EA004171B1 - Контур и способ импульсного заряда батарей - Google Patents

Контур и способ импульсного заряда батарей Download PDF

Info

Publication number
EA004171B1
EA004171B1 EA200200157A EA200200157A EA004171B1 EA 004171 B1 EA004171 B1 EA 004171B1 EA 200200157 A EA200200157 A EA 200200157A EA 200200157 A EA200200157 A EA 200200157A EA 004171 B1 EA004171 B1 EA 004171B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
charging
battery
current
circuit arrangement
terminals
Prior art date
Application number
EA200200157A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200200157A1 (ru
Inventor
Андраш Фазакаш
Original Assignee
Андраш Фазакаш
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андраш Фазакаш filed Critical Андраш Фазакаш
Publication of EA200200157A1 publication Critical patent/EA200200157A1/ru
Publication of EA004171B1 publication Critical patent/EA004171B1/ru

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00711Regulation of charging or discharging current or voltage with introduction of pulses during the charging process
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

Контур для импульсного заряда батарей, содержащий источник переменного тока, обладающий заранее определенной индуктивностью; пару ветвей моста, каждая из которых содержит параллельно включенные конденсатор и полупроводниковый ключевой элемент, желательно диод или тиристор, причем указанные ветви подключены к соответствующим клеммам источника таким образом, что полупроводниковые элементы в обеих ветвях подключены к соответствующим клеммам одноименными электродами; и выпрямитель с клеммами переменного тока, подключенными к свободным концам ветвей моста, и с клеммами постоянного тока, подключенными к заряжаемой батарее. Также предлагается способ импульсного заряда батарей, который отличается наличием этапов модификации нарастающих участков импульсов заряда посредством добавления энергии, запасенной в реактивных элементах, с целью увеличения скорости нарастания тока по сравнению со скоростью нарастания тока источника, и модификации спадающих участков, чтобы спад происходил более интенсивно по сравнению со скоростью спада тока источника.

Description

Настоящее изобретение касается контура и способа заряда батарей, которые могут быть использованы практически для всех видов батарей.
Уровень техники
Для заряда батарей, особенно в случае дешевых схем заряда, используют напряжение постоянного тока, которое выпрямлено из сетевого напряжения переменного тока. Это напряжение постоянного тока не сглажено, и, таким образом, ток заряда отслеживает пульсации выпрямленного напряжения. Известно, что заряд пульсирующим током не является недостатком, если в процессе заряда не превышать определенные предельные значения, характерные для используемой в данный момент батареи. Свойства батареи при заряде флуктуирующим или пульсирующим током заметно не отличаются от свойств при заряде сглаженным постоянным током. Таким свойством является, например, срок службы батареи, который соответствует числу циклов заряда и разряда, в пределах которого емкость батареи не уменьшается ниже заданной доли первоначальной емкости, например 60%. Другой важной характеристикой является емкость, выраженная в ампер-часах, которая вначале имеет высокое значение и уменьшается с ростом числа циклов перезарядки. Совокупная емкость представляет собой не что иное, как величину полной энергии, которую батарея доставляет в течение полной длительности цикла работы при перезарядке. Помимо вышеприведенных характеристик батарею можно также характеризовать временем, необходимым, чтобы достичь полностью заряженного состояния, ростом температуры в процессе заряда и разряда, пиковым значением тока, который можно взять от батареи, появлением эффекта памяти, и, наконец, возможностью появления случайных коротких замыканий.
Из практики общеизвестно, что по отдельности вышеперечисленные характеристики не могут быть улучшены без ухудшения одного или нескольких других параметров. Если время заряда уменьшают, то ресурс при циклической перезарядке, в общем случае, увеличивается, но надежность падает, и емкость батареи не может быть использована.
В традиционных контурах устройств заряда батарей те части схем, которые формируют ток заряда, очень похожи: они состоят из двухполупериодного выпрямителя, подключенного к вторичной обмотке сетевого трансформатора, при этом выходы постоянного тока выпрямителя подключены к клеммам батареи. Основная задача электронных контуров, которые используются в таких зарядных устройствах, состоит в том, чтобы в процессе заряда контролировать параметры батареи, на основе которых определяется конечный момент заряда. В случае заряда пульсирующим постоянным током трудности могут возникать, если внутреннее сопротивление источника питания очень низкое, так как в таких случаях разность между почти постоянным напряжением батареи и пиковым напряжением заряда может приводить к очень большим пиковым значениям тока заряда, которые батарея может и не выдержать, или оказывается очень трудно отрегулировать ток заряда на оптимальном уровне. Эта трудность усугубляется тем фактом, что в процессе заряда напряжение батареи возрастает, а параметры заряда не могут быть соответственным образом подстроены. Данная проблема редко бывает очевидной, так как источники питания, применяемые в повседневной практике, имеют внутреннее сопротивление значительно большее, чем требуется, а высокое внутреннее сопротивление препятствует образованию высоких пиковых значений тока заряда. Это свойство является благоприятным с той точки зрения, что оно устраняет вышеупомянутую трудность, но в то же самое время это и недостаток, потому что не происходит заряда батареи тем током и напряжением, которые требуются для получения идеального заряда. Это проявляет себя более длительным временем заряда, появлением эффекта памяти или снижением ресурса, а, следовательно, пониженными значениями параметров батареи сравнительно с теми, которые теоретически определены ее конструкцией.
В патенте США № 4878007 была предложена импульсная зарядка никель-кадмиевых батарей, при которой между следующими друг за другом импульсами заряда вставлены соответствующие короткие интервалы разряда. Такой способ зарядки приводил к увеличению активности внутренних химических процессов в батарее и, в результате, к снижению эффекта памяти; более того, батареи с ранее уменьшившейся емкостью могли быть восстановлены. На практике оказалось, что предложенный способ заряда не лучше существующих, так как использование крутых импульсов заряда снижало ресурс батарей, и, более того, оказалось трудно осуществлять требуемые циклы заряда-разряда.
В патенте США № 5463304 описан контур заряда батарей, увеличивающий срок их службы. Контур состоит из конденсатора, включенного последовательно с первичной обмоткой сетевого трансформатора источника переменного тока и настроенного в резонанс с индуктивностью первичной обмотки. Этот контур обеспечивал некоторое увеличение ресурса батарей при циклической перезарядке, но он не мог существенно повлиять на процесс заряда, так как уровень постоянного тока во вторичной обмотке контура оставался неизменным, а характеристики тока заряда (в особенности, его пиковое значение) были ограничены лимитирующими параметрами трансформатора и связанного с ним контура.
Если необходимо получить существенное улучшение заряда батарей по сравнению с традиционными методами, если вообще этого можно добиться, необходимо более тщательно изучать процессы, происходящие в батарее, так как на основе такого изучения можно было бы делать выводы и предлагать способы улучшения параметров.
В книге доктора 1тге Несем Е1ек1гото88ад1аи («Теория электричества»), выпущенной издательством Ыет/еН Таикоиуук1а6о, Будапешт, в 1998 году, на стр. 428-429 описано движение ионов в электролитах. Утверждается, что ионы имеют конечную скорость перемещения, которая стабилизируется после того, как прикладывается напряжение, и эта скорость прямо пропорциональна напряженности установившегося поля. Эта скорость зависит также от заряда ионов и коэффициента α трения, который работает против их движения.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ заряда и контур, осуществляющий данный способ, которые могут дать более благоприятные условия заряда, в результате чего параметры батареи будут значительно улучшены по сравнению с традиционными способами заряда.
Для решения этой задачи и основываясь на приведенной литературе, сделано предположение, что химическая реакция в непосредственной близости к электродам будет протекать наилучшим образом в период времени, когда ионы от другого электрода еще не подошли и их присутствие не нарушает процессов, происходящих в приэлектродной области. Это состояние преобладает в начальный период установления электрического поля, а также, когда образование равновесного состояния ионов в приэлектродной области запрещается на короткие интервалы времени.
С учетом данного обстоятельства и основываясь на указанном предположении, предлагается контур для импульсного заряда батарей, содержащий источник переменного тока, обладающий заранее определенной индуктивностью и парой выходных клемм, а также выпрямитель с клеммами переменного тока и клеммами постоянного тока, причем клеммы постоянного тока подключены к заряжаемой батарее.
Предложенный контур характеризуется прежде всего тем, что содержит пару ветвей моста, каждая из которых содержит параллельно включенные конденсатор и полупроводниковый ключ (предпочтительно в виде диода); при этом ветви моста соответственно включены между выходными клеммами источника переменного тока (предпочтительно имеющего регулируемую частоту) и клеммами переменного тока выпрямителя таким образом, что полупроводниковые ключи в обеих ветвях подключены к соответствующим клеммам аналогичными электродами.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения указанный выпрямитель является двухполупериодным, а источник переменного тока содержит трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки. При этом указанные выходные клеммы представляют собой клеммы вторичной обмотки, а индуктивность образована преимущественно вторичной обмоткой.
Контур по изобретению дополнительно может содержать ЬС элементы, образующие цепи фильтра, и/или устройство управления питанием, включенное последовательно с источником переменного тока и разрешающее прохождение переменного тока только в течение части его каждого целого периода. Величина этой части, выраженная в угловых единицах, представляет собой интервал фазовых углов, соответствующих протеканию тока, причем устройство управления питанием приспособлено для изменения этого интервала фазовых углов, а посредством этого, и энергии, заряжающей батарею, в заранее определенных пределах.
Кроме того, контур по изобретению предпочтительно содержит, по меньшей мере, ключ и один дополнительный конденсатор, который может быть подключен параллельно указанному конденсатору в одну из ветвей моста. В этом случае значения емкости конденсаторов в указанных ветвях моста отличаются друг от друга не более чем на 200%. Далее, в контуре может иметься множество пар ветвей моста, рассчитанных по существу на одинаковое напряжение. Эти пары могут соединяться параллельно с целью регулирования энергии, заряжающей батарею.
Кроме того, трансформатор контура по изобретению может иметь обмотку с несколькими отводами, из которых по крайней мере один можно выбрать переключателем, чтобы таким образом отрегулировать характеристики энергии, заряжающей батарею.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ импульсного заряда батарей периодическими импульсами постоянного тока, формируемыми контуром по настоящему изобретению и состоящими из участка нарастания и последующего участка спада. Предлагаемый способ характеризуется прежде всего тем, что на участках нарастания каждого заряжающего импульса добавляют энергию, запасенную в реактивных элементах контура. В результате участки нарастания имеют наибольшую скорость нарастания в начале каждого такого участка, после чего скорость нарастания непрерывно уменьшается вплоть до конца участка нарастания. На указанных участках спада каждого заряжающего импульса энергию отнимают посредством указанных реактивных элементов. В результате, при использовании способа по изобретению участки спада имеют наибольшую скорость спада в начале каждого такого участка, после чего скорость спада непрерывно уменьшается вплоть до конца участка спада.
В соответствии с предпочтительным вариантом реализации способа по изобретению производная от сформированного, периодически повторяемого, заряжающего тока принимает нулевое значение или значение, близкое к нулевому, дважды в течение каждого периода, после чего она меняет свой знак и совершает существенный скачок. Кроме того, предлагаемый способ импульсного заряда может содержать этап, на котором перед фактической зарядкой батареи проверяют ее тип и определяют те предельные значения напряжения и тока заряда, которые еще не вредны для батареи, а в процессе заряда поддерживают фактические значения напряжения и тока в определенных таким образом пределах.
Перечень фигур чертежей
Варианты выполнения настоящего изобретения будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схему основных цепей, соответствующую настоящему изобретению;
фиг. 1а и фиг. 1Ь представляют собой поясняющие схемы;
фиг. 2а - 2е изображают временные диаграммы в важных точках фиг. 1;
фиг. 3 изображает изменение импульса тока при увеличивающемся напряжении батареи;
фиг. 4 иллюстрирует пример варианта изменения тока заряда;
фиг. 5 иллюстрирует еще один вариант достижения той же цели;
фиг. 6 показывает иной возможный вариант изменения тока заряда;
фиг. 7 иллюстрирует принцип управления питанием с расщеплением фазы;
фиг. 8 иллюстрирует изменение формы импульсов заряда и фиг. 9 иллюстрирует еще один вариант изменения формы импульсов заряда.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На схеме, представленной на фиг. 1, показана пара диодов Ό1 и Ό2, подключенных к вторичной обмотке сетевого трансформатора Тг, и конденсаторы С1 и С2, включенные параллельно с диодами и представляющие собой высококачественные электролитические конденсаторы высокой емкости (100 - 200 мкФ). Выходные клеммы 1 и 2 контура нормально подключены к двухполупериодному выпрямителю Сг, собранному по схеме Греца, показанной на фиг. 1Ь, клеммы постоянного тока которой подключены к заряжаемой батарее В. Знание работы этой схемы необходимо для понимания построения контура, соответствующего настоящему изобретению. На фиг. 1а показана ситуация, когда вы ходные клеммы 1 и 2 закорочены. В этом случае сразу видно, что никакой постоянный ток не может протекать через вторичную обмотку трансформатора Тг, так как диоды Ό1 и Ό2 соединены встречно и один из них всегда находится в запертом состоянии. Конденсаторы для постоянного тока представляют собой разомкнутую цепь. Отсюда следует, что в этой базовой схеме даже случайное короткое замыкание батареи В, подключенной к выходным клеммам 1 и 2 через выпрямитель Ог, не вызовет повреждения трансформатора Тг, который будет тогда нагружен целиком на реактивное сопротивление.
При фактическом использовании базовый контур по фиг. 1 дополняют выпрямителем, показанным на фиг. 1Ь, и батареей, которая имеет напряжение Ив. Эффективное значение и, синусоидального переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора Тг может быть равно напряжению батареи ив или слегка превышать его (на 20-30%), вследствие чего пиковое значение переменного напряжения будет по меньшей мере на 40% больше. Если рассмотреть начальное состояние, когда в контуре не запасена энергия, заряд в конденсаторах С1 и С2 будет отсутствовать. Если напряжение подключить в момент его перехода через нуль, то вначале ток будет отсутствовать, и это состояние будет сохраняться, пока мгновенное значение напряжения и0 не достигнет порогового значения и0 =ив+3ив, где Ив обозначает прямое напряжение на диоде, которое в случае кремниевых диодов обычно составляет 0,6 В. Ток будет протекать через два диода выпрямителя Ог и через один из диодов Ό1, Ό2, переход которого смещен в прямом направлении, совпадающем с мгновенным направлением протекания тока. Допустим, что вначале это диод Ό2.
После того, как вышеуказанные условия будут выполнены, переменный ток начнет заряжать конденсатор С1, а ток его заряда будет заряжать батарею 6. Благодаря тому, что конденсатор С1 имеет высокую емкость, а напряжение батареи В постоянно и она имеет очень маленькое внутреннее сопротивление, разностное напряжение между выводами конденсатора С1 увеличивается, ток начинает протекать, круто нарастая, и конденсатор С1 заряжается. Когда переменное напряжение достигнет своего пикового значения, напряжение на конденсаторе С1 будет равно разности между этим пиковым значением и вышеуказанным пороговым значением. Теперь ток начнет уменьшаться, но не прекратится, так как, благодаря большому току, в индуктивности вторичной обмотки трансформатора будет запасена энергия величиной 12Ь, и эта энергия вызовет еще больший рост напряжения на конденсаторе С1. В процессе уменьшения переменного напряжения будет достигнуто значение, равное сумме и0С1, ток в этот момент прекратится, а конденсатор С1
Ί будет сохранять свое напряжение. Далее переменное напряжение меняет свой знак, но благодаря двухполупериодному выпрямлению, ток, протекающий через батарею В, будет сохранять направление зарядки, несмотря на то, что на стороне переменного тока контура произошла перемена полярности. Зависимости теперь будут более сложными, так как конденсатор С2 будет тоже заряжен, и при вычислении порогового напряжения также придется учитывать напряжение иС2. Через несколько периодов будет достигнуто равновесное состояние, и напряжение на двух конденсаторах будет циклично и резко изменяться; ток 1в в каждом полупериоде будет резко нарастать, после чего его нарастание будет замедляться и он будет асимптотически приближаться к максимуму. Пройдя максимум, ток будет резко спадать, затем спад его будет замедляться, и он будет приближаться к нулевому значению.
Если смотреть снизу, участок возрастания выпуклый, а участок спада вогнутый, как это можно видеть на временных диаграммах на фиг. 2, где графики а, Ь, с, б и е изображают соответственно величины: и1-2, иС1, иС2, 1Сн и 61/61. Изменение тока хорошо иллюстрируется формой его производной, показанной на фиг. 2е, которая представляет собой вторую производную от перемещения зарядов. Производная меняет свой знак в конце каждого асимптотического участка токовой кривой и делает резкий скачок. Такая форма тока имеет большое значение при заряде батарей, так как за резким заряжающим фронтом, представленным участком возрастания, следует еще более резкий участок спада. Ранее было сделано предположение, что вблизи электродов батареи химическая реакция протекает при оптимальных условиях только на начальном участке движения ионов, и это обстоятельство требует использования резко изменяющихся и прекращающихся токов заряда. Предложенный простой контур обеспечивает настолько резкое изменение тока, при котором вторая производная от изменения (первая производная от тока) периодически принимает нулевое значение, затем совершает резкий скачок и меняет знак. В этом свойстве заключается, возможно, самое существенное преимущество настоящего изобретения, так как оно создает идеальные условия для протекающих в батарее электрохимических процессов.
В описанном здесь процессе значительные изменения тока заряда батареи получаются в результате суммарного влияния индуктивности вторичной обмотки и емкости конденсаторов С1 и С2. Этот процесс очень чувствителен к напряжению батареи. Первоначально, когда напряжение батареи еще мало, разница между пиковым значением переменного напряжения и напряжением батареи велика. Эта разница обеспечивает большой ток, который запасает энергию во вторичной обмотке пропорционально квадрату своей величины, и эта энергия движет процесс дальше - он продолжается после того момента, когда со статической точки зрения, процесс должен был закончиться. В процессе заряда напряжение батареи увеличивается, указанная разница становится меньше, и в результате этого ток, хотя и сохраняет свою форму, но изменяется все с меньшими амплитудами. Это проиллюстрировано диаграммами на фиг. 3, которые показывают формы токов, одна под другой, при возрастающем напряжении на батарее. Интервал фазовых углов, соответствующих протеканию тока, и переносимое количество электричества (оно определяется площадью под кривой) резко уменьшаются с ростом напряжения батареи. Это явление очень благоприятно, потому что частично или почти полностью заряженные батареи требуют значительно меньшего тока заряда, чем ток в начале процесса зарядки. Во времени, кривая тока заряда будет сохранять свою форму в течение всего процесса. Существенным практическим преимуществом настоящего изобретения является то, что контур не чувствителен к частоте переменного напряжения, и в случае, когда сетевое напряжение частотой 50 Гц или 60 Гц недоступно, а имеется напряжение значительно большей частоты (как в случае автомобильных генераторов), контур сохраняет работоспособность, а крутизна изменения токов будет еще больше. В таких случаях параметры конденсаторов и индуктивности обмотки, которые соединены последовательно, следует выбирать в соответствии с этой повышенной частотой.
Другое существенное преимущество заключается в простоте контура, потому что в основной цепи заряда, где протекают очень большие токи, сделать какую-либо стандартную регулировку формы тока было бы затруднительно и потребовало бы использования дорогостоящих и крупных элементов.
В случае базового контура, в соответствии с настоящим изобретением, существует ряд способов регулировки формы тока заряда и изменения параметров процесса заряда (таких как заряжающее напряжение и заряжающий ток). Ниже приведено несколько примеров таких способов.
Контур на фиг. 4 отличается от изображенного на фиг. 1 тем, что в одной ветви используется ключ 8 для ввода в схему конденсатора С3 и соединенного с ним последовательно индуктора Ь1. Замыкая ключ 8, можно достичь более высокого значения тока, который изменяется более круто. Если ключ 8 замкнуть, изменятся как заряжающий ток, так и заряжающее напряжение.
В контуре по фиг. 5 вторичная обмотка трансформатора Тг имеет ряд отводов, а регулировка заключается в выборе наиболее подходящего числа витков обмотки. Этот контур будет предпочтительным, в основном, когда ток заря9 да требуется поддерживать существенно неизменным, а необходимо регулировать напряжение.
В контуре по фиг. 6 используются несколько независимых трансформаторов или один большой трансформатор, которые (который) имеют (имеет) несколько вторичных обмоток с одинаковыми напряжениями и фазами. Каждая из показанных на схеме трех вторичных обмоток подключена к соответствующей одной ветви моста, которая содержит диод и конденсатор, аналогичные показанным на фиг. 1. Только одна из этих цепей жестко подключена к выпрямителю. Две другие подобные цепи могут быть подключены к нагрузке, когда в соответствующие моменты времени будет произведено открывание тиристоров ТЫ - Т114. Одна мостовая ветвь выпрямителей является общей, а другие ветви моста образованы самими управляемыми тиристорами. За счет такой организации контура можно изменять значение тока, сохраняя заряжающее напряжение постоянным.
Еще одна возможность показана на фиг. 7, на которой первичная обмотка трансформатора Тг подключена через устройство 8К управления питанием. Желательно, чтобы это устройство было выполнено в соответствии с патентом Венгрии № 210725, который касается ключа и устройства управления питанием, которое пропускает через себя ток от сети переменного напряжения только в интервалах времени, соответствующих диапазону фазовых углов протекания тока. В данном диапазоне интервал фазовых углов, соответствующих протеканию тока, непрерывно увеличивается или уменьшается, либо, в соответствии с установкой, этот интервал фазовых углов может также принимать постоянное значение. Изменение интервала фазовых углов протекания тока приводит к изменению эффективного значения заряжающей энергии. При помощи такого управляющего устройства можно добиться очень тонкой регулировки.
На основе вышеописанных приемов регулирования, которые применяются перед выпрямителем, были разработаны способы регулировки основных параметров зарядки. Путем регулирования формы импульсов тока заряда можно получить наиболее адекватные условия зарядки для любого заданного типа батареи. Ниже приведены примеры изменения формы токовых импульсов.
На фиг. 8 показан ЬС фильтр, построенный как фильтр нижних частот и включенный между выходом выпрямителя Ог и заряжаемой батареей В, который может использоваться для уплощения крутых участков и уменьшения крутизны спадающих участков импульсов тока.
Подобные, но более выраженные эффекты дает контур, приведенный на фиг. 9, который содержит трансформатор и конденсатор большой емкости.
В результате многочисленных проведенных экспериментов подтверждено, что настоящее изобретение может быть с успехом использовано со всеми общепринятыми типами перезаряжаемых батарей, т.е. благоприятные результаты были получены с никель-кадмиевыми батареями, свинцово-кислотными батареями, используемыми в автомобилях, с литиевыми батареями и с никель-металлическими гибридными батареями. Преимущества проявляли себя в сокращении времени зарядки, увеличении ресурса при циклической перезарядке, стабилизации значения энергоемкости в течение срока службы (т. е. менее значительного снижения емкости с ростом числа циклов перезарядки), в исчезновении эффекта памяти, в меньшей степени разогрева и в благоприятном изменении целого ряда других параметров батареи. Эти результаты замечательны потому, что в ранее известных способах зарядки любую характеристику батареи можно было улучшить только за счет одной или нескольких других характеристик. Очевидно, что преимущества, которые проявляются в одновременном улучшении всех этих параметров, подтверждают ранее приведенную теоретическую гипотезу.

Claims (14)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Контур для импульсного заряда батарей, содержащий источник переменного тока, обладающий заранее определенной индуктивностью и парой выходных клемм, выпрямитель (Ог) с клеммами переменного тока и клеммами постоянного тока, причем клеммы постоянного тока подключены к заряжаемой батарее (В), отличающийся тем, что он содержит пару ветвей моста, каждая из которых содержит параллельно включенные конденсатор (С1, С2) и полупроводниковый ключ (Ό1, Ό2), причем указанные ветви моста соответственно включены между выходными клеммами источника переменного тока и клеммами переменного тока указанного выпрямителя (Ог) таким образом, что полупроводниковые ключи (Ό1, Ό2) в обеих ветвях подключены к соответствующим клеммам аналогичными электродами.
  2. 2. Контур по п.1, отличающийся тем, что указанный выпрямитель (Ог) представляет собой двухполупериодный выпрямитель.
  3. 3. Контур по п.1, отличающийся тем, что указанный источник переменного тока содержит трансформатор (Тг), имеющий первичную и вторичную обмотки, а указанные выходные клеммы представляют собой клеммы указанной вторичной обмотки, причем указанная индуктивность образована преимущественно вторичной обмоткой.
  4. 4. Контур по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит ЬС элементы (Ь1, С3), образующие цепи фильтра.
  5. 5. Контур по п.1, отличающийся тем, что содержит устройство управления питанием (ТЫ, ТЬ2, Т113. Т114). включенное последовательно с источником переменного тока и разрешающее прохождение переменного тока только в течение части его каждого целого периода, причем величина этой части, выраженная в угловых единицах, представляет собой интервал фазовых углов, соответствующих протеканию тока, а устройство управления питанием приспособлено для изменения этого интервала фазовых углов, а посредством этого и энергии, заряжающей батарею (В), в заранее определенных пределах.
  6. 6. Контур по п.1, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один дополнительный конденсатор (С3) и ключ (8), при этом указанный дополнительный конденсатор (С3) может быть подключен параллельно конденсатору (С2) в одну из ветвей указанного моста.
  7. 7. Контур по п.6, отличающийся тем, что значения емкости конденсаторов (С1, С2) в указанных ветвях моста отличаются друг от друга не более чем на 200%.
  8. 8. Контур по п.3, отличающийся тем, что указанный трансформатор (Тг) имеет обмотку с несколькими отводами, из которых по крайней мере один можно выбрать переключателем, чтобы таким образом отрегулировать характеристики энергии, заряжающей батарею.
  9. 9. Контур по п.1, отличающийся тем, что содержит множество пар ветвей моста, рассчитанных, по существу, на одинаковое напряжение, причем указанные пары могут соединяться параллельно с целью регулирования энергии, заряжающей батарею.
  10. 10. Контур по п.1, отличающийся тем, что указанные полупроводниковые ключи представляют собой диоды.
  11. 11. Контур по п.1, отличающийся тем, что указанный источник переменного тока имеет регулируемую частоту.
  12. 12. Способ импульсного заряда батарей, в котором используют контур по п.1.
  13. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что производная от сформированного, периодически повторяемого заряжающего тока принимает нулевое значение или значение, близкое к нулевому, дважды в течение каждого периода, после чего она меняет свой знак и совершает существенный скачок.
  14. 14. Способ по п.12, отличающийся тем, что содержит этап, на котором перед фактической зарядкой батареи проверяют ее тип и определяют те предельные значения напряжения и тока заряда, которые еще не вредны для батареи, а в процессе заряда поддерживают фактические значения напряжения и тока в определенных таким образом пределах.
EA200200157A 1999-07-15 2000-07-03 Контур и способ импульсного заряда батарей EA004171B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU9902383A HU223696B1 (hu) 1999-07-15 1999-07-15 Kapcsolási elrendezés és eljárás akkumulátorok töltésére
PCT/HU2000/000072 WO2001006614A1 (en) 1999-07-15 2000-07-03 Circuit arrangement and method for pulsated charging of batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200200157A1 EA200200157A1 (ru) 2002-08-29
EA004171B1 true EA004171B1 (ru) 2004-02-26

Family

ID=89998757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200200157A EA004171B1 (ru) 1999-07-15 2000-07-03 Контур и способ импульсного заряда батарей

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6479969B1 (ru)
EP (1) EP1201017B1 (ru)
JP (1) JP4119121B2 (ru)
CN (1) CN1252893C (ru)
AT (1) ATE429058T1 (ru)
AU (1) AU769261B2 (ru)
CA (1) CA2379642C (ru)
DE (1) DE60042019D1 (ru)
EA (1) EA004171B1 (ru)
ES (1) ES2325906T3 (ru)
HK (1) HK1049072B (ru)
HU (1) HU223696B1 (ru)
PT (1) PT1201017E (ru)
WO (1) WO2001006614A1 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002189106A (ja) * 2000-12-20 2002-07-05 Dainippon Printing Co Ltd 防眩性フィルムおよびその製造方法、ならびに防眩性フィルムを用いた表示装置
NL1022786C2 (nl) * 2003-02-26 2004-08-30 Tendris Solutions Bv Omzetschakeling, systeem en werkwijze voor het uitvoeren van een elektrochemisch proces.
NL1022784C2 (nl) * 2003-02-26 2004-08-30 Tendris Solutions Bv Laadinrichting, systeem en werkwijze voor het laden van een accu.
GB2403609A (en) * 2003-07-01 2005-01-05 Univ Leicester Pulse charging an electrochemical device
HUP0400421A2 (hu) * 2004-02-16 2005-12-28 András Fazakas Kapcsolási elrendezés egy legalább 500 mikroFarad kapacitású elektrolitikus kondenzátornak egy energiát tároló másik elektrolitikus kondenzátorral való vezérelt párhuzamos kapcsolására
US7417407B1 (en) 2004-10-13 2008-08-26 The University Of Toledo Circuit with a switch for charging a battery in a battery capacitor circuit
CN100511813C (zh) * 2005-06-21 2009-07-08 江苏双登集团有限公司 一种缩短铅酸蓄电池内化成时间的化成方法
RU2474027C2 (ru) * 2006-11-27 2013-01-27 ЮНИВЕРСАЛ СУПЕРКАПАСИТОРЗ ЭлЭлСи Способ зарядки электрохимических конденсаторов с двойным электрическим слоем
HUP0700300A2 (en) * 2007-04-24 2008-12-29 Andras Fazakas Battery recharger circuit operated from three-phase mains
HUP0700298A2 (en) * 2007-04-24 2008-12-29 Andras Fazakas Battery recharger circuit
HUP0700299A2 (en) * 2007-04-24 2008-12-29 Andras Fazakas Recharger circuit for recharging two batteries
HUP0700301A2 (en) * 2007-04-24 2008-12-29 Andras Fazakas Circuit arrangement for paraller usage of battery rechargers
HUP0700673A2 (en) * 2007-11-08 2009-05-28 Tamas Balazs Method and/or circuit arrangement for fast and deep rechmarging of batteries having adherent or blott electrolyte
US20100259104A1 (en) * 2009-04-14 2010-10-14 Robert Winkelman Battery management system
DE102009029093A1 (de) * 2009-09-02 2011-03-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erwärmen eines Akkumulators, Ladegerät und Zusatzelement
US9991551B2 (en) 2010-02-04 2018-06-05 Gs Yuasa International Ltd. Assembled battery, method of charging an assembled battery, and charging circuit which charges an assembled battery
KR101671775B1 (ko) * 2010-02-04 2016-11-02 가부시키가이샤 지에스 유아사 충전 방법
CN102268753B (zh) * 2010-06-04 2014-03-12 康力得生技股份有限公司 创伤敷料的制造方法及获得的创伤敷料
JP5097289B1 (ja) * 2011-05-27 2012-12-12 シャープ株式会社 電気自動車充電用の充電器及び充電装置
KR101276586B1 (ko) 2011-11-21 2013-06-19 선문대학교 산학협력단 전자소자 및 전자소자를 포함하는 전자 릴레이 인핸서
DE102018106304A1 (de) * 2018-03-19 2019-09-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Gleichstromladung einer intelligenten Batterie

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HU196863B (en) 1986-12-01 1989-01-30 Brg Mechatronikai Vallalat Method for charging ni-cd accumulators and circuit arrangement for carrying out the said method
US5270635A (en) 1989-04-11 1993-12-14 Solid State Chargers, Inc. Universal battery charger
US5463304A (en) 1993-11-22 1995-10-31 Winters; Thomas L. Life extending circuit for storage batteries
US5694022A (en) * 1995-12-18 1997-12-02 Selfcharge, Inc. Variable pulse recharging battery pack

Also Published As

Publication number Publication date
PT1201017E (pt) 2009-07-22
HU223696B1 (hu) 2004-12-28
CA2379642A1 (en) 2001-01-25
JP2003505998A (ja) 2003-02-12
CA2379642C (en) 2007-09-11
ATE429058T1 (de) 2009-05-15
CN1361936A (zh) 2002-07-31
HU9902383D0 (en) 1999-09-28
EA200200157A1 (ru) 2002-08-29
HK1049072B (zh) 2006-09-01
HUP9902383A2 (hu) 2001-02-28
WO2001006614A1 (en) 2001-01-25
EP1201017B1 (en) 2009-04-15
AU769261B2 (en) 2004-01-22
HK1049072A1 (en) 2003-04-25
CN1252893C (zh) 2006-04-19
AU5836100A (en) 2001-02-05
DE60042019D1 (de) 2009-05-28
US6479969B1 (en) 2002-11-12
JP4119121B2 (ja) 2008-07-16
ES2325906T3 (es) 2009-09-24
EP1201017A1 (en) 2002-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA004171B1 (ru) Контур и способ импульсного заряда батарей
MX2013001026A (es) Metodo de control de carga y metodo decontrol de descarga para un aparato de almacenamiento de electricidad.
Zhang et al. Analysis, design, and implementation of a single-stage multipulse flexible-topology thyristor rectifier for battery charging in electric vehicles
EA017454B1 (ru) Электрическая схема для обеспечения работы зарядных устройств в параллельном режиме
JP4727562B2 (ja) 充電方法および充電回路
GB2403609A (en) Pulse charging an electrochemical device
RU2479091C1 (ru) Способ заряда аккумулятора от солнечной батареи и устройство для осуществления способа
RU2357358C1 (ru) Способ заряда емкостного накопителя электрической энергии и устройство для его осуществления
Arnaudov et al. Comparison between circuits for charging and voltage balancing over series connected elements for energy storage
RU2218654C2 (ru) Способ заряда емкостного накопителя электрической энергии и устройства для его осуществления (варианты)
SU1654920A1 (ru) Устройство дл зар да аккумул торной батареи асимметричным током
SU1108562A1 (ru) Устройство дл зар да аккумул торной батареи асимметричным током
SU577609A1 (ru) Устройство дл зар да аккумул торной батареи асимметричным током
RU128412U1 (ru) Автономная система аккумулирования электроэнергии электроснабжения потребителей
RU2173930C1 (ru) Устройство для регулирования напряжения
RU2707699C1 (ru) Способ рекуперации электрической энергии и устройство для его осуществления
RU2269843C1 (ru) Способ заряда аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления
SU1099350A1 (ru) Устройство дл зар да аккумул торной батареи ассиметричным током
RU353U1 (ru) Электроплита индукционного нагрева
SU475694A1 (ru) Способ зар да аккумул торной батареи
RU2117376C1 (ru) Устройство регулирования и преобразования напряжения
SU1735987A1 (ru) Устройство дл регулировани напр жени
Shelembe Single-Phase Bi-directional Ćuk Inverter for Battery Applications
SU989673A1 (ru) Устройство дл зар да аккумул торной батареи асимметричным током
SU760302A1 (ru) Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током 1

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ RU