SK283961B6

SK283961B6 - Spôsob privádzania elektrickej energie do spotrebiča a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu

Info

Publication number: SK283961B6
Application number: SK137-98A
Authority: SK
Inventors: Robbert Jurri�N Oliemuller; Albertus Butter; Michael Jacobus Gerhardus Bartels
Original assignee: Bartoli N.V.
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 2004-06-08
Also published as: ATE232658T1; DK0842558T3; ES2188771T3; CN1192298A; CA2227597C; PL324640A1; CA2227597A1; DE69626206D1; EP0842558B1; EP0842558A1; SK13798A3; JPH11510679A; WO1997005685A1; CZ18298A3; PT842558E; CZ294874B6; PL182729B1; DE69626206T2; AU6631996A; CN1078398C

Abstract

Pri spôsobe a zariadení na privádzanie elektrickej energie do elektrického spotrebiča používajúcom súpravu zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie, sú v prvom kroku všetky zdroje (32, 34, 36) jednosmerného prúdu súpravy nabité, v druhom kroku je prvý zo súpravy zdrojov jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču (38) na privádzanie elektrickej energie doň, po vopred určenom čase je spojenie medzi prvým zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom prerušené. Obidva predchádzajúce kroky sa opakujú pre každý nasledujúci zdroj jednosmerného prúdu a tri predchádzajúce kroky sa opakujú a počas nich zdroj jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču nabíja cez nabíjací prístroj (40) aspoň jeden z iných zdrojov jednosmerného prúdu, čo sa vykonáva tak, že každý zdroj jednosmerného prúdu súpravy zdrojov jednosmerného prúdu prejde cyklom vybíjanie/nabíjanie.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu privádzania elektrickej energie do spotrebiča súpravou zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjame. Vynález sa ďalej týka zariadenia na vykonávanie definovaného spôsobu obsahujúceho súpravu zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie.

Doterajší stav techniky

Zdroje jednosmerného prúdu spôsobilé na nabíjanie a vybíjanie sú všeobecne známe, napríklad na použitie v prípadoch, kedy spotrebič musí byť schopný pracovať nezávisle od verejnej striedavej elektrickej siete, napríklad na napájanie prenosných zariadení a prístrojov, elektrických vozidiel alebo núdzových energetických zariadení. Uvažované elektrické spotrebiče sú v niektorých prípadoch napájané priamo jednosmerným prúdom, ale nepriame napájanie po premene jednosmerného prúdu na jednofázový alebo viacfázový elektrický prúd je rovnako možné.

Pred použitím zdroja alebo zdrojov jednosmerného prúdu je alebo sú nabíjané z verejnej siete, iných generátorových inštalácií, slnečných článkov, veterných turbín alebo podobne. Energia potom sa môže vyvíjať v zdrojoch jednosmerného prúdu alebo keď sú tieto úplne alebo čiastočne vyčerpané, načo použitie zdrojov jednosmerného prúdu musí byť prerušené kvôli opätovnému nabitiu.

Ťažkosti so zvyčajným použitím zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie ako články NiCd, batérie na báze lítia alebo podobne spočívajú v obmedzenom množstve energie, ktorú môže zdroj dodávať, keď sa vychádza z úplne nabitého stavu v danej perióde času, predtým ako nemôžu byť ďalej použité a musia byť znova nabité. Užitočná životnosť zdrojov - čas, v ktorom môže zdroj dodávať energiu jednosmerného prúdu - je preto obmedzený. Okrem toho nabíjanie zdroja spotrebuje energiu a čas a všeobecne vyžaduje manipuláciu ako pripojenie zdroja cez nabíjací obvod k inému zdroju energie, ako je verejná elektrická sieť. To je opakovaná procedúra. Dlhšie doby životnosti pre zariadenie napájané jednosmerným prúdom sú v skutočnosti možné iba pripojením množstva zdrojov jednosmerného prúdu paralelne alebo rýchlym nahradením úplne alebo čiastočne vybitých zdrojov jednosmerného prúdu inými, úplne nabitými zdrojmi jednosmerného prúdu. To je tiež opakovaná procedúra a vedie k zvýšeniu objemu, hmotnosti a nákladov pri tomto použití elektriny, pričom zväčšenie objemu a hmotnosti je veľmi nevhodné hlavne pre prenosné zariadenia a elektrické vozidlá.

Úlohou predloženého vynálezu je podstatne predĺžiť užitočnú životnosť súpravy zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie, bez zvýšenia objemu a/alebo hmotnosti úmerne na tento účel. Výsledkom by mala byť nezávislosť zdrojov jednosmerného prúdu od iných zdrojov energie, ako je verejná sieť, iné inštalácie generátorov, slnečné články, veterné turbíny a podobne.

Podstata vynálezu

Vynález rieši úlohu tým, že vytvára spôsob privádzania elektrickej energie do spotrebiča zo súpravy zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie, ktorého podstata spočíva v tom, že obsahuje kroky:

a) nabitia všetkých zdrojov jednosmerného prúdu súpravy,

b) pripojenie prvého zdroja jednosmerného prúdu súpravy k spotrebiču kvôli privedeniu elektrickej energie do spotrebiča, v priebehu ktorého času sa prvý zdroj jednosmerného prúdu čiastočne vybije,

c) po vopred určenom čase prerušenie spojenia medzi prvým zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom,

d) opakovanie krokov (b) a (c) pre každý ďalší zdroj jednosmerného prúdu súpravy zdrojov jednosmerného prúdu,

e) opakovanie krokov (b), (c) a (d), zdroj jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču nabíja cez nabíjací prístroj aspoň jeden z iných zdrojov jednosmerného prúdu, čo sa vykonáva tak, že každý zdroj jednosmerného prúdu súpravy zdrojov jednosmerného prúdu prejde cyklom vybíjanie/nabijanie.

Kvôli zaisteniu plynulého privádzania energie do elektrického spotrebiča sa spojenie medzi zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom prerušuje iba po vytvorení spojenia medzi nasledujúcim zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom.

Spôsob podľa vynálezu sa prednostne vykonáva tak, že pre každý zdroj jednosmerného prúdu jc súčet času vybíjania a času nabíjania menší ako trvanie cyklu vybíjanie/nabíjanie. Cyklus vybíjanie/nabíjanie má takto periódu času, v ktorej je zdroj jednosmerného prúdu v pokoji, to znamená, že nedodáva žiadnu energiu a tiež žiadnu energiu neprijíma. Zdroj jednosmerného prúdu sa tak udržiava v optimálnych podmienkach.

Kvôli umožneniu, aby každý zdroj jednosmerného prúdu po jeho vybití počas pripojenia k spotrebiču bol opätovne nabitý, jc čas nabitia pre každý zdroj jednosmerného prúdu prednostne dlhší ako čas vybitia.

Pre súpravu m zdrojov jednosmerného prúdu a cyklus vybíjanie/nabíjanie s dĺžkou n sekúnd je každý zdroj jednosmerného prúdu prednostne pripojený k spotrebiču počas najmenej n/m sekúnd. To sa všeobecne týka prípadov, kde sú použité zhodné zdroje jednosmerného prúdu. Ak sú zdroje jednosmerného prúdu navzájom rôzne, môžu byť pripojené k spotrebiču po periódu času buď dlhšiu alebo kratšiu ako n/m sekúnd.

Vynález ďalej vytvára zariadenie na vykonávanie spôsobu definovaného na privádzanie elektrickej energie do spotrebiča, obsahujúce súpravu m zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie, ktorého podstata spočíva v tom, že obsahuje vybíjací spínač na prerušenie spojenia medzi prvým až m-tým zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom, nabíjací spínač na zopnutie a prerušenie m zdrojov jednosmerného prúdu s vložením nabíjacieho prístroja a riadiacu jednotku na riadenie vybíjacieho spínača tak, žc sa postupne:

a) prvý zo súpravy zdrojov jednosmerného prúdu pripojí k spotrebiču na privádzanie elektrickej energie do spotrebiča, pričom počas tohto času sa prvý zdroj jednosmerného prúdu čiastočne vybije,

b) po vopred určenom čase sa spojenie medzi prvým zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom preruší,

c) kroky (a) a (b) sa opakujú pre každý ďalší zdroj jednosmerného prúdu súpravy zdrojov jednosmerného prúdu a

d) kroky (a), (b) a (c) sa opakujú, zdroj jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču nabíja cez nabíjací prístroj aspoň jeden z iných zdrojov jednosmerného prúdu, čo sa vykonáva tak, že každý zdroj jednosmerného prúdu súpravy zdrojov jednosmerného prúdu prejde cyklom vybíjanic/nabíjanic.

V prednostnom vyhotovení vynálezu zdroj jednosmerného prúdu pozostáva z akumulátora, napríklad NiCd aku mulátora. Akumulátor je prednostne ovládaný v rozsahu kapacity nad 100 % kvôli dosiahnutiu obzvlášť dlhej užitočnej životnosti súpravy zdrojov jednosmerného prúdu v súhlase s predloženým vynálezom.

Pre súpravu m zdrojov jednosmerného prúdu najviac m -1 zdrojov jednosmerného prúdu môžu byť kondenzátor.

V prvom prednostnom vyhotovení nabíjací prístroj obsahuje kombináciu motora a generátora poháňaného motorom. V druhom prednostnom vyhotovení vynálezu nabíjací prístroj obsahuje menič jednosmerného prúdu na jednosmerný prúd, ktorý môže byť vybavený vloženým stupňom striedavého napätia na napájanie spotrebiča na striedavý· prúd. Prístroj, ktorý môže byť vybavený zariadením podľa vynálezu, obsahuje napríklad počítače, prenosnú komunikačnú súpravu, hodinky a hodiny, lekárske prístroje na implantáciu a iné priemyselné a domáce aplikácie, ako rádio a televíziu, video a audio súpravy, pracie, sušiace, ohrievacie a chladiace prístroje, kuchynské stroje, ale tiež dvojkolesové alebo viackolesové elektrické vozidlá atď.

Vynález je ďalej podrobne vysvetlený s prihliadnutím na pripojené výkresy.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je znázornený na výkresoch, kde obr. la znázorňuje obvod na napájanie elektrického spotrebiča z dvoch zdrojov jednosmerného prúdu, obr. lb znázorňuje schematicky sled spínania spínačov znázornených na obr. la, obr. 2a znázorňuje obvod na napájanie elektrického spotrebiča troma zdrojmi jednosmerného prúdu, obr. 2b schematicky znázorňuje sled spínania spínačov znázornených na obr. 2a, obr. 2c znázorňuje na rozdiel od obr. 2b sled spínania spínačov znázornených na obr. 2a, obr. 2d znázorňuje alternatívu k obvodu podľa obr. 2a a obr. 3 znázorňuje krivku nabíjanie/vybíjanie zdroja jednosmerného prúdu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr. la znázorňuje elektrický obvod, ktorý obsahuje prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu, druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu, elektrický spotrebič 6 a nabíjací prístroj 8. Z dôvodu jednoduchosti sú na obr. la znázornené elektrické konektory medzi uvedenými zložkami a v ďalších obrázkoch jednoduchými spojitými čiarami. Každá zložka má kladný a záporný vývod. Schéma zobrazená na obr. la môže byť vysvetlená tak, že obsahuje iba elektrické spoje medzi kladnými vývodmi zložiek, zatiaľ čo záporné vývody (neznázomené) sú pripojené k sebe navzájom. Miesto, kde sú vykonané spoje medzi navzájom sa krížiacimi vodičmi, je označené bodkou v bode kríženia. Neprítomnosť bodky v bode kríženia vodičov teda oznamuje, že tam nie je žiadne spojenie. Na obr. la môže byť zdroj 2 prvého jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču 6 spínačom 1-1. Druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu môže byť pripojený k spotrebiču 6 spínačom 1-2. Prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu je pripojený paralelne so spínačom 1 -1 k spínačom 1 - 3 a 1 5, ktoré sú pripojené k vstupnej strane 10, prípadne k výstupnej strane 12 nabíjacieho prístroja 8. Druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu je pripojený paralelne so spínačom 1 - 2 k spínačom 1 - 4 a 1 - 6, ktoré sú pripojené k vstupnej strane 10, prípadne k výstupnej strane 12 nabíjacieho prístroja 8.

Vypnutý alebo zapnutý stav spínačov l-lažl-6je riadený riadiacim prístrojom 13 (nie je podrobne znázornený), symbolicky znázorneným na obr. lb. Prstencovitý pás pripojený kruhmi 14 a 15 predstavuje pracovné stavy prvého zdroja 2 jednosmerného prúdu. Prstencovitý pás pripojený kruhmi 15 a 16 predstavuje pracovné stavy druhého zdroja 4 jednosmerného prúdu. Pracovné stavy sú vymedzené segmentom prstencovitého pásu, ktorý je v každom okamihu času t preťatý prerušovanou časovou čiarou 18 rovnomerne sa otáčajúcou okolo stredu sústredných kruhov 14 - 16. Je jasné, že stavy zdrojov 2 a 4 jednosmerného prúdu sa cyklicky menia. Šikmo čiarkovaný segment pásu tu označuje, žc zdroj jednosmerného prúdu sa práve vybíja, to znamená, že dodáva energiu, zatiaľ čo vodorovne čiarkovaný segment pásu označuje, že zdroj jednosmerného prúdu je nabíjaný, to znamená, že prijíma energiu. Segment, ktorý nie je čiarkovaný v niektorom z obidvoch pásov, oznamuje, že zdroj jednosmerného prúdu je v pokoji, to znamená, že nebol vybitý ani nabitý. Tento spôsob čiarkovania alebo nečiarkovania je zachovaný v ďalších obrázkoch.

V priebehu času segmentu 20 je spínač 1-1 zopnutý, takže spotrebič 6 je napájaný prvým zdrojom 2 jednosmerného prúdu. V priebehu času segmentu 22 je spínač 1-2 zopnutý, takže spotrebič 6 je napájaný z druhého zdroja 4 jednosmerného prúdu. Z obr. lb je zrejmé, že zopnutiu spínača 1-2 predchádza vypnutie spínača 1 -1 a že zopnutiu spínača 1 - 1 predchádza vypnutie spínača 1 - 2, takže sa zaistí plynulý prívod energie do spotrebiča 6. To však nie je nutné pre všetky typy spotrebiča 6. Spotrebič 6 je napríklad vykurovací prvok a ak časová konštanta ohrevu je (značne) väčšia ako čas cyklu vybíjanie/nabijanie zdrojov jednosmerného prúdu, čas vybíjania zdrojov jednosmerného prúdu môže byť skrátený, takže segmenty 20 a 22 sa neprekrývajú. Počas dĺžky času segmentu 24 sú spínače 1 - 3 a 1 - 6 zopnuté, takže druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu je nabíjaný cez nabíjací prístroj 8 jirvým zdrojom 2 jednosmerného prúdu. Naopak, počas dĺžky času segmentu 26 sú spínače 1 - 4 a 1 - 5 zopnuté, takže druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu nabíja prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj 8. V dĺžke času segmentov 28 a 30 zdroje 2 a 4 jednosmerného prúdu sú v pokoji. Nedávajú žiadnu energiu a tiež žiadnu energiu neprijímajú.

Z obr. lb je možné zistiť, že zdroje 2 a 4 jednosmerného prúdu prechádzajú každý cyklom obsahujúcim sled vybíjania, nabíjania, pokoja, vybíjania, nabíjania, pokoja, vybíjania, ... atď. Počas časového úseku, v ktorom prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu napája spotrebič 6, prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu podobne nabíja druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj 8. Naopak, druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu nabíja prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu cez nabíjací pristroj 8 v priebehu časového úseku, v ktorom druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu napája spotrebič 6. V závislosti od typu zdroja jednosmerného prúdu nie je však nutné pre periódu pokoja sledovať počas cyklu po vybití a nabití niektorý zdroj jednosmerného prúdu.

Trvanie cyklu zahŕňajúceho vybíjanie, nabíjanie a voliteľne pokoj, môže byť prispôsobené typu zdroja jednosmerného prúdu a povahe spotrebiča.

Segmenty 24 a 26 oznamujú, že počas časového intervalu im zodpovedajúceho sú zapnuté spínače 1 - 3 a 1 - 6, prípadne spínače 1 - 4 a 1 - 5. To nemusí znamenať, že nabíjací prístroj 8 mení zdroj 4 alebo 2 jednosmerného prúdu, ktorý je pripojený k nabíjaciemu prístroju 8, počas celého časového intervalu segmentov 24 a 26. To je závislé od požiadaviek nabitia zdroja jednosmerného prúdu. Dĺžka doby segmentov 24 a 26 je v každom prípade tak dlhá, aby nastalo úplné nabitie. Na tomto základe môžu spínače 1 - 3 a 1 - 6 v podstate tiež zostať zopnuté počas doby segmentu 30, za predpokladu, že počas kombinovanej dĺžky doby segmentov 24 a 30 nastane úplné nabitie druhého zdroja 4 jednosmerného prúdu. Podobné úvahy platia pre segmenty 26 a 28, a pre prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu. Potom nie je naďalej potrebné riadiť napájanie spotrebiča 6 pomocou oddelených spínačov 1 - 1 a 1 - 2. Spínače 1 - 1 a 1 -

- 2 môžu byť v tomto prípade vynechané a spotrebič 6 môže byť tiež pripojený paralelne k nabíjaciemu prístroju 8, napríklad spôsobom znázorneným prerušovanou čiarou na obrázku pre spotrebič 6a.

Nabíjací prístroj 8 môže byť vytvorený ako generátor poháňaný elektrickým motorom, ale môže tiež byť statický a je vybavený riadiacou jednotkou, takže zdroj jednosmerného prúdu, ku ktorému je nabíjací prístroj 8 pripojený, dostáva presne požadované množstvo náboja.

Obr. 2a znázorňuje obvod obsahujúci zdroje 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu, ktoré môžu napájať elektrický spotrebič 38 a v ktorých každý zdroj 32, 34 alebo 36 jednosmerného prúdu môže súčasne nabíjať jeden alebo dva iné zdroje jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj 40. Spotrebič 38 môže byť pripojený, pod riadením riadiacej jednotky 39, paralelnými spínačmi 2-l,2-2a2-3k zdrojom 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu, zatiaľ čo nabíjanie zdrojov 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu je vykonávané obvodom obsahujúcim spínače 2-4,2-5,2-6,2-7,2-8 a 2-9.

Obr. 2b znázorňuje medzi kruhmi 41 a 42 pás, ktorý súvisí s pracovnými stavmi zdroja 32 jednosmerného prúdu, medzi kruhmi 42 a 43 pás, ktorý súvisí s pracovnými stavmi zdroja 34 jednosmerného prúdu a medzi kruhmi 43 a 44 pás, ktorý súvisí s pracovnými stavmi zdroja 36 jednosmerného prúdu. Schéma podľa obr. 2b môže byť interpretovaná rovnakým spôsobom ako schéma podľa obr. 1 b. V priebehu času vymedzeného segmentom 46 je spínač 2 -

- 1 zopnutý, takže zdroj 32 jednosmerného prúdu napája spotrebič 38. Počas dĺžky času segmentu 48 je napájanie spotrebiča 38 vykonávané zdrojom 34 jednosmerného prúdu, pričom spínač 2 - 2 je zopnutý. Napájanie spotrebiča 38 je potom vykonávané zdrojom 36 jednosmerného prúdu počas dĺžky času segmentu 50, pričom spínač 2 - 3 je zopnutý. Segmenty 46, 48 a 50 sa navzájom prekrývajú, takže sa zaisti neprerušené napájanie spotrebiča 38. Vybitie zdroja 32 jednosmerného prúdu v dĺžke času segmentu 46 je nasledované nabitím zdroja 32 jednosmerného prúdu v dĺžke času segmentu 52, pričom počas tohto času je spínač 2-7 zopnutý. Z obr. 2b je zrejmé, že časť nabitia je vykonávaná zdrojom 34 jednosmerného prúdu cez zopnutý spínač 2 - 5 a ďalšia časť je vykonaná zdrojom 36 jednosmerného prúdu cez zopnutý spínač 2-6. Podobne je nabitie zdroja 34 jednosmerného prúdu vykonané počas časti dĺžky času požadovanej na tento účel v súhlase so segmentom 54 vykonaný zdrojom 36 jednosmerného prúdu cez zopnutý spínač 2 - 6 a počas nasledujúcej časti dĺžky času je vykonaný zdrojom 32 jednosmerného prúdu cez zopnutý spínač 2-4. Nabitie zdroja 36 jednosmerného prúdu sa vykoná počas dĺžky času segmentu 56, v priebehu ktorého je spínač 2-9 zopnutý, zdroj 32 jednosmerného prúdu nabíja cez zopnutý spínač 2 - 4 a zdroj 34 jednosmerného prúdu potom nabíja cez zopnutý spínač 2-5. Kvôli ochrane zdrojov 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu môže byť každá perióda vybíjania a nabíjania nasledovaná pokojnou periódou, ktorá je označená segmentmi 58, 60 a 62.

Spínače 1 -1 až 1 - 6 znázornené na obr. la a spínače 2

- 1 až 2 - 9 znázornené na obr. 2a môžu b}!’ vo forme me chanických spínačov alebo polovodičových spínačov, ako sú tyristory alebo tranzistory, v závislosti od kmitočtu a presnosti spínania a od spínaného výkonu. Riadiaca jednotka 13 na obr. Iaariadiacajednotka39naobr. 2a sú prispôsobené typu spínača, ktorý má byť riadený. V prípade mechanických spínačov môžu byť použité napríklad otáčavé valčeky vybavené vačkami na ovládanie spínačov a v prípade elektronických spínačov môžu byť použité logické riadiace obvody ako Programmable Logíc Controller (PLC) na riadenie spínačov.

Kvôli zamedzeniu nepochopenia interpretácie obr. 2b vzhľadom na obr. 2a, sled a trvanie spínania spínačov 2 - 1 až 2 - 9 znázornených na obr. 2a sú uvedené v alternatívnom spôsobe na obr. 2c. Cyklus spínania spínačov 2 - 1 až 2 - 9 je znázornený odhora dole na obr. 2c, vysoká úroveň predstavuje zopnutý stav spínača a nízka úroveň predstavuje otvorený stav spínača. Vo vodorovnom smere sú znázornené dva úplné cykly, každý s časovým trvaním T s okamihom spustenia t₀ a s okamihmi času t_u + T a t₀ + 2T zodpovedajú polohe prerušovanej časovej čiary 18 znázornenej na obr. 2b.

Obvod podľa obr. 2d sa podstatne odlišuje od obvodu znázorneného na obr. 2a iba použitím individuálnych nabíjacích prístrojov 40a, 40b a 40c pre príslušné zdroje 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu namiesto spoločného nabíjacieho pristroja 40 v obvode podľa obr. 2a. Pri použití jednotlivých nabíjacích prístrojov 40a, 40b a 40c pre nabíjanie zdrojov 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu by sa mohlo použiť deväť spínačov 2 - 10 až 2-18. Zdroj 32 jednosmerného prúdu bude teda schopný zopnutím spínačov 2 - 11 a 2-13 nabiť zdroj 34 jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj 40a. Kvôli nabíjaniu zdroja 32 jednosmerného prúdu zdrojom 34 jednosmerného prúdu pomocou nabíjacieho prístroja 40 sú spínače 2 -14 a 2 - 10 zopnuté, zatiaľ čo pre nabíjanie zdroja 36 jednosmerného prúdu zdrojom 34 jednosmerného prúdu sú spínače 2 - 14 a 2 - 18 zopnuté. Kvôli nabitiu zdroja 32 jednosmerného prúdu pomocou zdroja 36 jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj 40c musia byť spínače 2- 17 a 2 - 12 zopnuté a kvôli nabitiu zdroja 34 jednosmerného prúdu zdrojom 36 jednosmerného prúdu sú spínače 2 - 17 a 2 - 15 zopnuté. Pre úplný obvod znázornený na obr. 2a môže byť vykonaná presne rovnaká činnosť, ktorá bola vysvetlená vo vzťahu k obr. 2a a obr. 2b.

Maximum jedného zo zdrojov 2 a 4 jednosmerného prúdu na obr. la a maximum dvoch zo zdrojov 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu na obr. 2a alebo obr. 2d môžu pozostávať z kondenzátora, zatiaľ čo minimum jedného zo zdrojov jednosmerného prúdu musí byť akumulátor.

Obr. 3 znázorňuje vybíjaciu/nabíjaciu krivku 70 zdroja jednosmerného prúdu schopného nabíjania a vybíjania vo forme akumulátora, kde kapacita alebo napätie zdroja jednosmerného prúdu je znázornená na zvislej osi a doba (čas t) vybíjania je znázornená na vodorovnej osi súradníc. V prípade nabíjania má byť os času prevrátená. Veľkosť vybitia každého zdroja jednosmerného prúdu je určená výkonom spotrebovaným spotrebičom a časom, priebehu ktorého prebieha vybíjanie. Počas činnosti obvodov podľa vynálezu sa má zaistiť, aby sa vybíjanie a nabíjanie zdrojov jednosmerného prúdu odohrávalo v oblasti 72, v rozsahu kapacity nad 100 %, v blízkosti vrcholu krivky 70 vybíjania/nabíjama. Zistilo sa, že táto oblasť nie je nikdy znázornená v krivkách vybíjania komerčne dostupných zdrojov jednosmerného prúdu, ale môže existovať a mať významnú úlohu v predloženom vynáleze. Na základe princípov, ktoré môžu byť ľahko odvodené z obr. la, lb, 2a, 2b a 2d bude tiež možné konštruovať obvod majúci viac ako tri zdroje jednosmerného prúdu.

V jednom pokuse bolo zostavených tristo článkov NiCd kvôli vytvoreniu akumulátora pre 24 V, 60 Ah. Tri akumulátory tohto druhu boli spojené spôsobom znázorneným na obr. 2a a pracovali v súhlase s obr. 2b so spotrebičom vo forme žiaroviek s výkonom 143 W a v cykle vybíjanie/nabíjanie niekoľko málo sekúnd. Po nepretržitej činnosti v čase viac ako jeden týždeň nebolo možné zistiť žiadnu odchýlku kapacity akumulátorov.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob privádzania elektrickej energie do spotrebiča (6, 38) zo súpravy zdrojov (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie, vyznačujúci sa tým, že obsahuje kroky:

a) nabitie všetkých zdrojov (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu súpravy,

b) vybíjanie prvého zdroja (2, 32) jednosmerného prúdu zo súpravy prostredníctvom spotrebiča (6, 38) na privedenie elektrickej energie do spotrebiča (6, 38), pričom prvý zdroj (2, 32) jednosmerného prúdu zo súpravy je elektricky pripojený k spotrebiču,

c) prerušenie spojenia medzi prvým zdrojom (2, 32) jednosmerného prúdu a spotrebičom (6, 38) po vopred určenom vybíjacom čase,

d) opakovanie krokov b) a c) pre každý ďalší zdroj jednosmerného prúdu súpravy zdrojov jednosmerného prúdu, zdroj (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču nabíja počas kroku b) cez nabíjací pristroj (8, 40, 40a, 40b) aspoň jeden z ďalších zdrojov (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu, ktoré boli čiastočne vybité, čo sa vykonáva tak, že každý zdroj (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu súpravy zdrojov jednosmerného prúdu prejde cyklom vybíjanie/nabíjanie.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že spojenie medzi zdrojom jednosmerného prúdu (2, 4, 32, 34, 36) a spotrebičom sa preruší až po vytvorení spojenia medzi ďalším zdrojom (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu a spotrebičom (6, 38).
3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že pre každý zdroj (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu je súčet času vybíjania a času nabíjania pre jeden cyklus vybíjanie/nabíjanie kratší ako trvanie cyklu vybíjanie/nabíjanie.
4. Spôsob podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že pre každý zdroj (2,4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu je čas nabíjania dlhší ako čas vybíjania.
5. Spôsob podľa aspoň jedného z nárokov I až 4, vyznačujúci sa tým, že pre m zdrojov (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu a pre trvanie cyklu vybíjanie/nabíjanie n sekúnd je každý zdroj (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču počas aspoň n/m sekúnd.
6. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa nárokov 1 až 5 na privádzanie elektrickej energie do spotrebiča (6, 38), obsahujúce súpravu m zdrojov (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu spôsobilých nabíjania a vybíjania, vyznačujúce sa tým, že obsahuje:

vybíjací spínač (1 - 1, 1 - 2, 2 - 1, 2 - 2, 2 - 3) na vytvorenie a prerušenie spojenia prvého až m-tého zdroja (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu so spotrebičom (6,38), pričom vybíjací spínač (1 -1,1 - 2, 2 -1,2 - 2, 2 - 3) je zapojený medzi prvým zdrojom (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu zo súpravy so spotrebičom (6, 38) na privádza nie elektrickej energie do spotrebiča na čiastočné vybitie prvého zdroja (2,4, 32, 34, 36);

prvý nabíjací spínač (1-3, 1-4, 2-4, 2-5, 2-6) zapojený medzi každým z m zdrojov (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu a prvým vývodom nabíjacieho prístroja (8, 40, 40a, 40b) a druhý nabíjací spínač (1 -5,1 - 6, 2 - 7, 2 - 8, 2 - 9) zapojený medzi každým z m zdrojov (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu a druhým vývodom nabíjacieho pristroja (8, 40, 40a, 40b) na nabitie čiastočne vybitého zdroja (2, 4, 32, 34, 36) zdrojom (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu pripojeným ku spotrebiču (6, 38) a riadiacu jednotku (13, 39) na riadenie vybíjacieho spínača (1 - 1, 1 - 2, 2 - 1, 2 - 2, 2 - 3) a nabíjacieho spínača (1 - 3, 1 - 4, 1 - 5, 1 - 6, 2 - 4, 2 - 5, 2 - 6, 2 - 7, 2 - 8, 2 - 9) tak, aby sa po vopred určenom čase vypol nabíjací spínač medzi prvým zdrojom (2) jednosmerného prúdu a spotrebičom (6, 38) a opakovalo sa spínanie vybíjacieho a nabíjacieho spínača pre každý z nasledujúcich zdrojov (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu súpravy, aby každý zdroj (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu prechádzal cyklom nabitie/vybitie.
7. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že zdrojom (2, 4, 32, 34, 36) jednosmerného prúdu je akumulátor.
8. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že akumulátor je akumulátor NiCd.
9. Zariadenie podľa nároku 7 alebo 8, vyznačujúce sa tým, že riadiace jednotky (13, 39) sú uspôsobené na vybíjanie a nabíjanie akumulátora v rozsahu kapacity nad 100 %.
10. Zariadenie podľa aspoň jedného z nárokov 6 až 9, vyznačujúce sa tým, že zdroj (2, 4, 32, 34,36) jednosmerného prúdu je kondenzátor, pričom je použitých najviac m-1 kondenzátorov.
11. Zariadenie podľa aspoň jedného z nárokov 6 až 10, vyznačujúce sa tým, že nabíjací prístroj (8, 40, 40a, 40b) obsahuje kombináciu motora a generátora poháňaného motorom.
12. Zariadenie podľa aspoň jedného z nárokov 6 až 10, vyznačujúce sa tým, že nabíjací prístroj (8, 40, 40a, 40b) obsahuje menič jednosmerného prúdu na jednosmerný prúd.
13. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že menič jednosmerného prúdu na jednosmerný prúd má medzistupeň striedavého napätia.