RU2807514C1

RU2807514C1 - Способ управления импульсным силовым понижающим преобразователем

Info

Publication number: RU2807514C1
Application number: RU2023111676A
Authority: RU
Inventors: Виталий Иванович Глухов; Андрей Григорьевич Иванов; Виктор Алексеевич Прядкин
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ")
Filing date: 2023-05-03
Publication date: 2023-11-15

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, а именно к преобразовательной электротехнике, в частности к импульсным силовым понижающим преобразователям. Может найти применение в способах организации электропитания устройств в качестве основного или вторичного источника питания с использованием литий-ионных аккумуляторных батарей, в процессе эксплуатации которых требуются оптимальные условия зарядного процесса. Способ управления импульсным силовым понижающим преобразователем заключается в заряде в два этапа литий-ионной аккумуляторной батареи, являющейся нагрузкой для входной чопперной схемы с датчиком тока и датчиком напряжения, управляемой с драйвера ШИМ сигналом, формируемым последовательно соединенными формирователем ошибки по напряжению, мультиплексором, формирователем ошибки по току и напряжению и модулятором. При достижении на втором этапе снижающегося зарядного тока аккумуляторной батареи до минимального установленного опорным напряжением значения формируют формирователем ошибки по току и совокупностью логических элементов сигнал управления мультиплексором, запрещающим прохождение ШИМ сигналов с выхода модулятора для управления силовым транзисторным ключом чоппера, и сформированным сигналом постоянного напряжения закрывают данный транзисторный ключ, обеспечивая выключение протекания зарядного тока к аккумуляторной батарее для ее заряда. Технический результат: оптимальные условия заряда литий-ионной аккумуляторной батареи, как следствие - высокий срок ее службы и надежность работы. 2 ил.

Description

Назначение

Изобретение относится к области электротехники, а именно к преобразовательной электротехнике, в частности, к импульсным силовым понижающим преобразователям. Может найти применение в способах организации электропитания устройств в качестве основного или вторичного источника питания с использованием литий-ионных аккумуляторных батарей, в процессе эксплуатации которых требуются оптимальные условия зарядного процесса.

Уровень техники

В настоящее время широко известны источники питания, в которых аккумуляторные батареи используют в качестве основного источника питания, а также статические преобразователи (патент РФ №2780724), в которых аккумуляторные батареи используют в качестве вторичного источника питания. Аккумуляторные батареи используются:

• в системах электроснабжения, когда солнечная энергия, преобразуется в электрическую энергию фотоэлектрическими преобразователями (солнечными батареями) для обеспечения питания потребителей электроэнергии и заряда вторичных источников питания - накопителей электрической энергии, аккумуляторных батарей, предназначенных для питания потребителей электроэнергии при ограниченной или полностью отсутствующей солнечной энергии (патент РФ №2689401);

• в системах, использующих, например, парогенераторы, гидрогенераторы и т.д., то есть там, где генерирование электрической энергии осуществляется генератором, ротор которого приводится в движение от формирователя кинетической энергии вращения;

• на борту летательного аппарата с гибридной силовой установкой полностью электрической или частично электрической (патент РФ №2766320).

Энергия, необходимая для полета, может запасаться в суперконденсаторах (ионисторах), топливных элементах и литиевых батареях, которые характеризуются плотностью энергии, удельной мощностью, сроком службы и стоимостью.

Суперконденсаторы обладают высокой удельной мощностью и обеспечивают длительный срок службы с высоким КПД, а также быструю зарядку/разрядку, и могут работать в широком диапазоне температур. Их главный недостаток - высокая стоимость и большой вес при меньшей удельной энергии по сравнению с аккумуляторными батареями. Поэтому суперконденсаторы используют там, где требуется несколько циклов или когда отсутствует альтернатива из-за экстремальных рабочих температур.

В отличие от аккумуляторной батареи, топливный элемент непрерывно вырабатывает электричество. Топливные элементы могут достигать плотности мощности более 1000 Вт/кг. Однако, для функционирования топливных элементов необходимы резервуары для водорода и система для управления отводом тепла, что существенно влияет на массу этого источника энергии и сказывается на эффективности его использования на борту летательных аппаратов.

Литий-ионные аккумуляторы сегодня являются одним из наиболее перспективных химических источников тока с точки зрения использования их в качестве накопителей электроэнергии («Системы накопления электроэнергии»/ Новости Электротехники, №4(124)-5(125), 2020). Например, по сравнению с традиционными перезаряжаемыми аккумуляторами, элементы литий-ионных аккумуляторов, положительный электрод которых изготовлен из литированного оксида кобальта, обладают в два раза большей энергией, чем никелевые аккумуляторы и в четыре раза большей, чем свинцово-кислотные. Они имеют большой срок службы и малый саморазряд, у них нет эффекта памяти, и они не требуют плановой циклической работы. Литий-ионные аккумуляторные батареи обладают высокой плотностью энергии, малым весом, могут быть достаточно компактными и эргономичными. Однако они требуют оптимальных условий заряда по току и напряжению, обеспечиваемых силовым преобразователем, т.к. неправильные режимы заряда снижают надежность и сокращают срок службы литий-ионных аккумуляторных батарей и даже могут стать причиной возгорания.

Известен способ управления импульсным понижающим преобразователем напряжения со стабилизацией тока (патент РФ №2661900), основанный на широтно-импульсной модуляции сигнала управления ключевым элементом, включающим измерение текущего значения тока преобразователя в электрической цепи управления током, получение сигнала рассогласования текущего значения тока преобразователя и его опорной величины, суммирование полученного сигнала рассогласования тока с сигналом пропорциональным выходному напряжению преобразователя, и формирование ШИМ-сигнала управления ключевым элементом полученным суммарным сигналом, или результату деления выходного напряжения преобразователя на его входное напряжение, и формирование ШИМ-сигнала управления ключевым элементом полученным суммарным сигналом.

Данный способ управления импульсным понижающим преобразователем не обеспечивает стабилизацию выходного напряжения. Кроме того, недостатком данного технического решения, согласно второму предложенному варианту управления преобразователем, является большое количество датчиков, что ведет к усложнению и снижению надежности всей системы в целом.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Способ управления импульсным силовым понижающим преобразователем в режиме среднего тока» (патент РФ №2766320), взятое авторами за прототип.

В данном способе управление импульсным силовым понижающим преобразователем в режиме среднего тока заряд литий-ионной аккумуляторной батареи осуществляют через управляемую ШИМ сигналом чопперную схему, подключенную входом к входному источнику постоянного напряжения, а выходом - к нагрузке в виде литий-ионной аккумуляторной батареи, зарядный ток которой контролируют датчиком тока, а напряжение - датчиком напряжения в виде резистивного делителя и формирователя ошибки по напряжению. Вначале, на первом этапе заряда аккумуляторной батареи, заряд до заданного напряжения обеспечивают поддержанием постоянного тока, задаваемого опорным напряжением по среднему току. Затем, на втором этапе, с использованием опорного напряжения определяют максимальное напряжение на аккумуляторной батарее и ее заряд обеспечивают поддержанием данного постоянного напряжения при снижающемся зарядном токе. При этом мультиплексором принудительного переключения режимов стабилизации тока и напряжения управляют формирователем ошибки по току и напряжению, выходной сигнал которого подают на вход модулятора, имеющим на втором входе пилообразное напряжение. Сформированные ШИМ сигналы на выходе модулятора подают через драйвер на управляющий вход чопперной схемы.

Недостатком прототипа является то, что при заряде аккумуляторной батареи после достижения ее зарядной емкости заряд продолжают, и в результате перезаряда снижается срок службы аккумуляторной батареи и даже возможен выход ее из строя.

Перезаряд литий-ионной аккумуляторной батареи может привести к повреждению анода отложениями лития, из-за чего могут образоваться литиевые дендриты, что часто приводит к короткому замыканию или самоподдерживающейся реакции с выделением тепла.

Поэтому следует ограничивать заряд литий-ионных аккумуляторов до уровня ниже зарядной емкости, в виду того, что

• аккумуляторы физически способны удерживать ограниченный уровень заряда;

• превышение физических возможностей дестабилизирует химические реакции;

• значительно падает уровень безопасности и уменьшается срок службы аккумуляторов

(https://neovolt.ru/blog/984_pochemu-net-zaryada-vyshe-100-procentov, «Почему литий-ионные батареи не заряжаются после полной зарядки?»).

Следует отметить, что зарядной емкостью аккумуляторной батареи называется максимально возможный полезный заряд аккумуляторной батареи, отдаваемый полностью заряженной аккумуляторной батареей при разряде до наименьшего допустимого напряжения. Зарядная емкость аккумуляторной батареи соответствует максимальной остаточной емкости аккумуляторной батареи в виде электрической энергии, выраженной в ампер часах или Кулонах, которую аккумуляторная батарея отдает при разряде до выбранного конечного напряжения в любом текущем его состоянии.

Целью предлагаемого изобретения является повышение срока службы и надежности работы литий-ионной аккумуляторной батареи.

Раскрытие изобретения

Предлагаемый способ управления импульсным силовым понижающим преобразователем заключается в двухэтапном заряде литий-ионной аккумуляторной батареи, являющейся нагрузкой для входной чопперной схемы с датчиком тока и датчиком напряжения, управляемой с драйвера ШИМ сигналом, формируемым последовательно соединенными формирователем ошибки по напряжению, мультиплексором, формирователем ошибки по току и напряжению, модулятором.

На первом этапе заряд до заданного напряжения обеспечивают поддержанием постоянного тока, задаваемого опорным напряжением.

На втором этапе определяют максимальное напряжение на аккумуляторной батарее с использованием опорного напряжения. Заряд батареи обеспечивают поддержанием данного постоянного напряжения при снижающемся зарядном токе. При этом на вход модулятора, формирующего ШИМ сигналы, подают пилообразное напряжение.

Сущность изобретения заключается в том, что при достижении на втором этапе снижающегося зарядного тока аккумуляторной батареи до минимального установленного опорным напряжением значения, формируют сигнал постоянного напряжения, запрещающий прохождение ШИМ сигналов с выхода модулятора для управления силовым транзисторным ключом чоппера и закрывающий данный транзисторный ключ, обеспечивая выключение протекания зарядного тока к аккумуляторной батарее для ее заряда. Формирование сигнала постоянного напряжения обеспечивают дополнительно введенным формирователем ошибки по току, совокупностью логических элементов и дополнительно введенным мультиплексором.

Графические иллюстрации

Изобретение проиллюстрировано фигурами фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 1 приведен график зависимостей напряжения U и тока I от времени t при заряде литиевой аккумуляторной батареи.

На фиг. 2 приведен пример исполнения в виде структурной схемы для реализации заявляемого способа управления импульсным силовым понижающим преобразователем, содержащем составляющие, обозначенные позициями:

1 - транзисторный ключ;

2 - дроссель;

3 - датчик тока;

4 - диод чоппера;

5 - конденсатор чоппера;

6 - аккумуляторная батарея;

7 - первый резистор делителя напряжения;

8 - второй резистор делителя напряжения;

9 - формирователь ошибки по напряжению;

9-1 - операционный усилитель формирователя ошибки по напряжению;

9-2 - резистор формирователя ошибки по напряжению;

9-3 - конденсатор формирователя ошибки по напряжению;

10 - первый мультиплексор;

10-1 - операционный усилитель первого мультиплексора;

10-2 - диод первого мультиплексора;

10-3 - резистор первого мультиплексора;

11 - формирователь ошибки по току и напряжению;

11-1 - операционный усилитель первого формирователя ошибки по току;

11-2 - первый резистор первого формирователя ошибки по току;

11-3 - конденсатор первого формирователя ошибки по току;

11-4 - второй резистор первого формирователя ошибки по току;

12 - модулятор;

13 - драйвер;

14 - второй мультиплексор;

14-1 - операционный усилитель второго мультиплексора;

14-2 - диод второго мультиплексора;

14-3 - резистор второго мультиплексора;

15 - формирователь ошибки по току;

15-1 - операционный усилитель второго формирователя ошибки по току;

15-2 - резистор второго формирователя ошибки по току;

15-3 - конденсатор второго формирователя ошибки по току;

16 - элемент 2И-НЕ;

17 - элемент НЕ (инвертор).

Описание примера исполнения

В соответствии с требуемым алгоритмом заряда литий-ионных аккумуляторных батарей ее заряд осуществляют в два этапа (см., например, «Рекомендации по зарядке литий-ионных аккумуляторов», https://dzen.ru/a/Ysvz4w8yRnMiebgq):

• вначале на первом этапе заряд до заданного напряжения должен обеспечиваться постоянным током (поддержание оптимального постоянного тока);

• затем на втором этапе при достижении заданного напряжения обеспечивается заряд постоянным напряжением (поддержание заданного постоянного стабилизированного напряжения).

Это видно из графика на фиг. 1 зависимостей напряжения U и тока I от времени t при заряде литий-ионной аккумуляторной батареи (см., например, «Способы заряда Li-ion аккумуляторов и батарей на их основе», https://kit-e.ru/battery/sposoby-zaryada).

Этап 1-1 этапа 1 используют при глубоком разряде аккумуляторной батареи (например ниже 2,5 В), в результате чего, малый ток заряда обеспечивает постепенный выход активных электродных материалов на заданные уровни напряжения, при которых они штатно функционируют (например при более 2,8 В), после чего на этапе 2-1 этапа 1 включают основной ток заряда. Также этап 1-1 этапа 1 используют при низких температурах, например, ниже +5°С - для «разогрева» электродных масс.

В виду того, что при эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей обеспечивают выравнивание аккумуляторов в аккумуляторной батарее и обеспечивают контроль напряжений на аккумуляторах (патенты РФ №№2724111, 2689401), а также при низких температурах используют систему терморегулирования с термодатчиками и нагревателями (патент РФ №2698638), этап 1-1 следует исключить из цикла заряда батареи, а этап 1 заряда следует рассматривать начиная сразу с этапа 1-2.

На практике широко используют два типа аккумуляторов, имеющих отличительные особенности по зарядной характеристике и номинальным значениям напряжений на аккумуляторе (патент РФ №2698638):

• литий-ионные аккумулятора, у которых положительный электрод изготовлен из литированного оксида кобальта или подобных оксидных соединений;

• литий-ионные аккумуляторы, у которых положительный электрод изготовлен из литированного фосфата железа.

Аккумуляторы, у которых положительный электрод изготовлен из литированного оксида кобальта или подобных оксидных соединений имеют почти линейную характеристику роста напряжения от степени заряженности. Характеристика аккумуляторов с положительным электродом на основе литированного фосфата железа почти горизонтальна и только в конце заряда резко возрастает. Литий-ионные аккумуляторы с катодом на базе литированного фосфата железа имеют более низкие удельные энергетические параметры из-за несколько меньшего (3,2 В) номинального напряжения, в сравнении с литий-ионными аккумуляторами, у которых положительный электрод изготовлен из литированного оксида кобальта или подобных оксидных соединений, с номинальным напряжением (3,6 В), но обладают в 2-3 раза большим ресурсом работы и безопасны в эксплуатации (см. Вопросы электромеханики Т. 123. 2011, стр. 29-30).

Допустимые токи заряда аккумуляторной батареи на первом этапе, как правило, указываются в документации на конкретный тип аккумулятора, однако следует отметить, что максимальный ток заряда аккумуляторной батареи с положительным электродом на базе литированного фосфата железа может превышать максимальный ток на основе кобальта лития или подобных оксидных соединений, находящийся в пределах от 0,5С до 1С (буквой «С» обозначена емкость аккумулятора), приблизительно в 3 раза.

При достижении напряжения на аккумуляторе, у которых положительный электрод изготовлен из литированного оксида кобальта или подобных оксидных соединений, значений в пределах от 4,1 В до 4,2 В, или значений в пределах от 3,35 В до 3,45 В на аккумуляторе с положительным электродом на базе литированного фосфата железа, включают второй этап заряда, на котором осуществляется дозаряд аккумуляторной батареи снижающимися малыми токами, при этом, напряжение достигает максимального значения полностью заряженного аккумулятора до 100% (повышается на аккумуляторе приблизительно на 0,05 В при токе приблизительно равном 0,05С) и окончательно стабилизируется. Однако, как было описано выше, 2-й этап следует завершить при токе заряда выше допустимого нижнего уровня, при этом, следует исключить зарядный ток, в противном случае емкость аккумулятора со временем будет снижаться, и аккумуляторная батарея может выйти из строя.

Рассмотрим реализацию способа управления импульсным силовым понижающим преобразователем (фиг. 1), у которого литий-ионная аккумуляторная батарея 6 является нагрузкой.

На силовой транзисторный ключ 1 чопперной схемы подают постоянное входное напряжение U_вх. Силовой транзисторный ключ 1 чопперной схемы управляется ШИМ сигналом (широтно-импульсной модулированной последовательностью импульсов) с драйвера 13 (см., например, «Импульсные источники питания, построенные по чопперной схеме», https://ozlib.com/1038388/).

В качестве силового транзисторного ключа 1 может быть использован, например, полевой транзистор с изолированным затвором (MOSFET) или быстродействующий биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), которые позволяют обеспечить большие мощности и высокий КПД преобразователя.

При подаче импульса с драйвера 13 на управляющий вход транзисторного ключа 1 он открывается, ток через него поступает через сглаживающий дроссель 2 в выходной конденсатор 5, при этом в дросселе 2 происходит накопление энергии. При снятии управляющего импульса с управляющего входа транзисторного ключа 1, он закрывается, и в контуре: диод 4 - дроссель 2 - конденсатор 5 начинает протекать ток, вызванный высвобождением накопленной в дросселе 2 энергии в конденсатор 5, являющегося выходом чопперной схемы. Далее цикл повторяется. Дроссель 2 и конденсатор 5 представляют собой Г-образную схему LC-фильтра. Дроссель 2 может быть выполнен на ферритовом сердечнике.

Выход чопперной схемы подключают непосредственно к аккумуляторной батарее 7 для ее заряда, которая является выходом основного или вторичного источника питания.

Управление импульсным силовым понижающим преобразователем реализовано через обратную связь по напряжению и току. Датчик тока 3, с выходом по напряжению пропорциональному току (см. например, «Датчик тока с выходом по напряжению», https://lemzspb.ru/datchik-toka-s-vykhodom-po-napryazheniyu/), измеряет зарядный ток аккумуляторной батареи 6. Сигнал с датчика тока 3 поступает на первые входы формирователя ошибки по току и напряжению 11 и формирователя ошибки по току 15, которые выполнены по схеме ПИ- регулятора, имеющего в цепи обратной связи операционного усилителя (соответственно, 11-1 и 15-1) резистивно-емкостные цепочки (соответственно 11-2, 11-3 и 15-2, 15-3). Передаточной функцией ПИ-регулятора обеспечивается высокое быстродействие, устойчивость регулирования и отсутствие статической погрешности, что позволяет обеспечить устойчивой работы системы в целом (см., например: «ПИ-регуляторы», https://studref.com/449194/tehnika/regulyatory; и «Автоматические регуляторы», https://studopedia.net/5_51441_III-avtomaticheskie-regulyatori.html).

На второй вход формирователя ошибки по току и напряжению 11 поступает опорный сигнал уровня напряжения, значение которого формируется в зависимости от значения опорного напряжения U_оп1, значения опорного напряжения U_оп2 и текущего значения напряжения U_вых на нагрузке импульсного силового понижающего преобразователя, в качестве которой рассматривается аккумуляторная батарея 6.

На второй вход формирователя ошибки по току 15 поступает опорный сигнал U_оп3, соответствующий минимальному току на втором этапе заряда аккумуляторной батареи 6, поэтому на его выходе формируется сигнал низкого уровня напряжения, который поступает на первый вход элемента 2И-НЕ, формируя на его выходе сигнал высокого уровня напряжения.

На второй вход формирователя ошибки по току и напряжению 11, в зависимости от уровня напряжения на аккумуляторной батарее 6, поступает опорный сигнал U_оп2 или сигнал пониженного уровня напряжения, которые формируются следующим образом.

Напряжение с делителя напряжения на резисторах 7 и 8, подключенного к аккумуляторной батарее 6, поступает на первый вход формирователя ошибки по напряжению 9, выполненного по схеме ПИ-регулятора (операционный усилитель 9-1 и резистивно-емкостная цепочка 9-2 и 9-3), где сравнивается с значением опорного напряжения U_оп1 на его втором входе. При значении уровня напряжение с делителя напряжения на резисторах 7 и 8 меньшем значения опорного напряжения U_оп1 на выходе формирователя ошибки по напряжению 9 формируется сигнал высокого уровня напряжения (см., например, «Аналоговые компараторы», http://electrik.info/main/praktika/695-analogovye-komparatory.html), который поступает на первый вход первого мультиплексора 10, выполненного на операционном усилителе 10-1, диоде 10-2 в цепи обратной связи и резисторе 10-3, и открывает диод 10-2, переводя первый мультиплексор 10 принудительного переключения режимов стабилизации тока и напряжения в режим повторителя (см. например, «Функциональные схемы на ОУ», http://jstonline.narod.ru/rsw/rsw_h0/rsw_h0g0/rsw_h0g0c.htm). Опорное напряжение U_оп2, соответствующее напряжению среднего постоянного зарядного тока этапа 1, через повторитель поступает на второй вход формирователя ошибки по току и напряжению 11, выполненного на операционном усилителе 11-1, резисторах 11-2, 11-4 и конденсаторе 11-3 по схеме ПИ-регулятора, в результате чего, обеспечивается работа импульсного силового понижающего преобразователя в режиме стабилизатора тока (этап 1 на фиг.2). Сигнал напряжения с выхода формирователя ошибки по току и напряжению 11 поступает на первый вход модулятора 12 на втором входе которого присутствует сигнал пилообразного напряжения, в результате чего на его выходе формируются ШИМ сигналы (см., например, «Что такое ШИМ - широтно-импульсная модуляция», https://odinelectric.ru/knowledgebase/chto-takoe-shim), которые поступают на первый вход второго мультиплексора 14, выполненного на операционном усилителе 14-1, диоде 14-2 и резисторе 14-3 (частота последовательности импульсов определяется частотой пилообразного напряжения и ее выбирают, как правило, в диапазоне от 40 кГц до 200 кГц). Так как диод 14-2 открыт высоким уровнем напряжения на втором входе второго мультиплексора 14, поступающим с выхода элемента 2И-НЕ, то второй мультиплексор 14 работает в режиме повторителя, в результате чего ШИМ сигналы с выхода модулятора 12 через повторитель и драйвер 13 поступают на управляющий вход транзисторного ключа 1, обеспечивая стабилизацию зарядного тока аккумуляторной батареи 6.

При достижении уровня напряжения на аккумуляторной батареи 6 начального напряжения этапа 2, уровень напряжения с делителя напряжения на резисторах 7 и 8 достигает установленного значения U_оп1 и на выходе формирователя ошибки по напряжению 9 устанавливается сигнал пониженного уровня напряжения, который закрывает диод 10-2 первого мультиплексора 10 (мультиплексор 10 выводится из режима работы повторителя) и поступает на его выход и второй вход формирователя ошибки по току и напряжению 11, обеспечивая, тем самым, работу импульсного силового понижающего преобразователя в режиме стабилизатора напряжения (этап 2 на фиг. 2).

При достижении на этапе 2 снижающегося зарядного тока аккумуляторной батареи 6 до минимального установленного значения (устанавливается опорным напряжением U_оп3), напряжение пропорциональное зарядному току с датчика тока 3, поступающее на первый вход формирователя ошибки по току 15, устанавливает на его выходе высокое напряжение. Данное напряжение, поступая на первый вход элемента 2И-НЕ 16, устанавливает на его выходе низкое напряжение, т.к. на его входе присутствует высокое напряжение с выхода элемента НЕ 17, который инвертирует пониженное напряжение с выхода формирователя ошибки по напряжению 9. Данное низкое напряжение с выхода элемента 2И-НЕ 16 поступает на второй вход второго мультиплексора 14, закрывая диод 14-2, поступает на выход второго мультиплексора 14 и через драйвер 13 на управляющий вход транзисторного ключа 1. Силовой транзисторный ключ 1 закрывается, в результате чего, обеспечивают выключение протекания зарядного тока к аккумуляторной батарее 6 для ее заряда.

При снижении напряжения на аккумуляторной батарее 6 до "срабатывания" датчика напряжения, на выходе формирователя ошибки 9 формируется сигнал высокого уровня напряжения, который через элемент НЕ 17 устанавливает на выходе элемента И-НЕ 16 высокое напряжение, которое переводит второй мультиплексор 14 в режим повторителя, обеспечивая прохождения ШИМ сигнала на управляющий вход транзисторного ключа 1 для формирования зарядного тока и процессы, описанные выше, повторяются.

Таким образом, в заявленном изобретении импульсный силовой понижающий преобразователем позволяет обеспечить в нагрузке в виде литий-ионной аккумуляторной батареи, оптимальные условия ее заряда, а также обеспечить выключение протекания зарядного тока на уровне ниже зарядной емкости литий-ионной аккумуляторной батареи, что позволяет достичь высокого срока ее службы и надежности работы.

Claims

Способ управления импульсным силовым понижающим преобразователем, заключающийся в двухэтапном заряде литий-ионной аккумуляторной батареи, являющейся нагрузкой для входной чопперной схемы с датчиком тока и датчиком напряжения, управляемой с драйвера ШИМ сигналом, формируемым последовательно соединенными формирователем ошибки по напряжению, мультиплексором, формирователем ошибки по току и напряжению, модулятором, при этом на первом этапе заряд до заданного напряжения обеспечивают поддержанием постоянного тока, задаваемого опорным напряжением, затем на втором этапе с использованием опорного напряжения определяют максимальное напряжение на аккумуляторной батарее и ее заряд обеспечивают поддержанием данного постоянного напряжения при снижающемся зарядном токе, кроме того, на вход модулятора, формирующего ШИМ сигналы, подают пилообразное напряжение, отличающийся тем, что при достижении на втором этапе снижающегося зарядного тока аккумуляторной батареи минимального установленного опорным напряжением значения формируют дополнительно введенным формирователем ошибки по току и совокупностью логических элементов сигнал управления дополнительно введенным мультиплексором, запрещающим прохождение ШИМ сигналов с выхода модулятора для управления силовым транзисторным ключом чоппера, и сформированным сигналом напряжения закрывают данный транзисторный ключ, обеспечивая выключение протекания зарядного тока к аккумуляторной батарее.