CZ294874B6

CZ294874B6 - Způsob přivádění elektrické energie do spotřebiče a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ294874B6
Application number: CZ1998182A
Authority: CZ
Inventors: Robbert Jurriën Oliemuller; Albertus Butter; Michael Jacobus Gerhardus Bartels
Original assignee: Bartoli N. V. C/O Ing Trust
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 2005-04-13
Also published as: SK13798A3; AU6631996A; PL324640A1; JPH11510679A; CA2227597A1; EP0842558B1; CZ18298A3; WO1997005685A1; CN1078398C; CN1192298A; SK283961B6; PT842558E; ATE232658T1; EP0842558A1; DK0842558T3; CA2227597C; DE69626206T2; DE69626206D1; PL182729B1; ES2188771T3

Abstract

Elektrická energie se přivádí do elektrického spotřebiče pomocí sady zdrojů stejnosměrného proudu, schopných nabíjení a vybíjení. V prvním kroku se všechny zdroje (2, 4) stejnosměrného proudu ze sady nabijí, ve druhém kroku se první ze sady zdrojů stejnosměrného proudu připojí ke spotřebiči (6), aby do něj přiváděl elektrickou energii. Po předem určené době se spojení mezi prvním zdrojem stejnosměrného proudu a spotřebičem přeruší. Oba předešlé kroky se opakují pro každý další zdroj stejnosměrného proudu a tři předešlé kroky se opakují, přičemž během nich zdroj stejnosměrného proudu, připojený ke spotřebiči, nabíjí přes nabíjecí zařízení (8) alespoň jeden z jiných zdrojů stejnosměrného proudu, což se provádí tak, aby každý zdroj stejnosměrného proudu ze sady zdrojů stejnosměrného proudu prošel cyklem vybíjení/nabíjení. Zařízení zahrnuje sadu m zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu, vybíjecí spínače (1-1, 1-2) pro vytváření a přerušování spojení mezi prvním až m-tým zdrojem (2, 4) stejnosměrného proudu a spotřebičem (6), nabíjecí spínače (1-3, 1-4, 1-5, 1-6) pro vytváření a přerušování spojení mezi m zdroji (2, 4) stejnosměrného proudu s vložením nabíjecího zařízení (8) a řídicí zařízení pro řízení spínačů (1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6).ŕ

Description

Způsob přivádění elektrické energie do spotřebiče a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro přivádění elektrické energie do elektrického spotřebiče pomocí sady zdrojů stejnosměrného proudu, schopných nabíjení a vybíjení.

Dosavadní stav techniky

Zdroje stejnosměrného proudu, schopné nabíjení a vybíjení, jsou obecně známé, například pro použití v případech, kdy spotřebič musí být schopen pracovat nezávisle na veřejném střídavém napájení, například pro napájení přenosných zařízení a přístrojů, elektrických vozidel nebo nouzových energetických zařízení. Uvažované elektrické spotřebiče jsou v některých případech napájeny přímo stejnosměrným proudem, je však rovněž možné nepřímé napájení po přeměně stejnosměrného proudu na jednofázový nebo vícefázový elektrický proud.

Před použitím je zdroj nebo zdroje stejnosměrného proudu nabit z veřejné sítě, jiných generátorových instalací, slunečních článků, větrných turbín a podobně. Energie potom může být čerpána ze zdroje nebo zdrojů stejnosměrného proudu až do jejich úplného nebo částečného vyčerpání, přičemž je pak nutné jejich používání přerušit a opět je nabít.

Potíže s obvyklým použitím zdrojů stejnosměrného proudu, schopných nabíjení a vybíjení, jako například článků NiCd, baterií na bázi lithia apod., spočívají v omezeném množství energie, kterou může zdroj v dané době dodat, počínaje stavem úplného nabití, předtím než je znovu nepoužitelný a je nutné jej znovu nabít. Užitečná doba činnosti zdrojů, což je doba po kterou může zdroj dodávat energii stejnosměrného proudu, je proto omezena. Kromě toho je nabíjení zdroje náročné na energii a čas a obecně vyžaduje manipulace, jako například připojení zdroje přes nabíjecí obvody k jinému zdroji energie, jako například k veřejné elektrické síti. Jedná se o opakovanou proceduru. Delší doby činnost, i pro zařízení, napájené stejnosměrným proudem, jsou ve skutečnosti možné pouze připojením množství zdrojů stejnosměrného proudu paralelně nebo rychlým nahrazením úplně nebo částečně vybitých zdrojů stejnosměrného proudu jinými, úplně nabitými zdroji stejnosměrného proudu. Také se jedná o opakovanou proceduru a vede ke zvýšení objemu, hmotnosti a nákladů při tomto použití elektřiny, přičemž zvětšení objemu a hmotnosti je velmi nevhodné zejména pro přenosná zařízení a elektrická vozidla.

Úkolem tohoto vynálezu je podstatně prodloužit užitečnou dobu činnosti sady zdrojů stejnosměrného proudu, schopných nabíjení a vybíjení, bez zvyšování objemu a/nebo hmotnosti úměrně pro tento účel. Výsledkem by měla být nezávislost zdrojů stejnosměrného proudu na jiných zdrojích energie, jako je veřejná síť, jiné instalace generátorů, sluneční články, větrné turbíny a pod.

Podstata vynálezu

Vynález řeší úkol tím, že vytváří způsob přivádění elektrické energie do spotřebiče ze sady zdrojů stejnosměrného proudu, schopných nabíjení a vybíjení, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje kroky:

(a) nabití všech zdrojů stejnosměrného proudu sady, (b) připojení prvního zdroje stejnosměrného proudu sady ke spotřebiči pro přivedení elektrické energie do spotřebiče, přičemž během této doby vybíjení se první zdroj stejnosměrného proudu částečně vybije,

-1 CZ 294874 B6 (c) po předem určené době vybíjení, přerušení spojení mezi prvním zdrojem stejnosměrného proudu a spotřebičem, (d) opakování kroků (b) a (c) pro každý následující zdroj stejnosměrného proudu sady zdrojů stejnosměrného proudu, (e) opakování kroků (b), (c) a (d), přičemž zdroj stejnosměrného proudu, připojený ke spotřebiči, nabíjí přes nabíjecí zařízení alespoň jeden z jiných zdrojů stejnosměrného proudu, což se provádí tak, aby každý zdroj stejnosměrného proudu sady zdrojů stejnosměrného proudu prošel cyklem vybíjení/nabíjení.

Pro zajištění plynulého přivádění energie do elektrického spotřebiče se spojení mezi zdrojem stejnosměrného proudu a spotřebičem přeruší pouze po vytvoření spojení mezi následujícím zdrojem stejnosměrného proudu a spotřebičem.

Způsob podle vynálezu se přednostně provádí tak, že pro každý zdroj stejnosměrného proudu je součet doby vybíjení a doby nabíjení menší než doba trvání cyklu vybíjení/nabíjení. Cyklus vybíjení/nabíjení tudíž obsahuje dobu, ve které je zdroj stejnosměrného proudu v klidu, to znamená, že nedodává žádnou energii a také žádnou energii nepřijímá. Zdroj stejnosměrného proudu je tak udržován v optimálních podmínkách.

Pro umožnění toho, aby každý zdroj stejnosměrného proudu po jeho vybití během připojení ke spotřebiči byl znovu nabit, je doba nabíjení pro každý zdroj stejnosměrného proudu přednostně delší než doba vybíjení.

Pro sadu m zdrojů stejnosměrného proudu a cyklus vybíjení/nabíjení o době trvání n sekund je každý zdroj stejnosměrného proudu přednostně připojen ke spotřebiči po dobu alespoň n/m sekund. To se obecně týká případů, kde jsou použity shodné zdroje stejnosměrného proudu. Jestliže jsou zdroje stejnosměrného proudu od sebe různé, mohou být připojeny ke spotřebiči po dobu, která je bud, to delší nebo kratší než n/m sekund.

Vynález dále vytváří zařízení k provádění výše definovaného způsobu pro přivádění elektrické energie do elektrického spotřebiče, obsahující sadu m zdrojů stejnosměrného proudu, schopných nabíjení a vybíjení, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje vybíjecí spínač pro vytváření a přerušování spojení mezi prvním až m-tým zdrojem stejnosměrného proudu a spotřebičem, nabíjecí spínač pro vytváření a přerušování spojení m zdrojů stejnosměrného proudu mezi sebou s vložením nabíjecího zařízení a řídící zařízení pro řízení vybíjecího spínače tak, aby se postupně :

(a) první ze sady zdrojů stejnosměrného proudu připojil ke spotřebiči pro přivádění elektrické energie do spotřebiče, přičemž během této doby vybíjení se první zdroj stejnosměrného proudu částečně vybije, (b) po předem určené době vybíjení spojení mezi prvním zdrojem stejnosměrného proudu a spotřebičem přerušilo, (c) kroky (a) a (b) se opakují pro každý další zdroj stejnosměrného proudu sady zdrojů stejnosměrného proudu a

-2CZ 294874 B6 (d) kroky (a), (b) a (c) se opakují, zdroj stejnosměrného proudu, připojený ke spotřebiči, nabíjí přes nabíjecí zařízení alespoň jeden z jiných zdrojů stejnosměrného proudu, což se provádí tak, že každý zdroj stejnosměrného proudu sady zdrojů stejnosměrného proudu projde cyklem vybijení/nabíjení.

V upřednostňovaném provedení vynálezu se zdroj stejnosměrného proudu skládá z akumulátoru, například NiCd akumulátoru. Akumulátor je přednostně provozován v rozsahu kapacity nad 100 % pro dosažení zvláště dlouhé užitečné doby činnosti sady zdrojů stejnosměrného proudu podle tohoto vynálezu.

Pro sadu m zdrojů stejnosměrného proudu může být maximálně m - 1 zdrojů stejnosměrného proudu kondenzátory.

V prvním upřednostňovaném provedení nabíjecí zařízení obsahuje kombinaci motoru a generátoru, poháněného motorem. Ve druhém upřednostňovaném provedení vynálezu nabíjecí zařízení obsahuje měnič stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud, který může být opatřen mezilehlým stupněm střídavého napětí pro napájení spotřebiče na střídavý proud.

Přístroj, který může být opatřen zařízením podle vynálezu, obsahuje například počítače, přenosnou komunikační soupravu, hodinky a hodiny, lékařské přístroje pro implantaci a jiné, průmyslové a domácí aplikace, jako rádio a televize, video a audio soupravy, prací, sušicí, ohřívací a chladicí přístroje, kuchyňské stroje, ale také dvoukolá nebo vícekolá elektrická vozidla atd.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení, znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. la obvod pro napájení elektrického spotřebiče ze dvou zdrojů stejnosměrného proudu, obr. lb schematické znázornění sledu spínání spínačů, znázorněných na obr. la, obr. 2a obvod pro napájení elektrického spotřebiče třemi zdroj i stejnosměrného proudu, obr. 2b schematické znázornění sledu spínání spínačů, znázorněných na obr. 2a, obr. 2c na rozdíl od obr. 2b znázorňuje sled spínání spínačů, znázorněných na obr. 2a, obr. 2d alternativu k obvodu podle obr. 2a, obr. 3 křivku nabíjení/vybíjení zdroje stejnosměrného proudu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. la znázorňuje elektrický obvod, který obsahuje první zdroj 2 stejnosměrného proudu, druhý zdroj 4 stejnosměrného proudu, elektrický spotřebič 6 a nabíjecí zařízení 8. Z důvodů jednoduchosti jsou na obr. la znázorněny elektrické konektory mezi výše uvedenými komponentami a v dalších obrázcích jednoduchými plnými čarami. Každá komponenta má kladný a záporný vývod. Schéma, zobrazené na obr. la, může být interpretováno tak, že obsahuje pouze elektrická spojení mezi kladnými, vývody komponent, zatímco záporné vývody (nejsou znázorněné) jsou připojeny k sobě navzájem. Místo, kde jsou provedena spojení mezi navzájem se křížícími vodiči, je označeno tečkou v bodě křížení. Nepřítomnost tečky v bodě křížení vodičů tudíž udává, že tam

-3 CZ 294874 B6 neexistuje žádné spojení. Na obr. la může být první zdroj 2 stejnosměrného proudu připojen ke spotřebiči 6 spínačem 1-1. Druhý zdroj 4 stejnosměrného proudu může být připojen ke spotřebiči 6 spínačem 1-2. První zdroj 2 stejnosměrného proudu je připojen paralelně se spínačem 1-1 ke spínačům 1-3 a 1-5, které jsou v uvedeném pořadí připojeny ke vstupní straně 10, popřípadě k výstupní straně 12 nabíjecího zařízení 8. Druhý zdroj 4 stejnosměrného proudu je připojen paralelně se spínačem 1-2 ke spínačům 1-4 a 1-6, které jsou připojeny v uvedeném pořadí ke vstupní straně 10, popřípadě k výstupní straně 12 nabíjecího zařízení 8.

Vypnutý nebo zapnutý stav spínačů 1-1 až 1-6 je řízen řídicím zařízením 13 (není podrobně znázorněno), symbolicky znázorněným na obr. lb. Prstencovitý pás, vymezený kruhy 14 a 15, představuje pracovní stavy prvního zdroje 2 stejnosměrného proudu. Prstencovitý pás, vymezený kruhy 15 a 16, představuje pracovní stavy druhého zdroje 4 stejnosměrného proudu. Pracovní stavy jsou vymezeny segmentem prstencovitého pásu, který je v určitém časovém okamžiku t proťat přerušovanou časovou čarou 18, která se s časem rovnoměrně otáčí kolem středu soustředných kruhů 14-16. Je jasné, že stavy zdrojů 2 a 4 stejnosměrného proudu se cyklicky mění. Šikmo šrafovaný segment pásu zde udává, že příslušný zdroj stejnosměrného proudu se právě vybíjí, to znamená, že dodává energii, zatímco vodorovně šrafovaný segment pásu udává, že příslušný zdroj stejnosměrného proudu se právě nabíjí, to znamená, že přijímá energii. Segment, který není šrafován v některém z obou pásů, udává, že příslušný zdroj stejnosměrného proudu je v klidu, to znamená, že se ani nevybíjí ani nenabíjí. Tento způsob šrafování nebo nešrafování bude na dalších obrázcích zachován.

V době segmentu 20 je spínač 1-1 sepnut, takže spotřebič 6 je napájen prvním zdrojem 2 stejnosměrného proudu. V době segmentu 22 je spínač 1-2 sepnut, takže spotřebič 6 je napájen ze druhého zdroje 4 stejnosměrného proudu. Z obr. lb je zřejmé, že sepnutí spínače 1-2 předchází vypnutí spínače 1-1 a že sepnutí spínače 1-1 předchází vypnutí spínače 1-2, takže je zajištěn plynulý přívod energie do spotřebiče 6. To však není nutné pro všechny typy spotřebičů 6. Spotřebič 6 je například topný člen a je-li časová konstanta ohřevu (podstatně) větší než doba cyklu vybíjení/nabíjení zdrojů stejnosměrného proudu, dobu vybíjení zdrojů stejnosměrného proudu lze zkrátit tak, aby se segmenty 20 a 22 nepřekrývaly. Během doby segmentu 24 jsou spínače 1-3 - a 1-6 sepnuty, takže druhý zdroj 4 stejnosměrného proudu se nabíjí přes nabíjecí zařízení 8 prvním zdrojem 2 stejnosměrného proudu. Naopak, během doby segmentu 26 jsou spínače 1-4 a 1-5 sepnuty, takže druhý zdroj 4 stejnosměrného proudu nabíjí první zdroj 2 stejnosměrného proudu přes nabíjecí zařízení 8. V době segmentů 28 a 30 jsou zdroje 2 a 4 stejnosměrného proudu v klidu. Nedodávají žádnou energii a také žádnou energii nepřijímají.

Z obr. lb lze zjistit, že každý ze zdrojů 2 a 4 stejnosměrného proudu prochází cyklem, obsahujícím sled vybíjení, nabíjení, klidu, vybíjení, nabíjení, klidu, vybíjení, . . . ., atd. Během doby, ve které první zdroj 2 stejnosměrného proudu napájí spotřebič 6, první zdroj 2 stejnosměrného proudu podobně nabíjí druhý zdroj 4 stejnosměrného proudu přes nabíjecí zařízení 8. Naopak, druhý zdroj 4 stejnosměrného proudu nabíjí první zdroj 2 stejnosměrného proudu přes nabíjecí zařízení 8 během doby, ve které druhý zdroj 4 stejnosměrného proudu napájí spotřebič 6.

V závislosti na typu zdroje stejnosměrného proudu však během cyklu nemusí následovat doba klidu po vybití a nabití zdroje stejnosměrného proudu.

Doba trvání cyklu obsahujícího vybíjení, nabíjení a volitelně klid, může být přizpůsobena typu zdroje stejnosměrného proudu a povaze spotřebiče.

Segmenty 24 a 26 udávají, že během jim odpovídající doby jsou zapnuty spínače 1-3 a 1-6. popřípadě spínače 1-4 a 1-5. To nemusí znamenat, že nabíjecí zařízení 8 nabíjí zdroj 4 nebo 2 stejnosměrného proudu, který je připojen k nabíjecímu zařízení 8, během celé doby segmentů 24 a 26. To je závislé na požadavcích nabití zdroje stejnosměrného proudu. Délka doby segmentů 24 a 26 je v každém případě tak dlouhá, aby nastalo úplné nabití. Na stejném principu mohou spínače 1-3 a 1-6 v podstatě také zůstat sepnuty během doby segmentu 30, za předpokladu, že

-4CZ 294874 B6 během kombinované délky doby segmentů 24 a 30 nastane úplné nabití druhého zdroje 4 stejnosměrného proudu. Podobné úvahy platí pro segmenty 26 a 28 a pro první zdroj 2 stejnosměrného proudu. Potom není nadále nutné řídit napájení spotřebiče 6 pomocí oddělených spínačů 1-1 a b

2. Spínače 1-1 a 1-2 mohou být v tomto případě vynechány a spotřebič 6 může být také připojen paralelně k nabíjecímu zařízení 8, například způsobem, znázorněným přerušovanou čarou na obrázku pro spotřebič 6a.

Nabíjecí zařízení 8 může být vytvořeno jako generátor, poháněný elektrickým motorem, avšak může také být statický, a je opatřen řídicím zařízením, takže zdroj stejnosměrného proudu, ke kterému je nabíjecí zařízení 8 připojeno, dostává přesně požadované množství náboje.

Obr. 2a znázorňuje obvod, obsahující zdroje 32, 34 a 36 stejnosměrného proudu, které mohou napájet elektrický spotřebič 38 a ve kterých každý zdroj 32, 34 nebo 36 stejnosměrného proudu může současně nabíjet jeden nebo dva jiné zdroje stejnosměrného proudu přes nabíjecí zařízení 40. Spotřebič 38 může být připojen, pod řízením řídicího zařízení 39, paralelními spínači 2-1. 2-2 a 2-3 ke zdrojům 32. 34 a 36 stejnosměrného proudu, zatímco nabíjení zdrojů 32. 34 a 36 stejnosměrného proudu je prováděno obvodem, obsahujícím spínače 2-4. 2-5. 2-6, 2-7, 2-8 a 2-9.

Obr. 2b znázorňuje mezi kruhy 41 a 42 pás, který souvisí s pracovními stavy zdroje 32 stejnosměrného proudu, mezi kruhy 42 a 43 pás, který souvisí s pracovními stavy zdroje 34 stejnosměrného proudu a mezi kruhy 43 a 44 pás, který souvisí s pracovními stavy zdroje 36 stejnosměrného proudu. Schéma podle obr. 2b může být interpretováno stejným způsobem jako schéma podle obr. Ib. Během doby vymezené segmentem 46 je spínač 2-1 sepnut, takže zdroj 32 stejnosměrného proudu napájí spotřebič 38. Během doby segmentu 48 je napájení spotřebiče 38 prováděno zdrojem 34 stejnosměrného proudu, přičemž spínač 2-2 je sepnut. Napájení spotřebiče 38 je potom prováděno zdrojem 36 stejnosměrného proudu během doby segmentu 50, přičemž spínač 2-3 je sepnut. Segmenty 46, 48 a 50 se navzájem překrývají, takže je zajištěno nepřerušené napájení spotřebiče 38. Vybití zdroje 32 stejnosměrného proudu v době segmentu 46 je následováno nabitím zdroje 32 stejnosměrného proudu v době segmentu 52, přičemž během této doby je spínač 2-7 sepnut. Z obr. 2b je zřejmé, že část nabití je prováděna zdrojem 34 stejnosměrného proudu přes sepnutý spínač 2-5 a další část je provedena zdrojem 36 stejnosměrného proudu přes sepnutý spínač 2-6. Podobně je nabití zdroje 34 stejnosměrného proudu provedeno během části doby, požadované pro tento účel podle segmentu 54 zdrojem 36 stejnosměrného proudu přes sepnutý spínač 2-6 a během následující části doby je proveden zdrojem 32 stejnosměrného proudu přes sepnutý spínač 2-4. Nabití zdroje 36 stejnosměrného proudu se provede během doby segmentu 56, během kterého je spínač 2-9 sepnut, zdroj 32 stejnosměrného proudu nabíjí přes sepnutý spínač 2-4 a zdroj 34 stejnosměrného proudu potom nabíjí přes sepnutý spínač 2-5. Pro ochranu zdrojů 32, 34 a 36 stejnosměrného proudu může být každá perioda vybíjení a nabíjení následována klidovou periodou, která je označena segmenty 58. 60 a 62.

Spínače 1-1 až 1-6, znázorněné na obr. la a spínače 2-1 až 2-9. znázorněné na obr. 2a, mohou být ve formě mechanických spínačů nebo polovodičových spínačů, jako jsou tyristory nebo tranzistory, v závislosti na kmitočtu a přesnosti spínání a na spínaném výkonu. Řídicí zařízení 13 na obr. la a řídicí zařízení 39 na obr. 2a jsou přizpůsobeny typu spínače, který má být řízen. V případě mechanických spínačů mohou být použity například otočné válečky, opatřené vačkami pro ovládání spínačů a v případě elektronických spínačů mohou být pro řízení spínačů použity logické řídicí obvody jako programovatelné logické řadiče (Programmable Logic Controller, PLC).

Aby se zamezilo špatnému pochopení interpretace obr. 2b vzhledem k obr. 2a, sled a trvání spínání spínačů 2-1 až 2-9, znázorněných na obr. 2a, jsou uvedeny v alternativním způsobu na obr. 2c. Cyklus spínání spínačů 2-1 až 2-9 je znázorněn odshora dolů na obr. 2c, vysoká úroveň představuje sepnutý stav spínače a nízká úroveň představuje otevřený stav spínače. Ve vodorov

-5CZ 294874 B6 ném směru jsou znázorněny dva úplné cykly, každý s dobou T s okamžikem spuštění t₀ a s okamžiky času L+T a t₀+2T odpovídají poloze přerušované časové čáry 18, znázorněné na obr. 2b.

Obvod podle obr. 2d se podstatně liší od obvodu, znázorněného na obr. 2a, pouze použitím jednotlivých nabíjecích zařízení 40a, 40b a 40c pro příslušné zdroje 32, 34 a 36 stejnosměrného proudu místo společného nabíjecího zařízení 40 v obvodu podle obr. 2a. Při použití jednotlivých nabíjecích zařízení 40a, 40b a 40c pro nabíjení zdrojů 32, 34 a 36 stejnosměrného proudu by mohlo být použito devět spínačů 2-10 až 2-18. Zdroj 32 stejnosměrného proudu bude tudíž schopen sepnutím spínačů 2-11 a 2-13 nabít zdroj 34 stejnosměrného proudu přes nabíjecí zařízení 40a a sepnutím spínačů 2-11 a 2-16 nabít zdroj 36 stejnosměrného proudu přes nabíjecí zařízení 40a. Pro nabíjení zdroje 32 stejnosměrného proudu zdrojem 34 stejnosměrného proudu pomocí nabíjecího zařízení 40b jsou spínače 2-14 a 2-10 sepnuty, zatímco pro nabíjení zdroje 36 stejnosměrného proudu zdrojem 34 stejnosměrného proudu jsou spínače 2-14 a 2-18 sepnuty. Pro nabití zdroje 32 stejnosměrného proudu pomocí zdroje 36 stejnosměrného proudu přes nabíjecí zařízení 40c musí být spínače 2-17 a 2-12 sepnuty a pro nabití zdroje 34 stejnosměrného proudu zdrojem 36 stejnosměrného proudu jsou spínače 2-17 a 2-15 sepnuty. Pro úplný obvod, znázorněný na obr. 2a, může být provedena přesně stejná činnost, která byla výše vysvětlena ve vztahu k obr. 2a a obr. 2b.

Maximálně jeden ze zdrojů 2 a 4 stejnosměrného proudu na obr. la a maximálně dva ze zdrojů 32, 34 a 36 stejnosměrného proudu na obr. 2a nebo obr. 2d se mohou skládat z kondenzátoru, zatímco minimálně jeden ze zdrojů stejnosměrného proudu musí být akumulátor.

Obr. 3 znázorňuje vybíjecí/nabíjecí křivku 70 zdroje stejnosměrného proudu, schopného nabíjení a vybíjení, ve formě akumulátoru, kde kapacita nebo napětí zdroje stejnosměrného proudu je znázorněna na svislé ose a doba (čas t) vybíjení je znázorněna na vodorovné ose souřadnic.

V případě nabíjení má být osa času převrácena. Míra vybití každého zdroje stejnosměrného proudu je určena výkonem, spotřebovaným spotřebičem a dobou, během které probíhá vybíjení. Při činnosti obvodů podle vynálezu má být zajištěno, aby se vybíjení a nabíjení zdrojů stejnosměrného proudu odehrávalo v oblasti 72, v rozsahu kapacity nad 100 %, v blízkosti vrcholu křivky 70 vybíjení/nabíjení. Bylo zjištěno, že tato oblast není nikdy znázorněna v křivkách vybíjení komerčně dostupných zdrojů stejnosměrného proudu, ale ve skutečnosti existuje a hraje v tomto vynálezu významnou roli.

Na základě principů, které mohou být snadno odvozeny z obr. la, lb, 2a, 2b a 2d, bude také možno sestrojit obvod, mající více než tři zdroje stejnosměrného proudu.

V jednom pokusu bylo sestaveno 300 článků NiCd pro vytvoření akumulátoru pro 24 V, 60 Ah. Tři akumulátory tohoto druhu byly spojeny způsobem, znázorněným na obr. 2a a provozovány podle obr. 2b se spotřebičem ve formě žárovek o výkonu 143 W a v cyklu vybíjení/nabíjení několika málo sekund. Po nepřetržité činnosti po dobu více než jednoho týdne nebylo možné zjistit žádný pokles kapacity akumulátorů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob přivádění elektrické energie do spotřebiče (6) pomocí sady zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu, schopných nabíjení a vybíjení, vyznačující se tím, že obsahuje kroky (a) nabití všech zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu sady, (b) připojení prvního ze sady zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu ke spotřebiči (6), pro přivádění elektrické energie do spotřebiče (6), přičemž během této doby vybíjení se první zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu částečně vybije, (c) po uvedené předem určené době vybíjení, přerušení spojení mezi prvním zdrojem (2,4) stejnosměrného proudu a spotřebičem (6), (d) opakování kroků (b) a (c) pro každý další zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu ze sady zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu, (e) opakování kroků (b), (c) a (d), přičemž zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu, připojený ke spotřebiči (6), nabíjí přes nabíjecí zařízení (8) alespoň jeden z jiných zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu, což se provádí tak, aby každý zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu ze sady zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu prošel cyklem vybíjení/nabíjení.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojení mezi zdrojem (2, 4) stejnosměrného proudu a spotřebičem (6) se přeruší až po vytvoření spojení mezi dalším zdrojem (2, 4) stejnosměrného proudu a spotřebičem (6).
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tí m , že pro každý zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu je součet doby vybíjení a doby nabíjení pro jeden cyklus vybíjení/nabíjení kratší než trvání cyklu vybíjení/nabíjení.
4. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že pro každý zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu je doba nabíjení delší než doba vybíjení.
5. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že pro m zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu a pro trvání cyklu vybíjení/nabíjení n sekund je každý zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu připojen ke spotřebiči (6) po dobu alespoň n/m sekund.
6. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 5 pro přivádění elektrické energie do spotřebiče (6), obsahující sadu m zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu, schopných nabíjení a vybíjení, vy z n a č u j í cí se tí m, že obsahuje vybíjecí spínač (1-1, 1-2) pro vytváření a přerušování spojení mezi prvním až m-tým zdrojem (2, 4) stejnosměrného proudu a spotřebičem (6), nabíjecí spínač (1-3, 1-4, 1-5, 1-6) pro vytváření a přerušování spojení mezi m zdroji (2, 4) stejnosměrného proudu s vložením nabíjecího zařízení (8) a řídicí zařízení (13) pro řízení vybíjecího spínače (11, 1-2) a nabíjecího spínače (1-3, 1-4, 1-5, Ιό) tak, že se postupně (a) první ze sady zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu připojí ke spotřebiči (6) pro přivádění elektrické energie do spotřebiče, přičemž během této doby vybíjení se první zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu částečně vybije, (b) po uvedené předem určené době vybíjení se spojení mezi prvním zdrojem (2,4) stejnosměrného proudu a spotřebičem (6) přeruší, (c) kroky (a) a (b) se opakují pro každý další zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu ze sady zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu a (d) kroky (a), (b) a (c) se opakují, přičemž zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu, připojený ke spotřebiči, nabíjí přes nabíjecí zařízení (8) alespoň jeden z jiných zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu, což se provádí tak, aby každý zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu ze sady zdrojů (2, 4) stejnosměrného proudu prošel cyklem vybíjení/nabíjení.
7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu je akumulátor.
8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že akumulátor je akumulátor NiCd.
9. Zařízení podle nároku 7 nebo 8, v y z n a č u j í c í se tím, že řídicí zařízení (13) je uzpůsobeno k vybíjení a nabíjení akumulátoru v kapacitním rozsahu nad 100%.
10. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že zdroj (2, 4) stejnosměrného proudu je kondenzátor, sestávající z nejvýše m-1 jednotek.
11. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že nabíjecí zařízení (8) obsahuje kombinaci motoru a generátoru, poháněného motorem.
12. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 6 až 10, vy zn ačuj ící se t í m , že nabíjecí zařízení (8) obsahuje měnič stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud.
13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že měnič stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud má mezistupeň střídavého napětí.