,2, дроссель 2, КЭ33,1, отрицательный отвод АКI3. По второму такту ВУ8 формирует сигнал через ПКА73,1 сигнал на закрытие КЭ33,1 и через ПКА71,1 сигнал на открытие КЭ31,1 с целью передачи накопленной энергии из дросселя 2 а АКI2 по цепи: дроссель 2, КЭ31,1 положительный отвод АКI2, АКI2, отрицательный отвод АКI2, КЭ33,2, дроссель 2. Второй режим рассмотрим на примере передачи электрической энергии из аккумуляторной батареи в группу последовательно соединенных аккумуляторов, например АКI2, АКI3, обладающий худшей емкостью на текущий момент работы устройства. Вычислительное устройство 8, так же как и в первом режиме работы, определяет группу худших по состоянию заряженности последовательно соединенных АКI2, АКI3 по результатам обработки информации о состоянии заряженности АКIn, поступивший с датчиков 5n через ПАК6n, формирует двукратный режим работы КЭ3. По первому такту ВУ8 формируют сигнал через ПКА71,2, ПКА7n,1 на открытие КЭ31,2 и КЭ3n,1 и происходит накопление электрической энергии в дросселе 2 по цепи: положительный вывод АКI1, КЭ31,2, дроссель 2, КЭ3n,1, отрицательный вывод АКIn. По второму такту ВУ8 формирует сигнал ПКА71,2, ПКАn,1 на закрытие КЭ31,2 КЭ3n,1, а через ПКА71,1, ПКА74,2 на открытие КЭ31,1, КЭ34,2 и происходит передача накопленной энергии из дросселя 2 в АКI2, АКI3 по цепи: дроссель 2, КЭ31,1, положительный вывод АКI2, АКI2, АКI3, отрицательный вывод АКI3, КЭ34,2, дроссель 2. Данный режим работы ВУ8 продолжается до полного выравнивания емкости АКI2, АКI3 с остальными аккумуляторами, входящими в состав батареи. Третий режим работы по логике работы устройства аналогичен первому или второму. Отличие заключается в формировании алгоритма управления КЭ3i,j. Данный алгоритм работы предполагает постепенный разряд выбранного для проведения лечебного цикла аккумулятора или группы последовательно соединенных АК с передачей энергии в другие аккумуляторы. В качестве примера рассмотрим проведение изобретательского лечебного цикла АКI2, АКI3. ВУ 8 по первому такту формирует сигнал через ПКА72,2, ПКА73,1 на открытие КЭ32,2, КЭ32,1, происходит накопление электрической энергии в дросселе 2 по цепи: положительный вывод АКI2, КЭ32,2, дроссель 2, КЭ33,1, отрицательный вывод АКI3. По второму такту возможны два варианта работу ВУ8 передача накопленной энергии из дросселя 2 и АБ или в другие аккумуляторы или аккумулятор. Последний случай аналогичен работе устройства в первом режиме, отличие будет заключаться в том, что ВУ8 прекратит проведение лечебного цикла с избранными аккумуляторами(м) по получению сигнала с датчиков 52, 53 через ПАК62, 63 о разряде данных аккумуляторов(а) до заданной величины. Передача накопленной энергии в дросселе 2 в другие аккумуляторы также подразделяется на два подрежима. Первый подрежим характерен случаю, когда в качестве получаемых энергию АК являются два соседних аккумулятора, например АКI1 и АКI4. В данном случае ВУ8 формирует поочередную передачу энергии сначала в один аккумулятор, например АКI1, а затем во второй, например АКI4, т. е. по второму такту ВУ8 через ПКА73,1, ПКА7n+1,1 формирует сигналы на закрытие КЭ33,1 и на открытие КЭ3n+1,1 (т. е. КЭ32,2 остается открытым и по первому и по второму такту), и происходит передача накопленной энергии в дросселе 2 в АКI1 по цепи: дроссель 2, КЭ3n+1,1, положительный вывод АКI1, АКI1, КЭ32,2, дроссель 2. Далее по первому такту снова формируется ВУ8 через ПКА7n+1,1, ПКА72,1, сигналы на закрытие КЭ3n+1,1 и открытие КЭ32,1 и происходит накопление энергии в дросселе 2. Но по второму току ВУ8 формирует сигнал через ПКА72,2, ПКА75,2 на закрытие КЭ32,2 и открытие КЭ35,2, накопленная энергия в дросселе 2 передается в АКI4 по цепи: дроссель 2, КЭ33,1, положительный вывод АКI4, АКI4, отрицательный вывод АКI4, КЭ35,2, дроссель 2.

Второй подрежим. По первому такту работа устройства аналогична первому подрежиму. По второму такту происходит закрытие КЭ32,2, КЭ33,1 и открытие, например для случая передачи энергии в АКIn и АКI6, соответственно КЭ3n-1,1, КЭ3n+1,2 и ЭКI5,1, ЭК6,2, с передачи энергии из дросселя 2 в АКIn и АКI6. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее n последовательно соединенных электрохимических источников постоянного тока с отводами, дроссель, n ключевых элементов и блок управления, выходами подключенный к управляющим входам ключевых элементов, отличающееся тем, что, с целью улучшения, устройство дополнительно снабжено n ключевыми элементами, отводы каждого электрохимического источника тока соединены с выводами двух соответствующих ключевых элементов, причем другие выводы этих ключевых элементов подключены к одному и другому выводам дросселя соответственно, кроме того, положительный вывод первого электрохимического источника тока дополнительно соединен с выводом (2n+2)-го ключевого элемента, отрицательный вывод последнего электрохимического источника тока дополнительно соединен с выводом (2n+1)-го ключевого элемента, а их другие выводы 2n+2 и 2n+1 подключены к одному и другому выводам дросселя соответственно, при этом блок управления входами соединен с отводами электрохимических источников тока.






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