RU46135U1

RU46135U1 - VOLTAGE CONVERTER FOR CHARGING THE BATTERY

Info

Publication number: RU46135U1
Application number: RU2004138225/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Васильевич Дитяткин; Николай Федорович Сидоренко
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Агроимпорт"
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2005-06-10

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее к преобразователям напряжения для зарядки аккумуляторов и может быть использована в системах электрооборудования тракторов, автомобилей и других транспортных средств. Преобразователь напряжения содержит инвертор, блок контроля зарядки и блок контроля состояния аккумулятора. Блок контроля зарядки содержит соединенные с инвертором датчик тока и регулятор, с которыми соединен усилитель. Блок контроля состояния аккумулятора включает в себя соединенное с инвертором устройство блокировки и соединенную с выходом преобразователя и устройством блокировки схему сравнения уровня напряжения на аккумуляторе с нижним пороговым уровнем напряжения. Инвертор преобразует постоянное напряжения питания в более высокое напряжение зарядного тока. Блок контроля зарядки регулирует величину зарядного тока, а блок контроля состояния аккумулятора обеспечивает выключение преобразователя напряжения при поломке или отсутствии заряжаемого аккумулятора. Техническим результатом при использовании полезной модели является расширение функциональных возможностей преобразователя напряжения. 1 ил.The utility model relates to electrical engineering, and more specifically to voltage converters for charging batteries and can be used in electrical systems of tractors, cars and other vehicles. The voltage converter comprises an inverter, a charge control unit and a battery condition monitoring unit. The charge control unit contains a current sensor and a regulator connected to the inverter, to which an amplifier is connected. The battery condition monitoring unit includes a blocking device connected to the inverter and a circuit for comparing the battery voltage level with the lower threshold voltage level connected to the inverter output and the blocking device. An inverter converts a constant supply voltage to a higher charging current voltage. The charge control unit controls the amount of charging current, and the battery status control unit turns off the voltage converter in the event of a breakdown or absence of a rechargeable battery. The technical result when using the utility model is to expand the functionality of the voltage Converter. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее к преобразователям напряжения для зарядки аккумуляторов и может быть использована в системах электрооборудования тракторов, автомобилей и других транспортных средств.The utility model relates to electrical engineering, and more specifically to voltage converters for charging batteries and can be used in electrical systems of tractors, cars and other vehicles.

Известен преобразователь напряжения для зарядки аккумулятора, содержащий инвертор и блок контроля зарядки [1]. Преобразователь напряжения является частью системы электропитания на два уровня напряжения, одной из функций которой является зарядка двух аккумуляторов. В качестве преобразователя напряжения, обеспечивающего зарядку одного из аккумуляторов, используется генератор и выпрямитель, а блок контроля зарядки выполнен в виде регулятора напряжения, подключенного к обмотке возбуждения генератора. Известное устройство обеспечивает поддержание напряжения зарядного тока на оптимальном уровне.A known voltage converter for charging a battery containing an inverter and a charge control unit [1]. The voltage converter is part of the power supply system at two voltage levels, one of the functions of which is to charge two batteries. A generator and a rectifier are used as a voltage converter providing charging of one of the batteries, and the charging control unit is made in the form of a voltage regulator connected to the generator excitation winding. The known device ensures that the voltage of the charging current is at an optimal level.

Недостатком известного устройства является то, что при выходе из строя аккумулятора не обеспечивается отключение его от инвертора, что снижает надежность устройства.A disadvantage of the known device is that when the battery fails, it is not disconnected from the inverter, which reduces the reliability of the device.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является известный преобразователь напряжения, содержащий инвертор и блок контроля тока нагрузки [2]. Нагрузкой может служить, в частности, заряжаемый аккумулятор. Инвертор содержит усилитель, трансформатор и выпрямитель, а блок контроля - датчик тока, усилитель и регулятор. При уменьшении тока нагрузки блок контроля формирует управляющий сигнал, который поступает на вход инвертора, в результате чего на его выходе напряжение изменяется на величину, компенсирующую уменьшение тока Closest to the claimed and adopted as a prototype is a known voltage converter containing an inverter and a unit for monitoring the load current [2]. The load may be, in particular, a rechargeable battery. The inverter contains an amplifier, a transformer and a rectifier, and the control unit contains a current sensor, an amplifier and a regulator. When the load current decreases, the control unit generates a control signal, which is fed to the inverter input, as a result of which the voltage at its output changes by an amount that compensates for the current decrease

нагрузки. Кроме того, известное устройство предназначено только для преобразования напряжения и его стабилизации.load. In addition, the known device is intended only for voltage conversion and its stabilization.

Недостатком известного устройства является то, что при выходе из строя нагрузки, в частности, заряжаемого аккумулятора, например в результате короткого замыкания в аккумуляторе, не обеспечивается отключение нагрузки от инвертора, что снижает надежность работы преобразователя напряжения.A disadvantage of the known device is that when the load fails, in particular, the rechargeable battery, for example, as a result of a short circuit in the battery, the load is not disconnected from the inverter, which reduces the reliability of the voltage converter.

В основу полезной модели поставлена задача создать такой преобразователь напряжения для зарядки аккумулятора, в котором введение новых блоков и новые взаимосвязи между блоками, позволили бы расширить функциональные возможности преобразователя, то есть дополнительно к основным функциям преобразователя обеспечили бы его выключение при выходе из строя заряжаемого аккумулятора, что предотвратило бы возможность бесполезной зарядки неисправного аккумулятора или работы на короткое замыкание.The utility model is based on the task of creating such a voltage converter for charging the battery, in which the introduction of new blocks and new interconnections between the blocks would expand the functionality of the converter, that is, in addition to the main functions of the converter, it would turn off when the rechargeable battery fails, which would prevent the possibility of useless charging of a faulty battery or short circuit operation.

Поставленная задача решается тем, что в преобразователь напряжения для зарядки аккумулятора, содержащем инвертор и блок контроля зарядки, включающий датчик тока, усилитель и регулятор, согласно полезной модели, в нем установлен блок контроля состояния аккумулятора, содержащий соединенное с инвертором устройство блокировки и соединенную с выходом преобразователя и устройством блокировки схему сравнения уровня напряжения на аккумуляторе с нижним пороговым уровнем напряжения.The problem is solved in that in a voltage converter for charging a battery containing an inverter and a charge control unit including a current sensor, an amplifier and a regulator, according to a utility model, a battery status control unit is installed in it, containing a lock device connected to the inverter and connected to the output a converter and a locking device; a circuit for comparing a battery voltage level with a lower threshold voltage level.

В результате использования полезной модели обеспечивается получение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей преобразователя напряжения для зарядки аккумулятора.As a result of using the utility model, a technical result is obtained consisting in expanding the functionality of a voltage converter for charging a battery.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Для получения технического результата используется новая совокупность существенных признаков, а именно Between the set of essential features of the claimed device and the achieved technical result, there is the following causal relationship. To obtain a technical result, a new set of essential features is used, namely

использование в преобразователе напряжения нового блока -блока контроля аккумулятора, содержащего устройство блокировки и схему сравнения. Схема сравнения измеряет уровень напряжения на аккумуляторе, и если оно ниже допустимого, что свидетельствует о коротком замыкании банок аккумулятора, или отсутствует, когда аккумулятор не подключен к зарядной сети или закорочен, на вход устройства блокировки подается сигнал, и устройство блокировки выключает инвертор, отключая цепь зарядки от источника напряжения. Таким образом, наряду с выполнением основной функции преобразователь напряжения получает новую функцию - возможность отключения зарядной цепи, а следовательно неисправного аккумулятора, от источника напряжения. Благодаря реализации дополнительной функции предотвращается бесполезная зарядка неисправного аккумулятора, а также подача напряжения в цепь зарядки при отсутствии аккумулятора. Все вышеизложенное свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом.the use in the voltage converter of a new unit, a battery monitoring unit, comprising a locking device and a comparison circuit. The comparison circuit measures the voltage level on the battery, and if it is below permissible, which indicates a short circuit of the battery cans, or is absent when the battery is not connected to the charging network or shorted, a signal is input to the blocking device input and the blocking device turns off the inverter, disconnecting the circuit charging from a voltage source. Thus, along with performing the main function, the voltage converter receives a new function - the ability to disconnect the charging circuit, and therefore the faulty battery, from the voltage source. Thanks to the implementation of an additional function, useless charging of a faulty battery is prevented, as well as supplying voltage to the charging circuit in the absence of a battery. All of the above indicates the presence of a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed device and the achieved technical result.

На чертеже изображена блок-схема преобразователя напряжения для зарядки аккумулятора.The drawing shows a block diagram of a voltage Converter for charging the battery.

Преобразователь 1 напряжения содержит инвертор 2, блок 3 контроля зарядки и блок 4 контроля состояния аккумулятора 5. Блок 3 контроля зарядки включает в себя датчик 6 тока, усилитель 7 и регулятор 8. В блок 4 контроля состояния аккумулятора входят устройство блокировки 9 и схема сравнения 10. Инвертор 2 имеет три входа. С первым входом - питающим - соединен генератор постоянного тока (на чертеже не показан), со вторым входом - блокирующим - соединено устройство блокировки 9, а с третьим - управляющим - соединен регулятор 8. Датчик тока 6 своим входом соединен с инвертором 2, а входом - со входом усилителя 7, выход которого соединен с регулятором 8. Схема сравнения 10 своим входом соединена с выходом преобразователя 1 напряжения, а выходом - с устройством блокировки 9.The voltage converter 1 comprises an inverter 2, a charge control unit 3 and a battery condition control unit 4. The charge control unit 3 includes a current sensor 6, an amplifier 7 and a regulator 8. The battery condition control unit 4 includes a lock device 9 and a comparison circuit 10 . Inverter 2 has three inputs. A direct current generator (not shown in the drawing) is connected to the first input - power supply, a blocking device 9 is connected to the second input - blocking, and a regulator 8 is connected to the third - control input. The current sensor 6 is connected to inverter 2 by its input, and the input - with the input of the amplifier 7, the output of which is connected to the regulator 8. The comparison circuit 10 is connected by its input to the output of the voltage converter 1, and the output to the blocking device 9.

Предлагаемый преобразователь напряжения работает следующим образом. Включение преобразователя 1 осуществляется подачей управляющего сигнала на вход устройства блокировки 9 (на чертеже показано стрелкой), которое включает инвертор 2. Инвертор 2 превращает постоянное напряжение питания в переменное напряжение высокой частоты, увеличивая его по уровню, обеспечивает гальваническую развязку между входным и выходным напряжением преобразователя 1 и затем снова превращает переменное напряжение в постоянное, значение которого превышает напряжение питания на величину, необходимую для зарядки аккумулятора 5. Величина зарядного тока регулируется блоком 3 контроля зарядки. Датчик тока 6 измеряет зарядный ток и на его выходе появляется сигнал, пропорциональный измеряемому току. Сигнал поступает в усилитель 7, где усиливается до уровня, необходимого для работы регулятора 8, который формирует управляющий сигнал, подаваемый на инвертор 2. При увеличении уровня зарядного тока изменяется уровень регулирующего выходного сигнала регулятора 8. Это приводит к уменьшению величины напряжения на выходе инвертора 2 и, следовательно, к уменьшению зарядного тока. Как только на выходе инвертора 2 напряжение достигло уровня опорного напряжения (максимально допустимого напряжения заряженного аккумулятора 5), уровень сигнала на выходе регулятора 8 изменяется, вследствие чего напряжение на выходе инвертора 2 уменьшается и зарядка аккумулятора 5 прекращается.The proposed voltage Converter operates as follows. The converter 1 is turned on by supplying a control signal to the input of the locking device 9 (shown in the drawing by an arrow), which turns on the inverter 2. The inverter 2 converts a constant voltage to an alternating high-frequency voltage, increasing it in level, provides galvanic isolation between the input and output voltage of the converter 1 and then again turns the alternating voltage into constant, the value of which exceeds the supply voltage by the amount necessary to charge the battery 5. Led The cause of the charging current is regulated by the charging control unit 3. The current sensor 6 measures the charging current and a signal proportional to the measured current appears at its output. The signal enters the amplifier 7, where it is amplified to the level necessary for the operation of the regulator 8, which generates a control signal supplied to the inverter 2. When the level of the charging current increases, the level of the regulating output signal of the regulator 8 changes. This leads to a decrease in the voltage value at the output of the inverter 2 and, consequently, to a decrease in the charging current. As soon as the voltage at the output of the inverter 2 reaches the level of the reference voltage (the maximum allowable voltage of the charged battery 5), the signal level at the output of the regulator 8 changes, as a result of which the voltage at the output of the inverter 2 decreases and the charging of the battery 5 is stopped.

Наличие и исправность заряжаемого аккумулятора 5 контролируется блоком 4 контроля состояния аккумулятора. Схема сравнения 10 измеряет напряжение на выходе преобразователя 1 и сравнивает его с нижним пороговым уровнем напряжения (минимально допустимым уровнем напряжения исправного аккумулятора 5). Если измеряемое напряжение ниже порогового уровня (например, при коротком замыкании в аккумуляторе5) или отсутствует (когда аккумулятор отсутствует или закорочен), схема сравнения 10 выдает сигнал на вход устройства блокировки 9, который The presence and serviceability of the rechargeable battery 5 is controlled by the battery condition monitoring unit 4. The comparison circuit 10 measures the voltage at the output of the converter 1 and compares it with the lower threshold voltage level (minimum acceptable voltage level of a working battery 5). If the measured voltage is below the threshold level (for example, during a short circuit in the battery5) or is absent (when the battery is missing or shorted), the comparison circuit 10 provides a signal to the input of the locking device 9, which

формирует и выдает запрещающий сигнал на инвертор 2, выключает его, и зарядка аккумулятора 5 прекращается.generates and issues a prohibiting signal to the inverter 2, turns it off, and charging of the battery 5 stops.

Наличие блока 4 контроля состояния аккумулятора расширяет функциональные возможности преобразователя 1 напряжения, так как дает возможность наряду с выполнением основных функций (преобразование и регулирование напряжения) обеспечить также отключение аккумулятора от зарядной цепи в случае неисправности или отсутствия заряжаемого аккумулятора, что в целом повышает надежность системы электрооборудования, например трактора, в которой используется заявляемый преобразователь напряжения.The presence of the battery condition monitoring unit 4 expands the functionality of the voltage converter 1, as it makes it possible, along with performing the basic functions (voltage conversion and regulation), to also disconnect the battery from the charging circuit in the event of a malfunction or absence of a rechargeable battery, which generally increases the reliability of the electrical system , for example a tractor in which the inventive voltage converter is used.

Источники информации:Sources of information:

1. Авторское свидетельство СССР №1001313, МПК 3 Н 02 J 7/34, 28.02.83. Бюл. №8.1. USSR author's certificate No. 1001313, IPC 3 H 02 J 7/34, 02.28.83. Bull. No. 8.

2. Авторское свидетельство СССР №767911, МПК 3 Н 02 М 3/24, 28.02.83. Бюл. №36 (прототип).2. USSR author's certificate No. 767911, IPC 3 H 02 M 3/24, 02.28.83. Bull. No. 36 (prototype).

Claims

A voltage converter for charging a battery comprising an inverter and a charge control unit including a current sensor, an amplifier and a regulator, characterized in that a battery condition monitoring unit is installed therein, comprising a lock device connected to the inverter and a level comparison circuit connected to the output of the converter and the lock device voltage on the battery with a lower threshold voltage level.