RU2670102C2 - Method of low voltage accumulator electric power supply and device for its implementation - Google Patents

Method of low voltage accumulator electric power supply and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2670102C2
RU2670102C2 RU2017110571A RU2017110571A RU2670102C2 RU 2670102 C2 RU2670102 C2 RU 2670102C2 RU 2017110571 A RU2017110571 A RU 2017110571A RU 2017110571 A RU2017110571 A RU 2017110571A RU 2670102 C2 RU2670102 C2 RU 2670102C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
chopper
load
current
source
Prior art date
Application number
RU2017110571A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017110571A (en
RU2017110571A3 (en
Inventor
Андрей Викторович Тимофеев
Эдвид Иванович Линевич
Original Assignee
Андрей Викторович Тимофеев
Эдвид Иванович Линевич
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 Андрей Викторович Тимофеев, Эдвид Иванович Линевич filed Critical Андрей Викторович Тимофеев
Priority to RU2017110571A priority Critical patent/RU2670102C2/en
Publication of RU2017110571A publication Critical patent/RU2017110571A/en
Publication of RU2017110571A3 publication Critical patent/RU2017110571A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2670102C2 publication Critical patent/RU2670102C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/125Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M3/135Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering. Method and the device are intended for power supply mainly to mobile consumers of the electric power using electrochemical accumulators as a primary source of an electricity. Method and device can be used to create power supply systems for electric bicycles, electric motorcycles, electric cars, electric aircraft and other consumers. Electrochemical battery and a controlled chopper (breaker) are used to set the required battery discharge current to be so much less than the nominal load current, how many times its voltage is greater than the nominal load voltage. Device contains a high-voltage battery, lowering the chopper, its control unit, a choke without a core. In this case, the chopper sets the required frequency and duration of the throttle pump pulses.EFFECT: technical result of the invention lies in the fact that the battery discharge current is significantly reduced, its real capacity and working resource are increased.7 cl, 5 dwg

Description

Способ и устройство предназначены для электроснабжения преимущественно мобильных потребителей электроэнергии, применяющих в качестве первичного источника электричества электрохимические аккумуляторы. Способ и устройство могут использоваться при создании систем электроснабжения для электровелосипедов, электромотоциклов, электроавтомобилей, электросамолетов и других потребителей.The method and device are designed to power mainly mobile electricity consumers, using electrochemical batteries as a primary source of electricity. The method and device can be used to create power supply systems for electric bicycles, electric motorcycles, electric cars, electric planes and other consumers.

В настоящее время известен широкий ассортимент бесколлекторных электродвигателей с электронным управлением (англ. brushless). Эти электродвигатели имеют КПД, близкий к 100%, обладают малыми значениями габаритов и массы, имеют рекордную удельную мощность см.: http://www.jobymotors.com/public/views/pages/products.php.A wide range of electronically controlled brushless motors is currently known. These electric motors have an efficiency close to 100%, have small dimensions and weights, and have a record power density see: http://www.jobymotors.com/public/views/pages/products.php.

При этом они рассчитаны на низкое напряжение питания, а потому им требуется большой рабочий ток. Например, электродвигатель JM1 мощностью 13,2 кВт с номинальным напряжением 45 вольт потребляет ток более 200 А. Электродвигатели семейства brushless нашли широкое применение в авиамодельном спорте, а в настоящее время их стали использовать и в качестве двигателей для легкомоторной авиации: http://www.evektor.cz/en/sportstar-epos.Moreover, they are designed for low voltage, and therefore they require a large operating current. For example, the JM1 electric motor with a power of 13.2 kW and a rated voltage of 45 volts consumes more than 200 A. The brushless electric motors are widely used in aircraft modeling, and now they are also used as engines for light-weight aviation: http: // www .evektor.cz / en / sportstar-epos.

Блок-схема питания электродвигателя этого самолета аналогична схеме питания кордовой авиамодели и содержит последовательно соединенные аккумулятор, контроллер двигателя и электромотор: http://www.avmodels.ru/engines/electric/kord_el01.html.The power supply circuit of the electric motor of this aircraft is similar to the power supply circuit of a cordless aircraft model and contains a series-connected battery, engine controller and electric motor: http://www.avmodels.ru/engines/electric/kord_el01.html.

Существенным недостатком такой схемы является то, что аккумулятор питает электромотор напрямую очень большим током. При этом известно, что большие токи разряда аккумулятора сокращают его возможную продолжительность эксплуатации.A significant drawback of such a scheme is that the battery supplies the electric motor directly with a very large current. It is known that high discharge currents of the battery reduce its possible duration of operation.

Другим существенным недостатком является то, что чем больший ток разряда аккумулятора, тем меньше его реальная ёмкость. Эту зависимость хорошо описывает эмпирическая формула Пекерта (Peukert), см., например, Варыпаев В. Н. и др. Химические источники тока. Учебное пособие для хим.-технол. спец. вузов/ М.: Высшая школа, 1990, с. 54:Another significant drawback is that the larger the discharge current of the battery, the lower its actual capacity. This dependence is well described by the empirical formula of Peukert, see, for example, Varypaev V.N. et al. Chemical current sources. Textbook for chemical and technological. specialist. Universities / M.: Higher School, 1990, p. 54:

С = С0 (I0/I)K - 1 , (1)C = C 0 (I 0 / I) K - 1 , (1)

где С – реальная ёмкость аккумулятора, С0 – ёмкость, измеренная при токе I0, I – ток разряда, для которого вычисляют ёмкость С, К – число Пекерта. Для большинства типов аккумуляторов:where C is the actual capacity of the battery, C 0 is the capacity measured at current I 0 , I is the discharge current, for which the capacity C is calculated, K is the Peckert number. For most types of batteries:

1,1 ≤ К ≤ 1,35.1.1 ≤ K ≤ 1.35.

Кроме того, аккумуляторы приходится располагать рядом с электродвигателем для уменьшения длины и веса токовых шин. Из-за больших токов невозможно разместить аккумуляторы далеко от электромотора, потому что тогда значительно увеличивается масса токовых шин и электрические потери в них.In addition, the batteries have to be located next to the electric motor to reduce the length and weight of current buses. Due to high currents, it is impossible to place the batteries far from the electric motor, because then the mass of current buses and electrical losses in them increase significantly.

Известен чоппер (прерыватель) и базовая схема чопперного стабилизатора понижающего типа, содержащего входные клеммы питания, зашунтированные конденсатором, соединенные последовательно электронный ключ со схемой управления и локальный контур с включенной в него нагрузкой, вход которого соединен с общим проводом питания, при этом контур содержит две параллельные ветви, зарядную и разрядную, в зарядную включен накопительный дроссель последовательно с нагрузкой, зашунтированной конденсатором, а в разрядную - диод (Б.Ю. Семенов. Силовая электроника: от простого к сложному.- М.: СОЛОН-Пресс, 2005.- с. 179, рис. 9.1).Known chopper (chopper) and the basic circuit of a chopper stabilizer step-down type, containing input power terminals, shunted by a capacitor, connected in series with an electronic switch with a control circuit and a local circuit with a load included in it, the input of which is connected to a common power cable, while the circuit contains two parallel branches, charging and discharge, a storage inductor is connected in series with a load shunted by a capacitor, and a diode is included in the discharge (B.Yu. Semenov. Power ele ctronics: from simple to complex.- M .: SOLON-Press, 2005.- p. 179, Fig. 9.1).

Энергия WL, накопленная дросселем равнаThe energy W L accumulated by the inductor is

WL = L⋅I2/2, (2)W L = L⋅I 2/2 (2)

где L - индуктивность дросселя, I - максимальный ток накачки.where L is the inductance of the inductor, I is the maximum pump current.

Чем больше индуктивность дросселя и ток накачки через него, тем больше накапливается энергии и тем больше магнитный поток обмотки дросселя.The greater the inductance of the inductor and the pump current through it, the more energy is accumulated and the greater the magnetic flux of the inductor winding.

Недостатком дросселя с сердечником является насыщение последнего при определенном значении магнитного потока. В результате сопротивление дросселя падает, резко возрастает ток, уменьшается запасаемая энергия. Для увеличения энергии дросселя, увеличивают индуктивность, а чтобы устранить насыщение, её уменьшают, вводя искусственный зазор в магнитопроводе. Получается замкнутый круг, недостатком которого является рост массы и габаритов дросселя, и ограничение максимального тока.The disadvantage of a throttle with a core is the saturation of the latter at a certain value of the magnetic flux. As a result, the choke resistance drops, the current rises sharply, and the stored energy decreases. To increase the energy of the inductor, the inductance is increased, and in order to eliminate saturation, it is reduced by introducing an artificial gap in the magnetic circuit. It turns out a vicious circle, the disadvantage of which is the increase in the mass and dimensions of the inductor, and the limitation of the maximum current.

Известен преобразователь, включающий в себя входной конденсатор; регулируемый стабилизатор тока, состоящий из ключевого элемента, диода, дросселя и датчика тока; мостовой преобразователь, имеющий четыре ключевых элемента, трансформатор, выпрямитель и выходной конденсатор; датчик выходного тока и схему управления, отличающийся тем, что между входом мостового преобразователя, соединенным с выходом регулируемого стабилизатора тока, и точкой подключения входного напряжения преобразователя к входу регулируемого стабилизатора тока и входному конденсатору установлен диод (патент на полезную модель RU №117744, 25.11.2011).A known Converter, which includes an input capacitor; adjustable current stabilizer, consisting of a key element, a diode, an inductor and a current sensor; a bridge converter having four key elements, a transformer, a rectifier and an output capacitor; an output current sensor and a control circuit, characterized in that a diode is installed between the input of the bridge converter connected to the output of the adjustable current stabilizer and the connection point of the input voltage of the converter to the input of the adjustable current stabilizer and the input capacitor (patent for utility model RU No. 1177744, 25.11. 2011).

Полезной новизной преобразователя, по мнению его автора, является диод, подключенный между входом мостового преобразователя и точкой подключения входного напряжения. К этой же точке подключен входной кондесатор фильтра, предназначенный для сглаживания пульсаций тока в цепи питания. Его ёмкость должна составлять как минимум единицы микрофарад.A useful novelty of the converter, according to its author, is a diode connected between the input of the bridge converter and the input voltage connection point. The input filter capacitor is connected to the same point, designed to smooth current ripples in the power circuit. Its capacity should be at least a few microfarads.

Указанный диод предназначается для возврата в источник питания части реактивной энергии экстратоков при работе четырех ключевых элементов.The specified diode is designed to return to the power source part of the reactive energy of the extracurrents during the operation of four key elements.

Однако длительность импульсов экстратока при размыкании ключа меньше длительности импульсов тока накачки в тысячи раз. Их энергия просто рассеивается через ёмкость монтажа и излучение. Даже если бы через указанный диод удалось подать импульс экстратока на вход схемы, его амплитуда напряжения должна хоть немного превышать напряжение питания, но для этого ёмкость входного конденсатора должна составлять как максимум десятые доли микрофарады.However, the duration of the extracurrent pulses upon opening the switch is less than the duration of the pump current pulses by a factor of a thousand. Their energy is simply dissipated through the installation capacitance and radiation. Even if through the indicated diode it was possible to supply an extracurrent pulse to the input of the circuit, its voltage amplitude should at least slightly exceed the supply voltage, but for this the input capacitor capacity should be at most tenths of a microfarad.

Таким образом, во время работы преобразователя указанный диод всё время будет заперт напряжением источника питания.Thus, during the operation of the converter, the indicated diode will be blocked all the time by the voltage of the power source.

Перечисленные недостатки устранены в предлагаемом изобретении.These disadvantages are eliminated in the present invention.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности систем автономного энергоснабжения потребителей, использующих первичным источником электричества электрохимические аккумуляторы.The objective of the invention is to increase the efficiency of autonomous power supply systems for consumers using electrochemical batteries as the primary source of electricity.

Заявляемое изобретение обеспечивает технический результат, заключающийся в том, что значительно снижают величину тока разряда аккумулятора, нагруженного мощной низковольтной нагрузкой. Кроме того, устраняют в индуктивном накопителе энергии ферромагнитный сердечник.The claimed invention provides a technical result, namely that it significantly reduces the discharge current of a battery loaded with a powerful low-voltage load. In addition, the ferromagnetic core is eliminated in the inductive energy storage.

Технический результат достигается предлагаемым способом электропитания низковольтной нагрузки с использованием в качестве первичного электрохимический источник, преобразователь напряжения с блоком управления, согласно которому электрохимический источник, преобразователь и нагрузку включают последовательно, а мощность нагрузки изменяют блоком управления преобразователем, отличающимся тем, что используют высоковольтный электрохимический источник, в качестве преобразователя применяют понижающий чоппер (прерыватель тока), включающий индуктивность и управляемый ключ, которым осуществляют накачку индуктивности импульсами тока с необходимой частотой и скважностью, которыми задают величину потребляемого тока от первичного источника во столько раз меньше, чем номинальный ток нагрузки, во сколько раз напряжение первичного источника больше, чем номинальное напряжение нагрузки.The technical result is achieved by the proposed method of power supply of a low voltage load using an electrochemical source as a primary source, a voltage converter with a control unit, according to which the electrochemical source, the converter and the load are switched on in series, and the load power is changed by the converter control unit, characterized in that a high voltage electrochemical source is used, as a converter, a step-down chopper (current chopper) is used, including conductive controllable switch and the inductance, the inductance in the pumping current pulses with the required frequency and duty cycle, wherein the predetermined magnitude of current consumption from the primary source to many times less than the rated load current, the number of times the primary supply voltage higher than the rated voltage of the load.

При этом блоком управления задают длительность импульсов накачки чоппера не более половины периода следования импульсов накачки.In this case, the control unit sets the duration of the chopper pump pulses no more than half the period of the pump pulses.

Такой прием позволяет эффективно снижать потребляемый ток из первичного источника.This technique allows you to effectively reduce the current consumption from the primary source.

При этом в качестве первичного источника электроэнергии используют высоковольтную батарею электрохимических аккумуляторов.At the same time, a high-voltage battery of electrochemical batteries is used as the primary source of electricity.

При этом используют высоковольтную батарею сухих элементов.In this case, a high-voltage battery of dry cells is used.

При этом используют высоковольтную батарею электрохимических топливных элементов.In this case, a high voltage battery of electrochemical fuel cells is used.

Устройство для осуществления способа содержит источник электричества, зашунтированный конденсатором, понижающий чоппер (прерыватель тока) с блоком управления с возможностью изменения частоты и скважности импульсов прерывания, содержащий локальный контур с включенной в него нагрузкой, зашунтированной вторым конденсатором, соединенный последовательно с источником и прерывателем, вход которого соединен с одним проводом питания, а выход прерывателя соединен со вторым проводом питания, при этом контур содержит две параллельные ветви, зарядную и разрядную, в зарядную включен накопительный дроссель, а в разрядную как минимум один диод, причем нагрузка включена в одну из ветвей, последовательно с дросселем или последовательно с диодом, отличающееся тем, что содержит в качестве источника электричества высоковольтную аккумуляторную батарею, выполненную с напряжением, которое в кратное число раз больше по сравнению с номинальным напряжением питания нагрузки, при этом обмотка дросселя выполнена проводом в виде длинного соленоида, который, в свою очередь, свёрнут как минимум в один виток.A device for implementing the method comprises a source of electricity shunted by a capacitor, lowering a chopper (current chopper) with a control unit with the ability to change the frequency and duty cycle of interrupt pulses, containing a local circuit with a load connected to it, shunted by a second capacitor, connected in series with the source and chopper, input which is connected to one power wire, and the output of the chopper is connected to the second power wire, while the circuit contains two parallel branches, in-line and discharge, a storage inductor is included in the charging, and at least one diode in the discharge, and the load is included in one of the branches, in series with the inductor or in series with the diode, characterized in that it contains a high-voltage battery made with voltage as an electricity source , which is a multiple of times greater than the rated voltage of the load, while the inductor winding is made with a wire in the form of a long solenoid, which, in turn, is minimized one turn.

При этом в разрядной ветви установлены последовательно два диода, причем к точке соединения катода первого диода с анодом второго подключен один вывод третьего конденсатора, другой вывод которого подключен ко второму проводу питания.In this case, two diodes are installed in series in the discharge branch, and one terminal of the third capacitor is connected to the junction point of the first diode with the anode of the second, the other terminal of which is connected to the second power wire.

Заявленные способ и устройство поясняются следующими чертежами: фиг. 1 – идеализированная схема устройства для осуществления способа; фиг. 2 – схема включения нагрузки последовательно с дросселем; фиг.3 – схема включения нагрузки последовательно с разрядным диодом; фиг. 4 – схема включения электродвигателя семейства brushless; фиг. 5 – устройство дросселя.The claimed method and device are illustrated by the following drawings: FIG. 1 is an idealized diagram of a device for implementing the method; FIG. 2 - diagram of the inclusion of the load in series with the inductor; figure 3 - diagram of the inclusion of the load in series with the discharge diode; FIG. 4 - circuit diagram of the brushless family electric motor; FIG. 5 - throttle device.

Введены буквенные обозначения: Б – батарея аккумуляторов; D1, D2 – диоды; С1– С3 - конденсаторы; R – сопротивление нагрузки; L – индуктивность дросселя; Кнт – контроллер электродвигателя; М – электродвигатель; К – ключ; U1, U2 – вольтметры; UБ – напряжение на клеммах аккумулятора; Т – период следования импульсов накачки дросселя; t – длительность импульсов накачки.The letter designations are introduced: B - battery of accumulators; D1, D2 - diodes; C1– C3 - capacitors; R is the load resistance; L is the inductance of the inductor; Cnt - motor controller; M - electric motor; K is the key; U1, U2 - voltmeters; U B - voltage at the battery terminals; T is the repetition period of the throttle pump pulses; t is the duration of the pump pulses.

Стрелками обозначены направления токов: IБ – ток разряда батареи; IЗ – ток заряда дросселя; IР – ток разряда дросселя; IС – ток через конденсатор С3; I – ток в цепи диода D2.The arrows indicate the directions of the currents: I B - battery discharge current; I З - charge current of the inductor; I P is the discharge current of the inductor; I C - current through capacitor C3; I is the current in the circuit of the diode D2.

Аккумуляторная батарея Б включена последовательно с локальным контуром и ключом К. Локальный контур содержит две параллельные ветви: зарядную, содержащую дроссель L и разрядную, содержащую один диод D1 или два диода D1, D2. Ключ К снабжен блоком управления (не показан) с возможностью изменения периода Т и длительности t - импульсов накачки дросселя L.Battery B is connected in series with the local circuit and key K. The local circuit contains two parallel branches: a charging one containing the inductor L and a discharge one containing one diode D1 or two diodes D1, D2. The key K is equipped with a control unit (not shown) with the ability to change the period T and duration t - pump pulses of the inductor L.

Рассмотрим работу идеализированной схемы на фиг.1.Consider the operation of the idealized circuit in figure 1.

В процессе непрерывной работы ключа происходит замыкание и размыкание электрической цепи, при этом время замыкания и размыкания имеет конкретные длительности, которые зависят от монтажной схемы и от технических данных самого ключа. Таким образом, в течение очень короткого времени сопротивление ключа протекающему через него току изменяется от максимума до нуля при замыкании и от нуля до максимума при размыкании. Закон изменения сопротивления ключа имеет сложную зависимость. Однако возможно просто измерить величину динамического сопротивления ключа. Была собрана рабочая схема и в ней произведены замеры токов на всех участках. Ток заряда (фиг.1):In the process of continuous operation of the key, the circuit closes and opens, while the time of closure and opening has specific durations, which depend on the wiring diagram and on the technical data of the key itself. Thus, within a very short time, the resistance of the switch to the current flowing through it changes from maximum to zero when closing and from zero to maximum when opening. The law of change of key resistance has a complex relationship. However, it is possible to simply measure the dynamic resistance of the key. A working circuit was assembled and measurements of currents were made in all sections. Charge current (figure 1):

IЗ = IБ + IР (3).I Z = I B + I P (3).

Ток заряда (фиг. 2 и 3):Charge current (Fig. 2 and 3):

IЗ = IБ + I = IБ + IР + IС (4).I З = I B + I = I B + I P + I C (4).

Суммарное сопротивление R цепи заряда и ключа равно:The total resistance R of the charge circuit and the key is equal to:

R = UБ/IБ (5).R = U B / I B (5).

Напряжение U1 на ключе К:The voltage U1 on the key K:

U1 = UБ⋅t/T (6).U1 = U B ⋅t / T (6).

За амплитудное напряжение взято напряжение батареи, потому что сопротивление цепи заряда R + RL очень мало, как правило, - десятые доли Ома для двигателей brushless. Отсюда, динамическое сопротивление RК ключа К:The voltage of the battery is taken as the amplitude voltage, because the resistance of the charge circuit R + R L is very small, as a rule, tenths of Ohm for brushless engines. Hence, the dynamic resistance R K of the key K:

RK = U1/IБ = UБ⋅t/T⋅IБ (7).R K = U1 / I B = U B ⋅t / T⋅I B (7).

Энергия и мощность, отдаваемая батареей, в течение импульса накачки превращается в энергию магнитного поля дросселя. Дроссель сам становится источником энергии. Сопротивление ключа при запирании значительно больше сопротивления локальной цепи. Через неё дроссель и разряжается. При этом соблюдается баланс энергий, а так как сопротивление локальной цепи уменьшилось, то соответственно увеличивается ток разряда.The energy and power given by the battery during the pump pulse is converted into the energy of the magnetic field of the inductor. The throttle itself becomes a source of energy. The resistance of the key when locking is much greater than the resistance of the local circuit. Through it, the throttle is discharged. In this case, the balance of energies is maintained, and since the resistance of the local circuit decreases, the discharge current increases accordingly.

Данные рабочей схемы: UБ = 357 V; IБ = 0,35 А; R = 5 Ω (две лампы накаливания параллельно: 2х24 V, 60 W); f = 20 кГц; t/T = 0,07; ток в цепи нагрузки IЗ = 5 А.The data of the working scheme: U B = 357 V; I B = 0.35 A; R = 5 Ω (two incandescent lamps in parallel: 2x24 V, 60 W); f = 20 kHz; t / T = 0.07; current in the load circuit I C = 5 A.

Добавочный конденсатор С3 имеет небольшую ёмкость и предназначен для «перехватывания» части высокочастотных выбросов при запирании ключа. Измеренный максимальный ток через него IС = 50 мА. При расчетах мощной нагрузки в сотни ампер токами IБ и IС можно пренебречь.The additional capacitor C3 has a small capacity and is designed to "intercept" part of the high-frequency emissions when locking the key. The measured maximum current through it is I C = 50 mA. When calculating a powerful load of hundreds of amperes, the currents I B and I C can be neglected.

Использование предлагаемого изобретения позволит значительно снизить величину тока разряда аккумулятора. Это, в свою очередь, дает возможность увеличить как минимум на 20% его реальную ёмкость и ресурс эксплуатации. Кроме того, уменьшается сечение и масса токовых шин, что дает возможность размещать на борту (например, самолета) большее количество аккумуляторов.Using the present invention will significantly reduce the amount of discharge current of the battery. This, in turn, makes it possible to increase at least 20% its real capacity and service life. In addition, the cross section and mass of current buses are reduced, which makes it possible to place a larger number of batteries on board (for example, an airplane).

Claims (7)

1. Способ электропитания низковольтной нагрузки с использованием в качестве первичного источника электрохимический источник и преобразователя напряжения с блоком управления, согласно которому электрохимический источник, преобразователь напряжения и нагрузку включают последовательно, а мощность нагрузки изменяют блоком управления преобразователем, отличающийся тем, что используют высоковольтный электрохимический источник, в качестве преобразователя напряжения применяют понижающий чоппер (прерыватель тока), включающий индуктивность и управляемый ключ, которым осуществляют накачку индуктивности импульсами тока с необходимой частотой и скважностью, которыми задают величину потребляемого тока от первичного источника во столько раз меньше, чем номинальный ток нагрузки, во сколько раз напряжение первичного источника больше, чем номинальное напряжение нагрузки.1. The method of power supply of a low voltage load using an electrochemical source and a voltage converter as a primary source with a control unit, according to which the electrochemical source, voltage converter and load are switched on in series, and the load power is changed by the converter control unit, characterized in that a high voltage electrochemical source is used, as a voltage converter, a step-down chopper (current chopper) is used, including inductively and the controlled key, by which the inductance is pumped by current pulses with the required frequency and duty cycle, which specify the amount of current consumed from the primary source is so many times less than the rated load current, how many times the voltage of the primary source is greater than the rated load voltage. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что блоком управления задают длительность импульсов накачки чоппера не более половины периода следования импульсов накачки.2. The method according to p. 1, characterized in that the control unit sets the duration of the chopper pump pulses no more than half the period of the pump pulses. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве первичного источника электроэнергии используют высоковольтную батарею электрохимических аккумуляторов.3. The method according to p. 1, characterized in that as the primary source of electricity using a high-voltage battery of electrochemical batteries. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве первичного источника электроэнергии используют высоковольтную батарею сухих элементов.4. The method according to p. 1, characterized in that as the primary source of electricity using a high-voltage battery of dry cells. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве первичного источника электроэнергии используют высоковольтную батарею электрохимических топливных элементов.5. The method according to p. 1, characterized in that as the primary source of electricity using a high voltage battery of electrochemical fuel cells. 6. Устройство для осуществления способа, содержащее источник электричества, зашунтированный конденсатором, понижающий чоппер (прерыватель тока) с блоком управления с возможностью изменения частоты и скважности импульсов прерывания, содержащий локальный контур с включенной в него нагрузкой, зашунтированной вторым конденсатором, соединенный последовательно с источником и прерывателем, вход которого соединен с одним проводом питания, а выход прерывателя соединен со вторым проводом питания, при этом контур содержит две параллельные ветви, зарядную и разрядную, в зарядную включен накопительный дроссель, а в разрядную как минимум один диод, причем нагрузка включена в одну из ветвей, последовательно с дросселем или последовательно с диодом, отличающееся тем, что содержит в качестве источника электричества высоковольтную аккумуляторную батарею, выполненную с напряжением, которое в кратное число раз больше по сравнению с номинальным напряжением питания нагрузки, при этом обмотка дросселя выполнена проводом в виде длинного соленоида, который, в свою очередь, свёрнут как минимум в один виток.6. A device for implementing the method, comprising a source of electricity shunted by a capacitor, a step-down chopper (current chopper) with a control unit capable of changing the frequency and duty cycle of interrupt pulses, containing a local circuit with a load included in it, shunted by a second capacitor, connected in series with the source and a chopper, the input of which is connected to one power wire, and the output of the chopper is connected to the second power wire, while the circuit contains two parallel branches and, charging and discharging, a storage inductor is included in the charging, and at least one diode in the discharge, and the load is included in one of the branches, in series with the inductor or in series with the diode, characterized in that it contains a high-voltage battery made as an electric source with a voltage that is a multiple of times greater than the rated voltage of the load, while the inductor winding is made with a wire in the form of a long solenoid, which, in turn, is folded as a mini Mum in one turn. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что в разрядной ветви установлены последовательно два диода, причем к точке соединения катода первого диода с анодом второго, подключен один вывод третьего конденсатора, другой вывод которого подключен ко второму проводу питания.7. The device according to claim 6, characterized in that two diodes are installed in series in the discharge branch, and one terminal of the third capacitor is connected to the cathode of the first diode and the anode of the second, the other terminal of which is connected to the second power wire.
RU2017110571A 2017-03-30 2017-03-30 Method of low voltage accumulator electric power supply and device for its implementation RU2670102C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017110571A RU2670102C2 (en) 2017-03-30 2017-03-30 Method of low voltage accumulator electric power supply and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017110571A RU2670102C2 (en) 2017-03-30 2017-03-30 Method of low voltage accumulator electric power supply and device for its implementation

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017110571A RU2017110571A (en) 2018-10-01
RU2017110571A3 RU2017110571A3 (en) 2018-10-01
RU2670102C2 true RU2670102C2 (en) 2018-10-18

Family

ID=63769675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017110571A RU2670102C2 (en) 2017-03-30 2017-03-30 Method of low voltage accumulator electric power supply and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2670102C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700277C2 (en) * 2017-10-17 2019-09-16 Андрей Викторович Тимофеев Method for autonomous load power supply and device for implementation thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4748389A (en) * 1985-02-18 1988-05-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor speed control apparatus
RU2360346C2 (en) * 2007-06-22 2009-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "ДЕЛЬТА" Direct current load power supply method and devices for realisation thereof
RU117744U1 (en) * 2011-10-25 2012-06-27 Сергей Иванович Орлов CONVERTER

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4748389A (en) * 1985-02-18 1988-05-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor speed control apparatus
RU2360346C2 (en) * 2007-06-22 2009-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "ДЕЛЬТА" Direct current load power supply method and devices for realisation thereof
RU117744U1 (en) * 2011-10-25 2012-06-27 Сергей Иванович Орлов CONVERTER

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017110571A (en) 2018-10-01
RU2017110571A3 (en) 2018-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Athikkal et al. A non-isolated bridge-type DC–DC converter for hybrid energy source integration
Dougal et al. Power and life extension of battery-ultracapacitor hybrids
CN104303385B (en) battery energy storage and power system
Hasan Babayi Nozadian et al. Switched Z‐source networks: a review
US20170163160A1 (en) Modular battery arrays and associated methods
RU2670102C2 (en) Method of low voltage accumulator electric power supply and device for its implementation
CN105207515B (en) A kind of repetitive frequency pulsed power current source
CN203339962U (en) Switched-capacitor type AC voltage regulator
Ghaffarpour et al. Novel high voltage gain dc–dc converter with dynamic analysis
RU2372706C1 (en) Device for connection of controlled voltage rectifier to source of ac voltage
Khadse et al. Design of battery storage system for microgrid
RU2707699C1 (en) Method for recuperation of electric power and device for its implementation
Chen et al. Battery current-sharing power decoupling method for realizing a single-stage hybrid PV system
RU2754580C1 (en) Power source for pulse load
Chauhan et al. Multiple PMSG fed Non-inverting buck-boost converter for HEVs
Reddy et al. e-Battery for Energy Storage Systems
DE102010051088A1 (en) Device for impedance matching
RU2796382C1 (en) Static transducer
RU89786U1 (en) DC TO DC CONVERTER WITH MAGNETIC-LINKED INDUCTIONS
RU2521613C1 (en) Device for connecting controlled voltage inverter to direct current voltage source
Karimi et al. Proposition and implementation centralized DC/DC converter based on current regulation for adjustable industrial battery discharge (Ni-Cd & Lead Acid)
RU2779324C1 (en) Autonomous power supply system for passenger rail cars
RU2813728C1 (en) Device for extreme extraction of electrical energy from solar battery
Gruner et al. High Step-Up DC-DC Converter with Input Current Sharing Based on the Forward Converter
Nosov et al. Research and Calculation of a Switched Transformer–Capacitor Pulse Generator