RU151747U1 - ACCUMULATOR CONTROL MODULE BASED ON SUPERCAPACITORS - Google Patents

ACCUMULATOR CONTROL MODULE BASED ON SUPERCAPACITORS Download PDF

Info

Publication number
RU151747U1
RU151747U1 RU2014154640/93U RU2014154640U RU151747U1 RU 151747 U1 RU151747 U1 RU 151747U1 RU 2014154640/93 U RU2014154640/93 U RU 2014154640/93U RU 2014154640 U RU2014154640 U RU 2014154640U RU 151747 U1 RU151747 U1 RU 151747U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
discharge
module according
key
transistor
Prior art date
Application number
RU2014154640/93U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эскандер Алимович Бекиров
Эскандер Айдерович Эбубекиров
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского"
Priority to RU2014154640/93U priority Critical patent/RU151747U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU151747U1 publication Critical patent/RU151747U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

1. Модуль управления аккумулирующим устройством на базе суперконденсаторов, включающий устройство сравнения, выполненное на компараторе, и силовой ключ, отличающийся тем, что содержит он блок определения «заряд-разряд» суперконденсатора (СК), фиксатор «заряд-разряд» СК, блок формирования заряда СК, блок формирования разряда СК, ключ заряда СК, ключ разряда СК и два силовых ключа заряда и разряда СК.2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что блок определения «заряд-разряд» СК выполнен на двух компараторах, реализованных на сдвоенном операционном усилителе.3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что фиксатор «заряд-разряд» СК выполнен на D-триггере.4. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования заряда СК выполнен на двух логических элементах И.5. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования разряда СК выполнен на логическом элементе И.6. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что ключ заряда СК выполнен на транзисторе, нагрузкой которого является оптопара.7. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что ключ разряда СК выполнен на транзисторе, нагрузкой которого является оптопара.8. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что силовые ключи заряда и разряда СК выполнены на полевых транзисторах МОП-структуры.1. The control module of the storage device based on supercapacitors, including a comparator made on a comparator, and a power switch, characterized in that it contains a charge-discharge determination unit of a supercapacitor (SC), a charge-discharge lock of an SC, a forming unit SC charge, SC discharge generating unit, SC charge key, SC discharge key and two power keys of the charge and discharge SK.2. The module according to claim 1, characterized in that the SC charge-discharge determination unit is made on two comparators implemented on a dual operational amplifier. The module according to claim 1, characterized in that the SC charge-discharge lock is made on a D-trigger. The module according to claim 1, characterized in that the SC charge forming unit is made on two I.5 logic elements. The module according to claim 1, characterized in that the block for forming the discharge of the SC is made on a logical element I.6. The module according to claim 1, characterized in that the IC charge key is made on a transistor, the load of which is an optocoupler. 7. The module according to claim 1, characterized in that the SC discharge key is made on a transistor, the load of which is an optocoupler. The module according to claim 1, characterized in that the power keys of the charge and discharge of the SC are made on field-effect transistors of the MOS structure.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам управления накопителями электрической энергии, и может быть использована при создании аккумулирующих источников вторичного электропитания на базе суперконденсаторов.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to control devices for electric energy storage devices, and can be used to create accumulating secondary power sources based on supercapacitors.

В настоящее время широкое применение находят суперконденсаторы - высокомощные электрические конденсаторы, способные принимать подзаряд очень быстро и также быстро высвобождать накопленную энергию.Currently, supercapacitors are widely used - high-power electric capacitors that can take charge very quickly and also quickly release stored energy.

Основные преимущества суперконденсаторов (далее по тексту - СК) заключаются в большом электроемкости при малых габаритах, а также в крайне малом значении эквивалентного последовательного сопротивления.The main advantages of supercapacitors (hereinafter referred to as SC) are the large electric capacitance at small dimensions, as well as the extremely small value of the equivalent series resistance.

В результате при больших импульсных разрядных токах основную роль играет резистивная составляющая общего сопротивления конденсаторов, а при малых импульсных токах большой продолжительности - емкисна составляющая.As a result, for large pulsed discharge currents, the main role is played by the resistive component of the total resistance of the capacitors, and for small pulsed currents of long duration, the capacitive component.

Поэтому при работе с большими импульсами тока следует применять суперконденсаторы с малым эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПО), а при работе с малыми токами - конденсаторы большой емкости.Therefore, when working with large current pulses, supercapacitors with a small equivalent series resistance (EPO) should be used, and when working with small currents, large capacitors.

При разряде СК на нагрузку первичное напряжение падает на величину Ur (влияние ЭПО), после чего разрядная кривая принимает вид экспоненты.When a SC discharges to a load, the primary voltage drops by the value of Ur (the influence of EPO), after which the discharge curve takes the form of an exponent.

При соединении аккумуляторной батареи (далее по тексту - АБ) с СК аккумулятор запасает намного больше энергии, чем конденсатор, его последовательное сопротивление потерь также намного выше. СК берет на себя часть нагрузки, ограничивая максимальный ток и продлевая тем самым жизнь АБ.When connecting the battery (hereinafter referred to as AB) with the SC, the battery stores much more energy than the capacitor, its series loss resistance is also much higher. SK takes on part of the load, limiting the maximum current and thereby prolonging the life of the battery.

Известный "Устройство управления импульсным стабилизатором" (Патент Украины №63727, МПК-7 G05F 1/56, H02M 3/335, H02M 7/00, Бюл. №1, 2004 р.), Недостатком которого является сложная схемотехника устройства не позволяет, к тому же реализовать необходимый алгоритм работы устройства.The well-known "Control device of a pulse stabilizer" (Patent of Ukraine No. 63727, MPK-7 G05F 1/56, H02M 3/335, H02M 7/00, Bull. No. 1, 2004), the disadvantage of which is the complex circuitry of the device does not allow, In addition, implement the necessary algorithm for the operation of the device.

Известен также "Устройство управления многофункционального преобразователя напряжения" (Патент Украины №9031, МПК-7 G05F 1/56, H02M 3/335, H02M 7/00, БИ-9-2005 р.), Недостатком которой является сложная схема устройства.Also known is the "Control device of a multifunctional voltage converter" (Ukrainian Patent No. 9031, MPK-7 G05F 1/56, H02M 3/335, H02M 7/00, BI-9-2005 p.), The disadvantage of which is the complex circuit of the device.

Наиболее близким по технической сущности и результата, что достигается, и выбранным в качестве прототипа является "Модуль управления коммутатором нагрузок солнечных батарей" (Патент Украины №45368, МПК-8 G05F 1/56, H02M 3/335, H02M 7/00, БИ-21-2009 р.), что включает устройство сравнения (УС), выполненное на компараторе и первый предварительный усилитель (ППУ), при этом дополнительно введений второй предварительный усилитель (ВПУ) и блок коммутации (БК), при этом оба предыдущих усилителя и первый и второй выходные ключи выполнены в виде блока предварительных усилителей с выходными ключами, а БК выполнен в виде транзисторной логической схемы, входи которой подключены в плюсовым выводам солнечной батареи (СБ) и аккумуляторной батареи (АБ), а выход подключен к нагрузке, кроме того, БППзВК выполнен на транзисторах, при этом на базу ППУ подается сигнал "заряд АБ", а на базу ВПУ подается сигнал "Импульсный стабилизатор напряжения "(" ИСН "), причем в коллекторные цепи ППУ и ВПУ включены соответственно делители напряжения на двух резисторах, а базовые цепи выходных ключей подключены к средним точкам соответствующих делителей резисторов напряжения, кроме того, эмиттер первого выходного ключа подключен к входу "ИСН", а коллектор другого выходного ключа через развязывающий диод подает «+» СБ на силовой ключ БК, а прямой вход компаратора УС через делитель на резисторе и стабилитроне подключен к «+» АБ, а инверсный вход компаратора через делитель напряжения подключен в «+» СБ, при этом выход УС подключен к входу БК управляющей при этом БК выполнен на четырех транзисторах и логическом инверторе и четырех решающих диодах, вход БК, при этом управляющая подключен к выходу компаратора УС, сигнал с которого поступает на базу первого транзистора, управляющего коллектор которого соединен с базой первого коммутатора, подключаемый «+» ИСН через развязывающий диод к нагрузке, кроме того, сигнал с выхода компаратора УС через логический инвертор поступает на базу другого транзистора, управляющего коллектор которого соединен с базой другого коммутатора, подключаемый «+» СБ или АБ через развязывающий диод к нагрузке.The closest in technical essence and the result that is achieved, and selected as a prototype, is the "Solar Battery Load Switch Management Module" (Ukrainian Patent No. 45368, MPK-8 G05F 1/56, H02M 3/335, H02M 7/00, BI -21-2009 p.), Which includes a comparator (US) made on a comparator and a first pre-amplifier (PPU), with additional introductions of a second pre-amplifier (VPU) and a switching unit (BC), with both previous amplifiers and the first and second output keys are made in the form of a block of pre-amplifiers Iteli with output keys, and the BC is made in the form of a transistor logic circuit, the inputs of which are connected to the positive terminals of the solar battery (SB) and the battery (AB), and the output is connected to the load, in addition, the BPPzVK is made on transistors, while on the base PPU receives the “charge AB” signal, and the signal “Pulse Voltage Stabilizer” (“ISN”) is applied to the base of the switchgear; moreover, voltage dividers on two resistors are included in the collector circuits of the switchgear and the switchgear respectively, and the base circuits of the output switches are connected to the midpoints respectively voltage dividers, in addition, the emitter of the first output key is connected to the input "ISN", and the collector of the other output key through the decoupling diode supplies "+" SB to the power key BC, and the direct input of the comparator US through the divider on the resistor and zener diode is connected to “+” AB, and the inverse input of the comparator through the voltage divider is connected to “+” SB, while the output of the DC is connected to the input of the control BC while the BC is made up of four transistors and a logical inverter and four decision diodes, the input is BC, while the control it is connected to the output of the comparator DC, the signal from which goes to the base of the first transistor, the control collector of which is connected to the base of the first switch, the “+” ISN is connected to the load through the decoupling diode, in addition, the signal from the output of the comparator via the logical inverter is sent to the base of another a transistor, the control collector of which is connected to the base of another switch, connected by a “+” SB or AB through a decoupling diode to the load.

Недостатками прототипа являются сложные функциональная и принципиальная схемы устройства.The disadvantages of the prototype are complex functional and circuit diagrams of the device.

Задачей полезной модели является разработка новой схемотехники модуля управления аккумулирующим устройством на базе суперконденсаторов с достижением технического результата - упрощение схемотехники устройства.The objective of the utility model is the development of new circuitry for the control module of the storage device based on supercapacitors with the achievement of a technical result - simplification of the circuitry of the device.

Поставленная задача решается тем, что в "Модуль управления аккумулирующим устройством на базе суперконденсаторов ", включающий устройство сравнения, выполнен на компараторе, и силовой ключ, является блок определения "заряд-разряд" суперконденсатора (СК), фиксатор "заряд-разряд" СК, блок формирования заряда СК, блок формирования разряда СК, ключ заряда СК, ключ разряда СК и два силовых ключа заряда и разряда СК, причем блок определения "заряд-разряд" СК выполнен на двух компараторах, реализованных на сдвоенном операционном усилителе, фиксатор "заряд-разряд" СК выполнен на D-триггере, блок формирования заряда СК выполнен на двух логических элементах "и", блок формирования разряда СК выполнен на логическом элементе "и", ключ заряда СК выполнен на транзисторе, нагрузкой которого является оптопара, ключ разряда СК выполнен на транзисторе, нагрузкой которого является оптопара, а силовые ключи заряда и разряда СК выполнены на полевых транзисторах МОП-структуры.The problem is solved in that in the "Control module for the storage device based on supercapacitors", including the comparison device, is made on the comparator, and the power switch is the charge-discharge determination unit of the supercapacitor (SC), the charge-discharge lock of the SC, SK charge generating unit, SK discharge generating unit, SK charge key, SK discharge key and two power charge and SK discharge keys, the SK charge-discharge determining unit being made on two comparators implemented on a dual operational amplifier, a latch The SC “charge-discharge” is made on the D-trigger, the SC charge-forming unit is made on two logical elements “and”, the SC-discharge-forming unit is made on the “and” logical element, the SC charge key is made on a transistor, the load of which is an optocouple, the key the SC discharge is performed on a transistor, the load of which is an optocoupler, and the power keys of the charge and discharge of the SC are made on field-effect transistors of the MOS structure.

Новым в устройстве, заявляется, является новая схемотехника построения модуля управления аккумулирующим устройством на базе суперконденсаторов за счет введения новых элементов и связей между ними, позволяет решить задачу, поставленную в данной полезной модели, с достижением технического результата - упрощение схемотехники устройства.New in the device, it is claimed, is a new circuitry for constructing a control module for an accumulating device based on supercapacitors by introducing new elements and the connections between them, it allows us to solve the problem posed in this utility model, while achieving a technical result - simplifying the circuitry of the device.

Существенными признаками устройства, заявляемого совпадающими с прототипом, являются следующие признаки:Salient features of the device, claimed to coincide with the prototype, are the following features:

- Устройство сравнения, выполнен на компараторе;- Comparison device, made on a comparator;

- силовой ключ.- power key.

Отличительными от прототипа существенными признаками устройства заявляется, являются следующие признаки:Distinctive features of the prototype, the essential features of the device are claimed to be the following features:

- Блок определения "заряд-разряд" СК;- Unit for determining the "charge-discharge" SC;

- Фиксатор "заряд-разряд" СК;- Lock "charge-discharge" SK;

- Блок формирования заряда СК;- Block charge formation SK;

- блок формирования разряда СК;- block forming the discharge of the SC;

- Ключ заряда СК;- Key charge SC;

- Ключ разряда СК;- Key discharge SK;

- Два силовых ключи заряда и разряда СК.- Two power keys charge and discharge SK.

Частными отличительными от прототипа существенными признаками устройства, заявляемого есть следующие признаки:Private distinctive from the prototype of the essential features of the device, the claimed there are the following signs:

- Блок определения "заряд-разряд" СК выполнен на двух компараторах, реализованных на сдвоенном операционном усилителе;- The SC “charge-discharge” determination unit is made on two comparators implemented on a dual operational amplifier;

- Фиксатор "заряд-разряд" СК выполнен на D-триггере;- Lock "charge-discharge" SK made on the D-trigger;

- Блок формирования заряда СК выполнен на двух логических элементах "И";- Block charge formation SK made on two logical elements "And";

- блок формирования разряда СК выполнен на логическом элементе "и";- the block forming the discharge of the SC is made on the logical element "and";

- Ключ заряда СК выполнен на транзисторе, нагрузкой которого является оптопара;- The SC charge key is made on a transistor, the load of which is an optocoupler;

- Ключ разряда СК выполнен на транзисторе, нагрузкой которого является оптопара;- The discharge key SK is made on a transistor, the load of which is an optocoupler;

- Силовые ключи заряда и разряда СК выполнены на полевых транзисторах МОП-структуры.- Power keys of the charge and discharge of the SC are made on field-effect transistors of the MOS structure.

Между существенными признаками полезной модели заявляемого и техническим результатом, который достигается, существует следующий причинно-следственная связь.Between the essential features of the utility model of the claimed and the technical result, which is achieved, there is the following causal relationship.

Действительно, новая схемотехника предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет значительно упростить устройство и, за счет этого, повысить надежность его работы и снизить материальные затраты при тиражировании данного устройства.Indeed, the new circuitry of the proposed device in comparison with the prototype can significantly simplify the device and, due to this, increase the reliability of its work and reduce material costs when replicating this device.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническими источниками информации, с выявлением источников, содержащих информацию об аналогах технического решения, которое заявляется, позволяет установить, что заявителем не обнаружены полные аналоги, которые характеризуются всей совокупности признаков, идентичной всем существенным признакам заявленного устройства, указанных в формуле полезной модели.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, with the identification of sources containing information about analogues of the technical solution that is claimed, makes it possible to establish that the applicant has not found complete analogues that are characterized by the entire set of features identical to all essential the features of the claimed device specified in the formula of the utility model.

Поэтому можно утверждать, что полезная модель, заявляется, соответствует условию патентоспособности по критерию "новизна".Therefore, it can be argued that the utility model, it is claimed, meets the condition of patentability by the criterion of "novelty."

Кроме того, данная полезная модель промышленно применима, так как техническое решение, заявляется, позволяет использовать его при разработке и изготовлении источников вторичного электропитания на базе солнечных батарей (СБ), суперконденсаторов (СК) и акумулярних батарей (АБ).In addition, this utility model is industrially applicable, as the technical solution, it is claimed, allows it to be used in the development and manufacture of secondary power sources based on solar batteries (SB), supercapacitors (SC) and accumulator batteries (AB).

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, заявляется; на фиг. 2 изображена принципиальная электрическая схема заявляемого устройства.In FIG. 1 shows a block diagram of a device, is claimed; in FIG. 2 shows a circuit diagram of the inventive device.

Устройство, заявляется, состоит из следующих основных блоков, непосредственно связанных друг с другом:The device, it is claimed, consists of the following main blocks directly connected to each other:

- Блок определения "заряд-разряд" СК (далее по тексту - БО "З-Р");- Unit for determining the "charge-discharge" SC (hereinafter - BO "ZR");

- фиксатор "заряд-разряд" СК (далее по тексту - Ф "З-Р");- SC "charge-discharge" lock (hereinafter - Ф "З-Р");

- Блок формирования заряда СК (далее по тексту - БФ "З");- Block charge formation SK (hereinafter - BF "Z");

- Блок формирования разряда СК (далее по тексту - БФ "Р");- Block forming the discharge SK (hereinafter - BF "R");

- Ключ заряда СК (далее по тексту кл "З");- Key charge SC (hereinafter referred to as cl "Z");

- Ключ разряда СК (далее по тексту кл "Р");- SK discharge key (hereinafter referred to as "R" key);

- силовые ключи заряда и разряда СК.- power keys charge and discharge SK.

БО "З-Р" СК выполнен на двух компараторах DA 1-1 и DA 1-2, реализованных на сдвоенном операционном усилителе.BO "ZR" SK is made on two comparators DA 1-1 and DA 1-2, implemented on a dual operational amplifier.

Ф "З-Р" СК выполнен на D-триггере DD 1-1.Ф "З-Р" СК made on the D-trigger DD 1-1.

БФ "З" СК выполнен на двух логических элементах "И": DD 2-1 и DD 2-2. 5 БФ "Р" СК выполнен на логическом элементе "и" DD 2-3.BF "Z" SK is made on two logical elements "AND": DD 2-1 and DD 2-2. 5 BF "R" SC is made on the logical element "and" DD 2-3.

Кл "З" СК выполнен на транзисторе VT 3, нагрузкой которого является оптопара АОТ 1-1.C "Z" SC is made on a transistor VT 3, the load of which is an AOT 1-1 optocoupler.

Кл "Р" СК выполнен на транзисторе VT 4, нагрузкой которого является оптопара АОТ 2-1.CL "R" SC is made on a transistor VT 4, the load of which is an AOT 2-1 optocoupler.

Силовые ключи заряда VT2 и разряда VT1 СК выполнены на полевых транзисторах МОП-структуры. Рассмотрим подробнее заявляемое устройство.Power keys of charge VT2 and discharge VT1 SK are made on field-effect transistors of the MOS structure. Consider the claimed device in more detail.

Импульсный стабилизатор напряжения (ИСН) стабилизирует напряжение, поступающей из солнечных батарей и обеспечивает стабильным напряжением питания схему устройства и СК.The pulse voltage stabilizer (ISN) stabilizes the voltage coming from the solar panels and provides a stable supply voltage to the device circuit and the IC.

БО "З-Р" содержит источник стабильной опорного напряжения параметрического типа, состоящий из стабилитрона VD2 (КС 175А) и балластного резистора R9, двух компараторов DA1-1 и DA1-2 на основе операционных усилителей, определяющие состояние "заряд-разряд "СК.BO "ZR" contains a source of stable reference voltage of parametric type, consisting of a Zener diode VD2 (KS 175A) and a ballast resistor R9, two comparators DA1-1 and DA1-2 based on operational amplifiers that determine the state of the charge-discharge SC.

Ф "З-Р" выполнен на D-триггере DD1, работающий в режиме RS-триггера с начальной установкой по цепи С1, R7, R8. При включении отрицательным спадом напряжения триггер DD1 устанавливается в состояние заряженного СК.Ф "З-Р" is made on the D-trigger DD1, operating in the RS-trigger mode with the initial installation on the C1, R7, R8 circuit. When turned on by a negative voltage drop, trigger DD1 is set to a charged SC state.

Если СК разряжен, отрицательным фронтом с выхода компаратора DA1-2 он устанавливается в нужное состояние.If the SC is discharged, the negative edge from the output of the comparator DA1-2 it is set to the desired state.

Далее состояние триггера DD1 зависит от перепадов напряжения на выходах компараторов DA1-1 и DA1-2, таким образом триггер DD1 фиксирует заряженный СК или нет. Если конденсатор СКУ заряжен, то с выхода "Р" триггера DD1 логическая "1" поступает на БФ "Р".Further, the state of the trigger DD1 depends on the voltage drops at the outputs of the comparators DA1-1 and DA1-2, so the trigger DD1 detects a charged SC or not. If the capacitor SKU is charged, then from the output "P" of the trigger DD1 logical "1" is fed to the BF "R".

БФ "Р" собран на DD2-1, DD2-2 и, при поступлении на его вход "2" логической "1" от коммутатора нагрузок (условно не показан), на выходе "С" DD2-1 появляется сигнал логического "0".BF "R" is assembled on DD2-1, DD2-2 and, when logic "1" is supplied to its input "2" from the switchboard of loads (not shown conditionally), the logical "0" signal appears at the output "C" of DD2-1 .

Этот сигнал поступает на входы 5 и 6 DD2-2, с выхода "4" которого логическая "1" через базовый делитель R12 и R13 поступает на ключевой транзистор VT3, через балластный резистор R14 включает светодиод оптронные пары AOT-1.This signal is fed to inputs 5 and 6 of DD2-2, from the output "4" of which logical "1" is supplied through the base divider R12 and R13 to the key transistor VT3, through the ballast resistor R14 it turns on the AOT-1 optocoupler LED.

При этом открывается составлен фототранзистор этой оптопары и на вход силового ключа разряда VT1 поступает потенциал - 15 В, который открывает силовой ключ разряда VT1 и СКУ разряжается в нагрузку.At the same time, a phototransistor of this optocoupler is opened and a potential of 15 V is supplied to the input of the power key of discharge VT1, which opens the power switch of discharge VT1 and the control switch is discharged to the load.

Сопротивление R11 является нагрузкой составного транзистора оптопары.The resistance R11 is the load of the composite transistor of the optocoupler.

Когда Ф "З-Р" выполнен на D-триггере DD1, переходит в состояние "С", на входе DD2-3 появляется сигнал логической "1" и, при поступлении от коммутатора нагрузок (условно не показан) также сигнала логической "1", по линии "С" (заряд) на выходе DD2-3 ("10") появляется логический "0", и на выходе "4" DD2-2 также присутствует сигнал логического "0" и ключ VT2 закрывается, при этом транзистор VT4 закрывается и через AOT2 открывается транзистор VT1, включая в режим заряда конденсатор СКУ.When Ф "З-Р" is executed on the D-flip-flop DD1, it goes into the state "C", a logical "1" signal appears at the input DD2-3 and, when the loads from the switch (conditionally not shown) also a logical "1" signal , on the line "C" (charge) at the output DD2-3 ("10"), a logical "0" appears, and at the output "4" DD2-2 there is also a logic signal "0" and the key VT2 is closed, while the transistor VT4 it closes and through AOT2 transistor VT1 opens, turning on the SCU capacitor in charge mode.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Для стабилизации выходного напряжения СБ служит ИСН, с выхода которого в устройство поступает два напряжения: основная 15В и вспомогательная -15В для питания устройства зарядки СК.To stabilize the output voltage of the SB, an ISN is used, from the output of which two voltages enter the device: the main one is 15V and the auxiliary one is -15V to power the charging device SK.

На каждом СК присутствует соответствующая только ему напряжение заряда, поэтому на каждый СК должна подаваться своя напряжение заряда.Each SC has a charge voltage corresponding only to it; therefore, each SC must have its own charge voltage.

Итак, каждый СК должен быть оснащен своим модулем управления аккумулирующим устройством, которое осуществляет контроль "заряд" - "разряд" СК, схема которого приведена на фиг. 2.So, each SC should be equipped with its own control module for the accumulating device, which monitors the “charge" - "discharge" of the SC, the circuit of which is shown in FIG. 2.

Устройство заявляемого управляется от коммутатора управления выхода солнечных батарей (условно не показан).The inventive device is controlled from a solar output control switch (not conventionally shown).

При первом включении Ф "З-Р" на D-триггере DD1 устанавливается в исходное состояние "СК разряжен" по цепочке С1, R8, R7, при этом на "O''-вход DD1 присутствует логический "0". Если СК заряжен, то отрицательным фронтом с выхода DA1-1 он устанавливается в положение готовности к разряду.When F-Z-P is turned on for the first time, on the D-flip-flop, DD1 is set to the initial state “IC is discharged” along the C1, R8, R7 chain, and there is a logical “0” on the “O” 'input DD1. If the IC is charged, then the negative edge from the output DA1-1, it is set to the position ready for discharge.

БО "З-Р" состоит из двух пороговых элементов: элемент пороговый заряженного конденсатора и элемент разряженного конденсатора на операционных усилителях DA1-1 и DA1-2 соответственно, на один из входов которых представлена опорное напряжение, на другие входы подано напряжение от СК из делители напряжения R1, R2 и R3, R4 соответственно.BO "ZR" consists of two threshold elements: the threshold element of the charged capacitor and the element of the discharged capacitor on operational amplifiers DA1-1 and DA1-2, respectively, at one of the inputs of which the reference voltage is presented, the other inputs are supplied with voltage from the SC from the dividers voltage R1, R2 and R3, R4, respectively.

При равенстве этого напряжения, а именно эталонной (опорной) напряжения и напряжения "зарядов" или "разрядов" СК, на выходах DA1-1 или DA1-2 появляется отрицательный перепад напряжения.If this voltage is equal, namely, the reference (reference) voltage and the voltage of the "charges" or "discharges" of the SC, a negative voltage drop appears at the outputs DA1-1 or DA1-2.

Этот перепад и фиксирует Ф "З-Р" на D-триггере DD1, включенный в режиме RS-триггера, выдавая команды: заряженный конденсатор (на прямом выходе) и конденсатор разряжен (на инверсном выходе) сигнал логической "1" (+15В).This difference also fixes the “З-Р” on the D-trigger DD1, switched on in the RS-trigger mode, issuing the following commands: charged capacitor (at the direct output) and the capacitor is discharged (at the inverse output), the logical signal “1” (+ 15V) .

Команда СК "заряженный" поступает на вход логической схемы DD2-1, выполняющий функцию "И-НЕ". Если на втором входе DD2-1 также присутствует логическая "1" (т.е. поступил сигнал "разряд" от коммутатора нагрузки солнечной батареи), то на выходе DD2-1 появляется сигнал логического "0" (т.е. напряжение общего провода).The SK command “charged” is fed to the input of the logic circuit DD2-1, which performs the function “AND NOT”. If at the second input DD2-1 there is also a logical "1" (ie, a "discharge" signal was received from the solar battery load switch), then a logical "0" signal appears at the output of DD2-1 (i.e. the voltage of the common wire )

На логическом элементе DD1-2 это напряжение инвертируется, то есть становится логичной "1" и поступает через делитель на резисторах R12, R13 на базу VT3. Транзистор VT3 открывается, в результате чего светодиод оптронные пары АОТ 1 через балластный резистор R14 начинает светиться, вследствие этого открывается составной транзистор оптронные пары АОТ 1, при этом на затвор силового ключа VT2 подается потенциал -15В.On the logic element DD1-2, this voltage is inverted, that is, it becomes logical "1" and enters through the divider on resistors R12, R13 to the base VT3. The transistor VT3 opens, as a result of which the AOT 1 optocoupler LED through the ballast resistor R14 starts to glow, as a result of which the AOT 1 optocoupler coupled transistor opens, and a -15V potential is applied to the gate of the power switch VT2.

Силовой ключ на полевом транзисторе VT2 открывается и начинается разряд СКУ на нагрузку. СКУ разряжается до нижнего порога и с выхода DA1-2 отрицательным фронтом переключает Ф "З-Р" на D-триггере DD1 в другое устойчивое состояние (на прямом выходе появляется сигнал логического "0"), который сигнализирует о разряде СКУ и передает информацию в разряд СК следующем ячейки.The power switch on the field effect transistor VT2 opens and the discharge of the control switch to the load begins. SKU is discharged to the lower threshold and from the output DA1-2 with a negative edge switches Ф "З-Р" on the D-flip-flop DD1 to another stable state (a logical "0" signal appears on the direct output), which signals the discharge of the SKU and transmits the information to discharge SK next cell.

Силовой ключ VT2 закрывается.The power switch VT2 closes.

На логическом элементе DD2-3 появляется сигнал готовности к заряду СКУ: на инверсном выходе DD1-1 присутствует логическая "1" и при поступлении от коммутатора нагрузок солнечных батарей сигнала "заряд" (логической "1") на выходе DD2-3 появляется сигнал логического "0", который через делитель R15, R16 подается на базу транзистора VT4, который закрывается, при этом прекращается ток через светодиод в оптронные паре АОТ 2 и составной транзистор оптопары АОТ 2 закрывается.On the logic element DD2-3, a signal of readiness for charge of the control system appears: on the inverse output DD1-1 there is a logical "1" and when the signal "charge" (logical "1") comes from the switch of the solar cell loads, the logical signal appears on the output DD2-3 "0", which through the divider R15, R16 is supplied to the base of the transistor VT4, which is closed, while the current through the LED to the optocoupler couple AOT 2 stops and the composite transistor optocouple AOT 2 is closed.

На затворе VT1 появляется через буферный резистор R10 потенциал +15В. Полевой ключ открывается и начинается заряд СКУ.At the gate, VT1 appears through a buffer resistor R10 + 15V potential. The field key opens and the SKU charge begins.

После заряда СКУ, Ф "З-Р" на D-триггере DD1 переходит в другое устойчивое состояние и на прямом выходе DD1 появляется сигнал логической "1", на инверсном выходе DD1- сигнал логического "0", при этом информация о заряженный СКУ передается в следующую ячейку, и если в ней СК заряжен, то он начинает разряжаться. Далее процесс повторяется по всей цепочке до полных зарядов всех СК, а затем при необходимости и разрядов СК на нагрузку.After charging the ACS, the “Z-P” on the D-flip-flop DD1 switches to another stable state and a logical “1” signal appears on the direct output DD1, a logical “0” signal on the inverse output DD1, and information about the charged ACS is transmitted into the next cell, and if the IC is charged in it, then it starts to discharge. Next, the process is repeated throughout the chain to the full charges of all SCs, and then, if necessary, and SC discharges to the load.

На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод, что задача, поставленная в настоящий полезной модели - разработка новой схемотехники модуля управления аккумулирующим устройством на базе суперконденсаторов - выполнена с достижением технического результата -упрощение схемотехники устройства.Based on the foregoing, we can conclude that the task posed in this utility model - the development of new circuitry for the control module of the storage device based on supercapacitors - is achieved with the achievement of the technical result — simplification of the circuitry of the device.

Claims (8)

1. Модуль управления аккумулирующим устройством на базе суперконденсаторов, включающий устройство сравнения, выполненное на компараторе, и силовой ключ, отличающийся тем, что содержит он блок определения «заряд-разряд» суперконденсатора (СК), фиксатор «заряд-разряд» СК, блок формирования заряда СК, блок формирования разряда СК, ключ заряда СК, ключ разряда СК и два силовых ключа заряда и разряда СК.1. The control module of the storage device based on supercapacitors, including a comparator made on a comparator, and a power switch, characterized in that it contains a charge-discharge determination unit of a supercapacitor (SC), a charge-discharge lock of an SC, a forming unit charge SK, the unit for forming the discharge SK, the key charge SK, the key discharge SK and two power key charge and discharge SK. 2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что блок определения «заряд-разряд» СК выполнен на двух компараторах, реализованных на сдвоенном операционном усилителе.2. The module according to claim 1, characterized in that the SC charge-discharge determination unit is made on two comparators implemented on a dual operational amplifier. 3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что фиксатор «заряд-разряд» СК выполнен на D-триггере.3. The module according to claim 1, characterized in that the SC charge-discharge lock is made on a D-trigger. 4. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования заряда СК выполнен на двух логических элементах И.4. The module according to claim 1, characterized in that the SC charge forming unit is made on two logical elements I. 5. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования разряда СК выполнен на логическом элементе И.5. The module according to p. 1, characterized in that the block for the formation of the discharge of the SC is made on a logical element I. 6. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что ключ заряда СК выполнен на транзисторе, нагрузкой которого является оптопара.6. The module according to claim 1, characterized in that the IC charge key is made on a transistor, the load of which is an optocoupler. 7. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что ключ разряда СК выполнен на транзисторе, нагрузкой которого является оптопара.7. The module according to claim 1, characterized in that the discharge key of the SC is made on a transistor, the load of which is an optocoupler. 8. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что силовые ключи заряда и разряда СК выполнены на полевых транзисторах МОП-структуры. 8. The module according to claim 1, characterized in that the power keys of the charge and discharge of the SC are made on field-effect transistors of the MOS structure.
RU2014154640/93U 2014-12-24 2014-12-24 ACCUMULATOR CONTROL MODULE BASED ON SUPERCAPACITORS RU151747U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154640/93U RU151747U1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 ACCUMULATOR CONTROL MODULE BASED ON SUPERCAPACITORS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154640/93U RU151747U1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 ACCUMULATOR CONTROL MODULE BASED ON SUPERCAPACITORS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU151747U1 true RU151747U1 (en) 2015-04-10

Family

ID=53297151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014154640/93U RU151747U1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 ACCUMULATOR CONTROL MODULE BASED ON SUPERCAPACITORS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU151747U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU197791U1 (en) * 2019-10-27 2020-05-28 Общество с ограниченной ответственностью «МАЛАЯ И РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ» Module for intelligent control of supercapacitor assemblies to increase their energy efficiency
RU202303U1 (en) * 2020-10-12 2021-02-11 Общество с ограниченной ответственностью «МАЛАЯ И РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ» Module for intelligent control of hybrid energy storage units consisting of supercapacitors and batteries to improve their energy efficiency

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU197791U1 (en) * 2019-10-27 2020-05-28 Общество с ограниченной ответственностью «МАЛАЯ И РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ» Module for intelligent control of supercapacitor assemblies to increase their energy efficiency
RU202303U1 (en) * 2020-10-12 2021-02-11 Общество с ограниченной ответственностью «МАЛАЯ И РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ» Module for intelligent control of hybrid energy storage units consisting of supercapacitors and batteries to improve their energy efficiency

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102074761A (en) Heating circuit of battery
CN101685986A (en) Wind and light complementary power generation system using super capacitor
CN104505876A (en) Capacitive voltage balance system and method for series-connected energy storage system
CN106992670B (en) Adaptive turn-on time control circuit for PFM mode boost type DC-DC converter
RU151747U1 (en) ACCUMULATOR CONTROL MODULE BASED ON SUPERCAPACITORS
CN103023107A (en) Novel lithium battery pack lossless equalization circuit
CN206524669U (en) A kind of intelligent door lock
KR20230160873A (en) Energy storage system, method for controlling energy storage system, and solar power generation system
Guo et al. An active equalization method based on an inductor and a capacitor for series battery pack
CN110011652A (en) A kind of Switching Power Supply at least second level starts sequential control circuit
RU2734903C1 (en) Device for resonance charge of capacitor
CN209748516U (en) Switch power supply at least two-stage starting sequential control circuit
Athikkal A three input DC-DC converter for hybrid energy application
CN107769600B (en) Asymmetric multi-level power conversion circuit
US10424934B2 (en) Multi-input power manager
US11962155B2 (en) Photovoltaic power generation system
CN204721218U (en) Boosting and linear-charging share the portable power source transducer of power device
RU2692697C1 (en) Accumulator self-discharge compensation device
RU151752U1 (en) CHARGER OF SUPERCAPACITOR-BATTERY SYSTEM
CN101715261A (en) Status switching circuit of LED controller
Zhu et al. Energy management for stand-alone PV system
CN108377026A (en) A kind of single-line electricity-getting circuit based on switch on wall
PL432656A1 (en) Method of increasing DC voltage and DC voltage booster converter system
KR101167519B1 (en) Balancer of electric double layer capacitor
RU2770864C1 (en) Capacitor resonant charging device

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180703