MX2012008601A - Aparato de carga de alta eficiencia que utiliza dispositivo de conexion y de carga/descarga. - Google Patents

Abstract

Lo que se divulga es un aparato de carga de alta eficiencia que comprende: un suministro de energía el cual es una fuente para suministrar electricidad para cargar; una unidad de ajuste de velocidad que ajusta una frecuencia de oscilación y la salida de una señal eléctrica auto-oscilante que tiene una frecuencia que corresponde a la frecuencia de oscilación; una unidad de conexión que tiene una pluralidad de conexiones que son conducidas mediante la señal eléctrica auto-oscilante suministrada desde la unidad de ajuste de velocidad; y una unidad de transmisión de energía que carga corriente en el suministro de energía múltiples veces de acuerdo al estado de la unidad de la pluralidad de conexiones de la unidad de conexión y corriente cargada y descargada al momento de suministrar la corriente descargada a la batería. El aparato de carga es capaz de mejorar la eficiencia de carga y reducir el tiempo de carga de un batería de plomo o níquel utilizada en un vehiculo o similares.

Description

APARATO DE CARGA DE ALTA EFICIENCIA QUE UTILIZA DISPOSITIVO DE CONEXIÓN Y DE CARGA/DESCARGA APLICACIONES RELACIONADAS La presente solicitud reclama la prioridad de la Solicitud de Patente Coreana No. 2010-0007785, presentada el 28 de Enero, 2010 en la Oficina de Propiedad Intelectual Coreana, cuya descripción completa se incorpora aquí por referencia.

ANTECEDENTE DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La presente invención se refiere a un aparato de carga de alta eficiencia que utiliza un dispositivo de conexión y de carga/descarga, y más particularmente, a un aparato de alta eficiencia de carga que utiliza un dispositivo de conexión y de carga/descarga capaz de mejorar la eficiencia de carga de una batería y reducir el tiempo de carga del mismo utilizando carga y descarga que tiene una diferencia de tiempo entre estos. 2. Descripción del Arte Relacionado En general, una batería de níquel o plomo montada en un vehículo o similares, requiere un tiempo de carga de alrededor de 4 a 7 horas, a diferencia de una batería de litio que es capaz de reducir el tiempo de carga por medio de incrementos en el rendimiento químico. La razón es que el potencial en un lado del abastecimiento se carga a un nivel reducido debido a la rápida sobrecarga da un estado de carga inicial de la batería, y la eficiencia de carga se deteriora debido a la fuerza contraelectromotriz después de que la potencia correspondiente a una mitad o más de la capacidad de la batería se carga en la batería.

La batería de plomo montada en el vehículo tiene una ventaja, que es barata. Sin embargo, la batería de plomo es pesada y tiene baja eficiencia de carga, y el rendimiento (una duración de vida) de la batería de plomo se deteriora cuando la energía no se carga inmediatamente en la batería de plomo después de que se descarga la energía correspondiente a 50% o más de la capacidad de la batería. Además, el tiempo de carga de la batería de níquel ha sido reducida a aproximadamente 4 horas, lo que es menos que la de la batería de plomo. Sin embargo, ya que la batería de níquel tiene una potencia de descarga más débil como se comparo con la batería de plomo con la misma capacidad, se ha evitado el uso de la batería de níquel en equipos de energía que requieren mayor potencia.

Como se describió anteriormente, en el caso del uso de batería de litio, la eficiencia de carga puede ser ligeramente mejorada. Sin embargo, la batería de litio es muy cara y tiene baja estabilidad.

La Fig. 1 es un diagrama que muestra un circuito de carga de una batería montada en un vehículo o similares, y cargada en un esquema convencional, En un esquema de acuerdo al arte previo, la energía de la corriente alterna (CA) es suministrada a una batería 102 a través de una dispositivo de rectificación 101 para ser cargado en la batería 102. Aquí, se suministra a la batería 102, una corriente de pulsación que tiene una pequeña ondulación CA, incrementa en comparación a un tensión nominal de la batería por alrededor de 1.5%. Aquí, cuando la energía suministrada a la batería 102 llega a ser de 1.5% o más alta que la tensión nominal del mismo, el tiempo de descarga se reduce; sin embrago también se reduce la duración de vida de la batería.

Particularmente, en el estado inicial de carga de la batería descargada, la batería descargada se conecta directamente a un suministro de energía DC como se muestra en la FIG. 1. Por lo tanto, como el potencial del suministro de energía cae a la energía de la batería descargada 102, el suministro de energía entra de forma instantánea a un estado de sobrecarga, por lo que la batería no se carga de forma eficiente.

Además, en el caso en que la energía es cargada en la batería a la mitad o menos de la capacidad de la batería, es decir, aproximadamente al estado inicial de la carga, la carga se realiza a algún grado mediante una reacción química de un electrolito de la batería. Sin embargo, en el caso en que la energía se carga en la batería a un nivel de la mitad o más de la capacidad de la batería, ocurre una reacción repulsiva entre las cargas eléctricas que tienen la misma polaridad hasta deteriorar la eficiencia de carga, por lo que se incrementa el tiempo de carga.

Es decir, en el circuito de carga de la batería mostrada en la Fig. 1 , cuanto más cargas eléctricas se cargan en la batería 102, mayor es la fuerza de repulsión que causan las cargas eléctricas suministradas a la batería no serán aceptadas. Por lo tanto, no se mantiene la eficiencia de carga en el estado inicial de la carga.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN En consecuencia, un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de carga capaz de mejorar la eficiencia de carga y reducir el tiempo de carga de una batería de plomo o níquel utilizado en un vehículo o similares.

A fin de lograr el objetivo anterior, se proporciona un aparato de carga de alta eficiencia que incluye: un suministro de energía que es una fuente para suministrara electricidad para cargar; una unidad de ajuste de velocidad que establece una frecuencia de oscilación y salida de una señal eléctrica auto-oscilante que tiene una frecuencia correspondiente a la frecuencia de oscilación, una unidad de conexión que tiene una pluralidad de conexiones que son conducidas por la señal eléctrica auto-oscilante suministrada desde la unidad de ajuste de velocidad; y una unidad de transmisión de energía que carga corriente en el suministro de energía múltiple veces de acuerdo a un estado de conducción de la pluralidad de conexiones de la unidad de conexión y descarga la corriente cargada al momento de suministrar la corriente descargada a la batería.

La pluralidad de conexiones que configuran la unidad de conexión puede ser conducido por la señal eléctrica auto-oscilante de la unidad de ajuste de velocidad que tiene un tiempo de diferencia entre estos.

La unidad de transmisión de energía puede incluir: un primer un primer campo transistor de efecto (FET) que es conducido por una señal de conexión a través de una primera conexión de la unidad de conexión para formar un circuito cerrado para cargar primeramente la energía eléctrica del suministro de energía en un condensador y es conducido por una señal de conexión a través de una segunda conexión de la . unidad de conexión y un condensador para formar un circuito cerrado para que, en segundo lugar, se cargue el suministro eléctrico del suministro de energía en el condensador; un segundo FET que es conducido por una señal de conexión a través de una tercera conexión de la unidad de conexión para formar un circuito cerrado para, en tercer lugar, cargar la energía eléctrica del suministro de energía en el condensador; y un tercer FET que es conducido por la señal de conexión a través de una cuarta conexión de la unidad de conexión para formar un circuito cerrado que se conecta entre el condensador y la batería y entre la batería y el suministro de energía.

Las conexiones de la unidad de conexión pueden ser conducidas de forma repetida teniendo una diferencia de tiempo entre estos, para que se repita el proceso de realización de carga tres veces y la realización de descarga una vez. El condensador puede ser un condensador electrolítico.

Por lo tanto, de acuerdo a la presente invención, la carga es realizada de forma satisfactoria tanto en el estado de carga inicial y después del estado de carga media, haciendo posible reducir el tiempo de carga, la corriente es suministrada constantemente a la batería a través de la operación de conexión que tiene una diferencia de tiempo para controlar la carga y descarga, por lo que hace posible inducir la carga de alta eficiencia y la reducción del tiempo de descarga y reducir el daño generado en el lado del suministro debido a la carga de 50% o más.

Particularmente, la presente invención puede contener el mismo efecto como el efecto anteriormente mencionado, incluso en el caso de la carga de energía en una batería que tiene una capacidad veinte veces mayor que la energía del lado de suministro.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Los anteriores y otros objetivos, características y ventajas de la presente invención llegaran a ser aparentes a partir de la siguiente descripción de las representaciones preferentes determinadas en conjunto con los dibujos que la acompañan, en las que: La Fig. 1 es un diagrama de circuito de carga de una batería cargada en un esquema de carga general; La Fig. 2 es una vista esquemática del aparato de carga de alta eficiencia que utiliza un dispositivo de conexión y de carga/descarga de acuerdo a la presente invención; y La Fig. 3 es una vista que ilustra un principio de operación de un condensador electrolítico.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN En lo sucesivo, las representaciones preferentes de la presente invención a continuación serán descritas en detalle con referencia a los dibujos que la acompañan.

La Fig. 2 es una vista esquemática de un aparato de carga de alta eficiencia que utiliza un dispositivo de conexión y de carga/descarga de acuerdo a la presente invención. El aparato de carga de alta eficiencia se configura para incluir un suministro de energía 10 que es una fuente para suministrar electricidad para carga, una unidad de ajuste de velocidad 20 que establece una frecuencia de oscilación y salida de una señal eléctrica auto-oscilante que tiene una frecuencia correspondiente a la frecuencia de oscilación, una unidad de conexión 30 que tiene una pluralidad de conexiones S1 a S4 las cuales son conducidas mediante la señal eléctrica auto-oscilante suministrada desde la unidad de ajuste de velocidad 20, y una unidad de transmisión de energía 40 que carga corriente en el suministro de energía 10 múltiples veces de acuerdo al estado de conducción de la pluralidad de conexiones S1 a S4 de la unidad de conexión 30 y descargar la corriente cargada al momento de suministrar la corriente descargada a la batería 50.

Aquí, la pluralidad de conexiones S1 a S4 que configuran la unidad de conexión 30 puede ser conducida por la frecuencia de la señal eléctrica auto-oscilante suministrada desde la unidad de ajuste de velocidad 20 que tiene una diferencia de tiempo entre estos.

Además, la unidad de transmisión de energía 40 incluye una primer campo transistor de efecto (FET) T1 que es conducido por una señal de conexión a través de una primera conexión S1 de la unidad de conexión 30 para formar un circuito cerrado para primeramente cambiar la energía eléctrica del suministro de energía 10 en un condensador C2 y es conducido por una señal de conexión a través de una segunda conexión S2 de la unida de conexión 30 y un condensador C1 para formar un circuito cerrado para, en segundo lugar, cargar la energía eléctrica del suministro de energía 10 en el condensador C2, un segundo FET T2 que es conducido por una señal de conducción a través de una tercera conexión S3 de la unidad de conexión 30 para formar un circuito cerrado para en tercer lugar cargar la energía eléctrica del suministro de energía 10 en el condensador C2, y un tercer FET T3 que es conducido por una señal de conexión a través de una cuarta conexión S4 de la unidad de conexión 30 para formar un circuito cerrado que se conecta entre el condensador C2 y la batería 50 y entre la batería 50 y el suministro de energía 10.

Además, las conexiones S1 a S4 de la unidad de conexión 30 son conducidas repetidamente teniendo una diferencia de tiempo entre estas, para que se repita la realización de carga tres veces y la realización de descarga una vez. Como el condensador C2, un condensador electrolítico puede ser utilizado.

En lo sucesivo, una operación de acuerdo a la representación ejemplar de la presente invención, es decir, un proceso de energía de carga en una batería descargada 50 en un vehículo o similares, será descrita.

En el caso en que la batería este completamente descargada 50 en el vehículo o similares, es cargada con electricidad, se requiere realizar efectivamente la carga mientras que es menos afectada por el potencial reducido de la batería 50. Para este fin, como se muestra en la Fig. 2, el segundo y tercer FET T2 y T3 sirve como un elemento de conexión, son utilizado para formar el circuito cerrado que se conecta entre el suministro de energía 10 y la batería 50, por lo que hace posible la salida de fuerza de carga. En otras palabras, cuando el suministro eléctrico del suministro de energía 10 se suministra, la unidad de ajuste de velocidad 20 y la unidad de conexión 30 primero son operados para operar la pluralidad de FETs T1 a T3 que configuran la unidad de transmisión de energía 40, de tal forma que una carga de inicio no se genere de forma inesperada.

Más específicamente, la unidad de ajuste de velocidad ajuste de velocidad 20 que recibe la energía eléctrica del suministro de energía 10 transfiere la señal eléctrica auto-oscilante que tiene un conjunto de velocidades, es decir, un conjunto de frecuencias a la unidad de conexión 30. La pluralidad de conexiones S1 a S4 de la unidad de conexión 30 son secuencialmente conducidas por la señal eléctrica auto-oscilante suministrada desde la unidad de ajuste de velocidad 20.

Primero, en el caso en el que la primera conexión S1 de la unidad de conexión 30 es conducida para aplicar la señal de conexión a una puerta G del primer FET T1 a través de un resistor R1 , la corriente fluye desde un desagüe D del primer FET T1 a una fuente S del mismo para que de este modo sea cargado en el condensador C2.

Posteriormente, ya sea en el caso en el que la segunda conexión S2 de la unidad de conexión se regresa a su estado original y la segunda conexión S2 es conducida, se realiza la operación anteriormente mencionada. En este caso, el condensador C1 conectado a la segunda conexión 52 es para el suministro de energía que tiene más formas de onda que las comparadas al caso en que la primera conexión S1 es conducida, de este modo se carga la energía en el condensador C2.

Aquí el principio de operación del condensador C2, es decir, el condensador electrolítico será descrito. Como se muestra en la FIG. 3(a), en el caso en que las cargas eléctricas residuales no se presenten y se palique voltaje en un estado de no-carga, se genera la carga repentina, de este modo se daña el lado del suministro. Como se muestra en la FIG. 3(B), en el caso en que las cargas eléctricas residuales se presenten, de este modo se hace posible aliviar el lado de carga eléctrica al lado de suministro. En el caso en que muchas cargas eléctricas residuales se presenten como se muestra en la FIG. 3 (c), el daño de carga disminuye en proporción a las cargas eléctricas residuales.

Existe la necesidad de aliviar el daño de carga al momento de la carga inicial repentina utilizando una función de carga repentina de un condensador electrolítico general descrito anteriormente con referencia a las FIGS. 3 (a) a (C). Para este fin, como se muestra en la Fig. 2, el condensador C2 descargado a través del tercer FET T3 acomoda la corriente residual y carga la tercera conexión S3 del estado de la FIG. 3(b). La energía eléctrica es transmitida para permitir al tercer FET T3 ser conectado para descargar cargas electrificadas del condensador C2, a fin de que el condensador C2 y el tercer FET T3 sean responsables de un efecto de carga eléctrica. Por lo que, el aparato de carga de alta eficiencia de acuerdo a la presente invención pueda realizar constantemente la carga sin afectar el suministro de energía y sin ser afectado por el estado de la batería 50.

Además, el segundo FET T2 que es conducido por la señal de conexión a través de la tercera conexión S3 de la unidad de conexión 30 también realiza la operación de carga de un tercer paso que sigue los dos pasos descritos anteriormente. En este caso, la corriente es cargada en la batería 50 a algún grado a través de un diodo D cargando la atracción del condensador C2. Sin embargo, un lado negativo (-) de la batería 50 no mantiene un estado de carga y la corriente electrificada del condensador C2 también mantiene un estado en que no llega a ser un estado de plena carga. En este estado, tan pronto como el tercer FET T3 es conducido por la señal de conexión suministrada a través de la cuarta conexión S4 de la unidad de conexión, el suministro de energía 10 y el lado negativo de la batería 50 se conecta a cada uno para cargar el condensador C2, a fin de que la descarga del condensador C2 y la carga de la batería 50 se realicen de forma simultanea.

Aquí, la razón por la que la energía eléctrica se carga repetidamente en el condensador C2 mediante los tres pasos a través de las tres conexiones S1 a S3 es que el condensador electrolítico manufacturado utilizando un material electrólito, es decir, el condensador C2 tiene una capacidad de descarga y carga instantánea. Además, a fin de resolver el problema de que el daño se genera en el lado de suministro a una carga instantánea, el condensador C2 acomoda la corriente residual después de la descarga al conducir el tercer FET T3 y para que sea primeramente cargado con una pequeña cantidad de corriente sin impacto, compensando así un impacto inicial.

Por lo que, con el aparato de carga de acuerdo a la presente invención, una corriente de impulso se suministra a través de la operación de conexión contando para minimizar la interferencia contraelectromotriz con las cargas eléctricas ya cargada en la batería, de este modo se hace posible obtener eficiencia de carga excelente y estable desde el inicio de la carga hasta el final de la carga.

Mientras que la presente invención ha sido descrita con referencia a las representaciones preferentes, será entendido por aquellos expertos en el arte que se pueden hacer diversas modificaciones y variaciones en la misma sin apartase del ámbito de la presente invención definida en las reivindicaciones anexas.

Claims (5)

REIVINDICACIONES Lo que se reclama es:

1. Un aparato de carga de alta eficiencia, que comprende: un suministro de energía que es una fuente para suministrar electricidad para cargar; una unidad de ajuste de velocidad que ajusta la frecuencia de oscilación y la salida de una señal eléctrica auto-oscilante que corresponde a la frecuencia de oscilación; una unidad de conexión que tiene una pluralidad de conexiones que son conducidas por la señal eléctrica auto-oscilante suministrada desde la unidad de ajuste de velocidad; y una unidad de transmisión de energía que carga corriente en el suministro de energía múltiples veces de acuerdo al estado de conducción de la pluralidad de las conexiones de la unidad de conexión y corriente de carga y descarga al momento de suministrar la corriente de descarga a la batería.

2. El aparato de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado porque la pluralidad de conexiones que configuran la unidad de conexión son conducidas por la señal eléctrica auto-oscilante de la unidad de ajuste de velocidad que tienen un tiempo de diferencia entre estos.

3. El aparato de acuerdo a la reivindicación 1 , caracterizado porque la unidad de transmisión de energía comprende: un primer campo transistor de efecto (FET) el cual es conducido por una señal de conexión a través de una primera conexión de la unida de conexión para formar un circuito cerrado para primeramente cargar la energía eléctrica del suministro de energía en un condensador y es conducido por una señal de conexión a través de una segunda conexión d la unidad de conexión y un condensador para formar un circuito cerrado para, en segundo lugar, cargar la energía eléctrica del suministro de energía en el condensador; un segundo FET el cual es conducido por una señal de conexión a través de una tercera conexión de la unidad de conexión para formar un circuito cerrado para, en tercer lugar, cargar la energía eléctrica del suministro de energía en el condensador; y un tercer FET el cual es conducido por una señal de conexión a través de una cuarta conexión de la unidad de conexión para formar un circuito cerrado que se conecta entre el condensador y la batería y entre la batería y el suministro de energía.

4. El aparato de acuerdo a la reivindicación 3, caracterizada por que las conexiones de la unidad de conexión que son conducidas repetidamente tienen un tiempo de diferencia entre estas, a fin de que se repita el proceso para realizar la carga tres veces y la descarga una vez para cargar la energía eléctrica del suministro de energía en la batería.

5. El aparato de acuerdo a la reivindicación 3, caracterizado porque el condensado es un condensador electrolítico.