RU2302060C1 - Источник питания и способ его эксплуатации - Google Patents
Источник питания и способ его эксплуатации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302060C1 RU2302060C1 RU2005139662/09A RU2005139662A RU2302060C1 RU 2302060 C1 RU2302060 C1 RU 2302060C1 RU 2005139662/09 A RU2005139662/09 A RU 2005139662/09A RU 2005139662 A RU2005139662 A RU 2005139662A RU 2302060 C1 RU2302060 C1 RU 2302060C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current source
- electrochemical
- energy storage
- inductive
- electrochemical current
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02E60/128—
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Источник питания содержит электрохимический, источник тока, ключевой элемент с блоком управления и индуктивный накопитель энергии с индуктивностью L, при этом электрохимический источник тока зашунтирован конденсатором емкостью Сш, в качестве электрохимического источника тока взят источник тока с водным раствором электролита, газодиффузионным катодом и внутренним сопротивлением R, определяемым выражением R=(0,09÷0,14)(L/Cш)0,5, соотношение емкостей электрохимического источника тока и шунтирующего конденсатора определяется выражением Сист=(50÷100)Сш, а соотношение емкости шунтирующего конденсатора и индуктивности накопителя энергии определяется выражением LCш=(2/π)2/T2, где Т - время накопления энергии в индуктивном накопителе. В качестве накопителя энергии взят дроссель или трансформатор. Что касается способа эксплуатации источника питания, при котором периодически подключают и отключают электрохимический источник тока с напряжением разомкнутой цепи U и максимальным током нагрузки I к индуктивному накопительному элементу посредством ключевого элемента, то при этом контролируют напряжение и ток в цепи электрохимического элемента и при достижении значения тока величины (0,1÷0,2)I отключают электрохимический источник тока от индуктивного накопительного элемента, а при достижении напряжения на электрохимическом источнике тока величины (0,6÷0,8)U вновь подключают электрохимический источник тока к индуктивному накопительному элементу. 2 н. и 2 з.п. ф-лы. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к источникам питания, включающим высокочастотные преобразователи постоянного напряжения и может быть использовано при производстве источников питания с повышенными электрическими характеристиками.
Известен источник питания, содержащий электрохимический источник тока (аккумулятор), ключевой элемент с блоком управления и накопитель энергии. (А.с. СССР №560279, кл. H01M 10/50, 1977).
Недостатком указанного известного источника питания являются низкие удельные характеристики и ограниченное время работы, связанные с характеристиками используемого аккумулятора.
Из известных источников питания наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является источник питания, содержащий электрохимический источник тока, ключевой элемент с блоком управления и индуктивный накопитель энергии (Полезная модель №45842, кл. Н01M 12/06, 27.05.2005).
Недостатком этого известного источника питания являются низкие удельные характеристики и ограниченное время работы, связанные с неоптимальным выбором параметров составляющих источника питания.
Задачей изобретения является создание источника питания, обладающего повышенными электрическими характеристиками.
Указанный технический результат достигается тем, что источник питания содержит электрохимический источник тока, ключевой элемент с блоком управления и индуктивный накопитель энергии с индуктивностью L, при этом электрохимический источник тока зашунтирован конденсатором емкостью Сш, в качестве электрохимического источника тока взят источник тока с водным раствором электролита, газодиффузионным катодом и внутренним сопротивлением R, определяемым выражением R=(0,09÷0,14)(L/Cш)0,5, при этом соотношение емкости электрохимического источника тока Сист и емкости шунтирующего конденсатора Сш определяется выражением Сист=(50÷100)Сш, а соотношение емкости шунтирующего конденсатора и индуктивности накопителя энергии определяется выражением LCш=(2/π)2T2, где Т - время накопления энергии в индуктивном накопителе.
Использование в качестве электрохимического источника тока источника тока с водным раствором электролита, газодиффузионным катодом и внутренним сопротивлением R, определяемым выражением R=(0,09÷0,14)(L/Cш)0,5, выбор оптимальных соотношения емкости электрохимического источника тока Сист и емкости шунтирующего конденсатора Сш, определяемого выражением Сист=(50÷100)Сш, и соотношения емкости шунтирующего конденсатора и индуктивности накопителя энергии, определяемого выражением LCш=(2/π)2T2, где Т - время накопления энергии в индуктивном накопителе, позволяет существенно повысить выходные электрические характеристики источника питания. Заявленный источник питания тока обладает существенно более высокими удельными электрическими характеристиками по сравнению с другими известными электрохимическими источниками тока. Указанные соотношения величин составляющих источника питания являются оптимальными и определены экспериментально в процессе разработки и испытаний источника питания.
Целесообразно, чтобы в качестве индуктивного накопителя энергии в схемах с отбором энергии в момент паузы тока был взят дроссель, а в случае отбора энергии как в режиме протекания, так и в режиме паузы тока был взят импульсный трансформатор. Использование указанных накопителей энергии с индуктивностью, определяемой вышеописанным соотношением, способствует повышению выходных характеристик источника питания за счет исключения диффузионной и поляризационной составляющих внутреннего сопротивления используемого электрохимического источника тока.
Из известных способов эксплуатации источника питания наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ, заключающийся в периодическом подключении и отключении электрохимического источника тока к индуктивному элементу накопительному посредством ключевого элемента. (Полезная модель №№45842, кл. Н01M 12/06, 27.05.2005).
Недостатком указанного известного способа является недостаточно высокие выходные электрические характеристики источника питания, что связано с неоптимальным выбором параметров составляющих источника питания.
Задачей изобретения является создание способа эксплуатации источника питания, обеспечивающего повышенные электрическими характеристиками.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе эксплуатации источника питания, заключающемся в периодическом подключении и отключении электрохимического источника тока с напряжением разомкнутой цепи U и током короткого замыкания I к индуктивному накопительному элементу посредством ключевого элемента, контролируют напряжение и ток нагрузки и при достижении значения тока i величины i=(0,1÷0,2)I отключают электрохимический источник тока от индуктивного накопительного элемента, а при достижении напряжения на электрохимическом источнике тока величины (0,6÷0,8)U вновь подключают электрохимический источник тока к индуктивному накопительному элементу.
Указанный способ эксплуатации позволяет существенно повысить выходные электрические характеристики источника питания за счет выбора оптимальных параметров для подключения и отключения электрохимического источника тока от индуктивного накопителя энергии. Указанный диапазон изменения тока нагрузки i=(0,1÷0,2)I найден экспериментально в процессе разработки и испытаний источника, соответствует линейной области изменения тока и является оптимальным.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, не известна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения поясняется чертежом и описанием работы источника.
На чертеже представлена функциональная схема источника питания.
Источник питания содержит электрохимический источник тока 1, например источник тока с магниевым анодом, газодиффузионным катодом и водным раствором электролита, ключевой элемент 2, блок управления 3, эквивалентная емкость источника тока 4, шунтирующую емкость 5, эквивалентное внутреннее сопротивление источника тока 6, индуктивный накопитель энергии 7. Источник тока работает следующим образом. При замыкании ключевого элемента 2 через накопительный элемент 7 протекает рабочий ток, являющийся суммой двух токов: тока источника тока 1 и тока шунтирующей емкости 5. Для получения максимального КПД перевода электрической энергии, запасенной в эквивалентной емкости источника тока, достижением максимального КПД по мощности, необходимо, чтобы нарастание в индуктивном накопителе происходило по линейному закону в соответствие с выражением i(t)=U/R(1-exp(-tR/L), где i - величина рабочего тока, t - время изменения тока, U - напряжение разомкнутой цепи, R - эквивалентное внутреннее сопротивление источника тока, L - величина индуктивности накопителя энергии. При достижении рабочего тока величины i=(0,1÷0,2)I отключают источник тока от накопительного элемента. В этот момент происходит передача энергии, запасенной в накопительном элементе, потребителю (не показан), а также заряд шунтирующей емкости 5, когда рабочее напряжение источника достигает величины (0,6÷0,8)U, вновь подключают электрохимический источник тока к индуктивному накопительному элементу.
Пример практической реализации. На базе одного элемента металловоздушного источника тока с водным раствором NaCl, магниевым анодом площадью 240 см2, газодиффузионным катодом площадью 250 см2. Источник тока имел напряжение разомкнутой цепи 1,7, эквивалентное внутреннее сопротивление 10 мОм и эквивалентную емкостью 14 мФ, ток короткого замыкания 170 А. Был изготовлен источник питания, включающий указанный источник тока, шунтирующую емкость Сш=200 мкФ, дроссель в качестве накопителя с индуктивностью 3 мкГн, ключевой элемент и блок управления. Источник питания обеспечивал выходные напряжение 12 В при потребляемой нагрузкой (лампа накаливания) мощности 10 Вт.
Приведенные выше описание конструкции, работы заявляемого устройства и примера практической реализации показывает, что данное устройство может быть реализовано на практике. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию "промышленная применимость".
Claims (4)
1. Источник питания, содержащий электрохимический источник тока, ключевой элемент с блоком управления и индуктивный накопитель энергии с индуктивностью L, отличающийся тем, что электрохимический источник тока зашунтирован конденсатором емкостью Сш, в качестве электрохимического источника тока взят источник тока с водным раствором электролита, газодиффузионным катодом и эквивалентным внутренним сопротивлением R, определяемым выражением R=(0,09÷0,14)(L/Cш)0,5, при этом соотношение емкостей электрохимического источника тока и шунтирующего конденсатора определяется выражением Сист=(50÷100)Сш, а соотношение емкости шунтирующего конденсатора и индуктивности накопителя энергии определяется выражением LCш=(2/π)2/Т2, где Т - время накопления энергии в индуктивном накопителе.
2. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что в качестве накопителя энергии взят дроссель.
3. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что в качестве накопителя энергии взят трансформатор.
4. Способ эксплуатации источника питания, заключающийся в периодическом подключении и отключении электрохимического источника тока с напряжением разомкнутой цепи U и током короткого замыкания I к индуктивному накопительному элементу посредством ключевого элемента, отличающийся тем, что контролируют напряжение и ток нагрузки и при достижении значения тока величины (0,1÷0,2)I отключают электрохимический источник тока от индуктивного накопительного элемента, а при достижении напряжения на электрохимическом источнике тока величины (0,6÷0,8)U вновь подключают электрохимический источник тока к индуктивному накопительному элементу.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005139662/09A RU2302060C1 (ru) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Источник питания и способ его эксплуатации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005139662/09A RU2302060C1 (ru) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Источник питания и способ его эксплуатации |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005139662A RU2005139662A (ru) | 2007-06-27 |
| RU2302060C1 true RU2302060C1 (ru) | 2007-06-27 |
Family
ID=38315081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005139662/09A RU2302060C1 (ru) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Источник питания и способ его эксплуатации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2302060C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009145664A1 (ru) * | 2008-05-27 | 2009-12-03 | Danielyan Makich Ivanovich | Источник питания |
| RU2477510C2 (ru) * | 2010-12-28 | 2013-03-10 | Макич Иванович Даниелян | Способ разряда электрохимического источника тока |
| RU2700277C2 (ru) * | 2017-10-17 | 2019-09-16 | Андрей Викторович Тимофеев | Способ автономного электропитания нагрузки и устройство для его реализации |
-
2005
- 2005-12-20 RU RU2005139662/09A patent/RU2302060C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009145664A1 (ru) * | 2008-05-27 | 2009-12-03 | Danielyan Makich Ivanovich | Источник питания |
| RU2477510C2 (ru) * | 2010-12-28 | 2013-03-10 | Макич Иванович Даниелян | Способ разряда электрохимического источника тока |
| RU2700277C2 (ru) * | 2017-10-17 | 2019-09-16 | Андрей Викторович Тимофеев | Способ автономного электропитания нагрузки и устройство для его реализации |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005139662A (ru) | 2007-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103000953B (zh) | 可充电电池和充电方法 | |
| Lee et al. | Battery ripple current reduction in a three-phase interleaved dc-dc converter for 5kW battery charger | |
| KR20000012125A (ko) | 2차 전지의 충전 방법 및 그 디바이스 | |
| US20210249883A1 (en) | Supercapacitor based energy storage device | |
| EP2195902A2 (en) | Circuit arrangement with multiple batteries | |
| CN108809067A (zh) | 一种可控型电容能量泄放电路 | |
| CN102232255B (zh) | 电池以及用于电池的方法 | |
| EP3625812A1 (en) | Systems, apparatus, and methods for safe energy storage | |
| US20140239903A1 (en) | Power conversion device having battery heating function | |
| CN203721844U (zh) | 一种用于锂离子电池模块的低温自加热电路 | |
| RU2302060C1 (ru) | Источник питания и способ его эксплуатации | |
| Gücin et al. | A Constant-Current Constant-Voltage Charging based control and design approach for the parallel resonant converter | |
| Yadasu et al. | Development of Novel Pulse Charger for Next‐Generation Batteries | |
| CN102468659A (zh) | 充电控制系统及其方法 | |
| CN205829278U (zh) | 一种弱光环境下的高效能量收集电路 | |
| CN210490543U (zh) | 一种多级储能元件并联充放电系统 | |
| CN110149052B (zh) | 一种用于电池充电的谐振电路拓扑结构 | |
| CN102904306B (zh) | 一种基于超级电容的电源供应系统 | |
| JP2006114486A (ja) | 燃料電池電源システム | |
| Chen | High pulse power system through engineering battery-capacitor combination | |
| CN100477444C (zh) | 充电装置 | |
| CN202628357U (zh) | 发动机起动系统 | |
| JP2008035573A (ja) | 電気二重層コンデンサを用いた蓄電装置 | |
| CN207559635U (zh) | 适用于动车模型用的锂离子电池组 | |
| JP4653202B2 (ja) | 充電回路および充電方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071221 |