Устройство управления напряжением заряда аккумуляторных батарей
Объект полезной модели: Устройство управления напряжением заряда аккумуляторных батарей. Область применения: Электротехника, может быть использовано в системах автономного электрообеспечения подвижных объектов. Суть полезной модели: Устройство управления напряжением заряда аккумуляторных батарей, которое содержит последовательно соединенные сумматор, компаратор, широтно-импульсный модулятор, а также согласующий усилитель, выход которого соединен со входом управления управляемого выпрямителя, силовой вход выпрямителя подключен к первичной сети переменного тока 380/220 В, выход выпрямителя соединен с аккумуляторной батареей и первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры, отличающиеся тем, что в него введен интегратор, вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, выход - ко входу согласующего усилителя. Технический результат: Повышение надежности, уменьшение стоимости, массогабаритных характеристик и упрощение технического обслуживания.
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системах автономного электроснабжения подвижных объектов для оптимального управления напряжением заряда аккумуляторных батарей.
Известно наиболее близкое по технической сути устройство управления напряжением заряда аккумуляторных батарей, взятое за прототип (см. Плата контроля температуры и напряжения регулятора УРУ САЭМ-9. Руководство по эксплуатации ААОТ.421222.134-09 РЭ, Украина, Харьков, 2007 г.), которое содержит последовательно соединенные сумматор, компаратор, широтно-импульсный модулятор (ШИМ), нормализатор уровня сигнала, логический вычислитель, цифровой потенциометр, повторитель напряжения, согласующий усилитель, вход управления управляемого выпрямителя, силовой вход выпрямителя подключен к первичной сети переменного тока 380/200 В, выход выпрямителя соединен с аккумуляторной батарей и первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры.
Недостатками этого устройства есть сложность реализации и технического обслуживания, значительные массогабаритные характеристики и энергопотребление, высокая стоимость, низкая надежность.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования устройства управления напряжением заряда аккумуляторных батарей за счет упрощения оборудования, уменьшения массогабаритных характеристик и энергопотребления, при сохранении функциональных возможностей, ускорения и удешевления разработки, упрощения технического обслуживания, повышения надежности.
Поставленная задача решается тем, что в устройство управления напряжением заряда аккумуляторных батарей, которое содержит последовательно соединенные сумматор, компаратор, широтно-импульсный модулятор, а также согласующий усилитель, выход которого соединен со входом управления управляемого выпрямителя, силовой вход выпрямителя подключен к первичной сети переменного тока 380/220 В, выход выпрямителя соединен с аккумуляторной батареей и первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры, в соответствии с полезной моделью в него введен интегратор, вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, выход - ко входу согласующего усилителя.
Суть предложения поясняется чертежом, где на фиг. представлена функциональная блок-схема предложенного устройства.
Предлагаемое устройство содержит сумматор 1, выход которого через компаратор 2 подключен ко входу ШИМ 3, выход ШИМ 3 через последовательно соединенные интегратор 4, согласующий усилитель 5 соединен со входом управления управляемого выпрямителя 6, силовой вход выпрямителя подключен к первичной сети переменного тока 380/220 В, выход выпрямителя соединен с аккумуляторной батареей 7 и первым входом сумматора 1, второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры 8.
Устройство управления напряжением заряда аккумуляторных батарей работает следующим образом. На первый и второй входы сумматора 1 поступают соответственно напряжение U АБ с выхода аккумуляторной батареи 7 и напряжение смещения 
U с выхода датчика температуры 8, установленного в зоне размещения аккумуляторной батареи 7, суммарное рабочее напряжение масштабируется и сравнивается в компараторе 2 с напряжением уставки. Результат сравнения с выхода компаратора 2 подается на вход ШИМ 3, порог переключения компаратора 2 соответствует номинальному напряжению аккумуляторной батареи 7 при нормальной
температуре окружающей среды, в этом случае U=0 с выхода датчика температуры 8. До срабатывания компаратора 2 длительность импульсов с выхода ШИМ - максимальна, по мере приближения уровня сигнала с выхода сумматора 1 к напряжению уставки компаратора 2 длительность импульсов ШИМ 3 уменьшается.
С повышением температуры окружающей среды возле аккумуляторной батареи 7, когда U>0, компаратор 2 срабатывает при меньшем значении U АБ. В случае снижения температуры, когда U<0, компаратор будет срабатывать при более высоком UАБ, то есть в процессе работы напряжение UАБ в зависимости от U изменяется и ограничивается на уровне, определенном температурой окружающей среды.
Модулированные по длительности импульсы с выхода ШИМ 3 декодируются интегратором 4 так, что на выходе согласующего усилителя 5 образуется линейно-изменяющееся напряжение постоянного тока, уровень которого пропорционален скважности. Причем, максимальной длительности положительных импульсов ШИМ соответствует максимальный уровень сигнала с выхода согласующего усилителя 5, минимальной длительности положительных импульсов - минимальный уровень сигнала.
Уровень этих сигналов определяет угол открытия, например, тиристоров управляемого силового выпрямителя 6, причем, при максимуме входного напряжения тиристоры открыты и зарядный ток аккумуляторной батареи - максимален. При минимальном значении управляющего напряжения тиристоры заперты и зарядный ток аккумуляторной батареи равен нулю. То есть обеспечивается плавное включение, регулирование и выключение силового выпрямителя, а следовательно и управление напряжением заряда аккумуляторной батареи 7 в зависимости от температуры окружающей среды в месте ее расположения. Таким образом, устройство управления напряжением заряда аккумуляторных батарей, выполненное в соответствии с предлагаемой функциональной блок-схемой, сократит число активных элементов и связей, по сравнению с известным
прототипом, что в свою очередь, приводит к уменьшению энергопотребления, габаритов, и стоимости, времени изготовления устройства, упрощает техническое обслуживание, а также обеспечивает повышение его надежности.
Предлагаемое устройство, построенное на базе аналогового интегратора, является более приемлемым, чем известное устройство, состоящее из функционально необходимых элементов цифровой техники, при одинаковой точности преобразования.
Устройство управления напряжением заряда аккумуляторных батарей, которое содержит последовательно соединенные сумматор, компаратор, широтно-импульсный модулятор, а также согласующий усилитель, выход которого соединен со входом управления управляемого выпрямителя, силовой вход выпрямителя подключен к первичной сети переменного тока 380/220 В, выход выпрямителя соединен с аккумуляторной батареей и первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом датчика температуры, отличающееся тем, что в него введен интегратор, вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, выход - ко входу согласующего усилителя.
