Схемы и связанные с ними способы зарядки аккумулятора

 
 

Схемы и связанные с ними способы зарядки аккумулятора

Д.Бедини



Схемы и связанные с ними способы зарядки аккумулятора  ссылка в Гугле

US 20080129250 A1

Изобретение Джон К. Бедини

 

Аспект настоящего изобретения обеспечивает схему для создания напряжения, которое может использоваться для подзарядки аккумулятора. Схема включает в себя индуктивный генератор напряжения, способный генерировать магнитное поле, когда генератор напряжения питается энергией и работает для генерирования напряжения от развала магнитного поля, когда генератор напряжения обесточен, и переключатель, способный обеспечивать напряжение генератор для приема энергии для питания генератора напряжения и может отключать питание от генератора напряжения, чтобы отключить генератор. С этой схемой источник питания, который генерирует меньше напряжения, чем полностью заряженная емкость перезаряжаемой батареи, может использоваться для зарядки аккумулятора. Кроме того, схема может преобразовывать мощность в различных формах, таких как постоянный постоянный ток, изменяющийся постоянный ток, или переменного тока, во второе напряжение для зарядки аккумулятора. Кроме того, схема может подавать любое зарядное напряжение, наиболее подходящее для конкретной заряжаемой батареи. Ток подается в аккумулятор в виде импульсов высокой энергии, что может улучшить правильное удаление или отложение материала с / на электрод батареи. Следовательно, срок службы батареи, заряженной схемой, используемой настоящим изобретением, значительно увеличивается и во многих случаях батарея, которая не может заряжаться традиционными способами, может быть восстановлена ​​в пригодном для использования состоянии. Ток подается в аккумулятор в виде импульсов высокой энергии, что может улучшить правильное удаление или отложение материала с / на электрод батареи. Следовательно, срок службы батареи, заряженной схемой, используемой настоящим изобретением, значительно увеличивается и во многих случаях батарея, которая не может заряжаться традиционными способами, может быть восстановлена ​​в пригодном для использования состоянии. Ток подается в аккумулятор в виде импульсов высокой энергии, что может улучшить правильное удаление или отложение материала с / на электрод батареи. Следовательно, срок службы батареи, заряженной схемой, используемой настоящим изобретением, значительно увеличивается и во многих случаях батарея, которая не может заряжаться традиционными способами, может быть восстановлена ​​в пригодном для использования состоянии.


ОПИСАНИЕ

ЗАДНИЙ ПЛАН

[0001] Многие аккумуляторы, такие как свинцово-кислотный, никель-кадмий и литий-ионный, могут перезаряжаться, чтобы пополнить свой заряд и, таким образом, снова использоваться для питания устройства, такого как MP3-плеер, электродвигатель для гольф-кары, или стартер для двигателя внутреннего сгорания. Преимущество использования перезаряжаемой батареи для питания устройства заключается в том, что не нужно приобретать много одноразовых батарей для питания устройства.

[0002] Процесс подзарядки аккумулятора включает в себя подачу тока на батарею, противоположную полярности, на разрядный ток, создаваемый батареей. Применяемый ток меняет химический процесс батареи, который возникает в цикле разряда, и заставляет материал наносить и / или удалять с одного или нескольких электродов батареи. Некоторые процессы перезарядки обеспечивают обедненную батарею постоянным током при напряжении, которое немного выше, чем постоянное напряжение батареи при полной зарядке. Проблема с этим процессом заключается в том, что ток не уменьшается, так как батарея полностью заряжается. Таким образом, батарея получает больше тока, чем химический процесс может потреблять, когда аккумулятор приближается к зарядной емкости. Избыточный ток может повредить аккумулятор:

1) Преобразование части своего электролита в газ, который выпускается из батареи,

2) Неправильное удаление материала или нанесение материала на электрод батареи или

3) Избыточное нагревание аккумулятора.

[0006] Другой процесс подзарядки обеспечивает обедненный аккумулятор при постоянном напряжении, который немного выше, чем полностью заряженная емкость батареи. Таким образом, по мере перезарядки разряженной батареи разность напряжений между источником зарядки и батареей уменьшается, в результате чего ток, подаваемый на батарею, уменьшается. Одна из проблем этого процесса заключается в том, что для исчерпанной батареи требуется значительно больше времени до полной зарядной емкости в конце цикла подзарядки. Другая проблема заключается в том, что батарея может испытывать те же самые разрушительные последствия процесса подзарядки постоянного тока в начале цикла подзарядки постоянного напряжения, потому что существует чрезмерный ток, вызванный изначально высокой разницей напряжения между источником зарядки и батареей на начало цикла перезарядки.

[0007] Одной из проблем, присущей методам зарядки постоянным током и постоянным напряжением, является неспособность батареи полностью полностью перевести всю химию батареи в исходное состояние, которое оно имело до ее разряда. Другими словами, с каждым циклом разряда / перезарядки существует часть химического состава батареи, которая не возвращается обратно в заряженное состояние. Это приводит к последовательной деградации батареи с каждым циклом разряда / перезарядки до тех пор, пока емкость аккумулятора не будет снижена за пределы практического использования и должна быть заменена.


РЕЗЮМЕ

[0008]Аспект настоящего изобретения обеспечивает схему для создания напряжения, которое может использоваться для подзарядки аккумулятора. Схема включает в себя узел питания, способный принимать электроэнергию, имеющую первое напряжение, генератор напряжения, способный генерировать магнитное поле, когда генератор напряжения питается от электрической энергии и работает для генерации второго напряжения от коллапса магнитного поля, когда напряжение генератор обесточен, выходной узел, предназначенный для обеспечения доступа ко второму напряжению, и коммутатор, который позволяет генератору напряжения принимать энергию для возбуждения генератора напряжения и может отключать питание от генератора напряжения, чтобы отключить генератор напряжения.

[0009]С этой схемой источник питания, который генерирует меньше напряжения, чем полностью заряженная емкость перезаряжаемой батареи, может использоваться для зарядки аккумулятора. Как хорошо известно в данной области техники, системы зарядки, использующие источник напряжения на солнечной или ветровой энергии, могут использовать только мощность, подаваемую этими источниками, когда уровень напряжения источника выше уровня напряжения заряжаемой батареи. При питании от источников, таких как источники напряжения на солнечной или ветровой энергии, находящиеся в менее оптимальных условиях, схема может использовать мощность, которая обычно не доступна для зарядки батареи, т.е. мощность, напряжение которой ниже, чем заряд батареи. Например, схема может работать от источника питания, обеспечивающего 0,7 В для полной зарядки 12-вольтовой батареи. Кроме того, схема может преобразовывать мощность в различных формах, таких как постоянный постоянный ток, постоянный ток, изменяющийся со временем, или переменный ток, во второе напряжение для зарядки аккумулятора. Кроме того, ток подается в аккумулятор в виде импульсов высокой энергии, что может улучшить правильное удаление или осаждение материала с / на электрод батареи. Следовательно, срок службы аккумулятора, заряжаемого схемой, может быть значительно увеличен, и во многих случаях батарею, которая не может заряжаться традиционными средствами, может быть восстановлена ​​в пригодном для использования состоянии.


КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010]Фиг. 1 представляет собой схематический вид схемы согласно варианту осуществления изобретения.

[0011] Фиг. 2 представляет собой схематический вид схемы в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

[0012] Фиг. 3 представляет собой схематический вид схемы согласно еще одному варианту осуществления изобретения.


52147

 

[0013] Фиг 4 представляет собой схематический вид схемы согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

[0014] Фиг. 5 представляет собой схематический вид схемы, которая включает в себя множество схем, аналогичных схемам, показанным в ИНЖИР. 3, согласно другому варианту осуществления изобретения.

[0015] Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе одного варианта осуществления генератора напряжения схемы, показанной на фиг. Фиг. 3 и схема, показанная в Фиг. 4, согласно варианту осуществления изобретения.

[0016] Фиг. 7 представляет собой вид в перспективе одного варианта осуществления генератора напряжения схемы, показанной на фиг. 3 и схема, показанная в фиг. 4, согласно другому варианту осуществления изобретения.

65489

 

[0017] Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе одного варианта осуществления генератора напряжения схемы, показанной на фиг. ИНЖИР. 3 и схема, показанная в ИНЖИР. 4, согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

[0018] Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе одного варианта осуществления генератора напряжения схемы, показанной на фиг. ИНЖИР. 3 и схема, показанная в ИНЖИР. 4, согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

[0019] Фиг. 10 представляет собой схематический вид системы, которая включает в себя схему зарядки согласно варианту осуществления изобретения.

[0020] Фиг. 11 представляет собой схематический вид системы, которая включает в себя схему зарядки согласно другому варианту осуществления изобретения.

258975

 

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0021] ИНЖИР. 1 представляет собой схематический вид схемы 20 согласно варианту осуществления изобретения. Схема 20 может использоваться для подзарядки аккумулятора 22 и может также использоваться для ремонта и / или омоложения батареи путем улучшения надлежащего удаления или осаждения материала с / на электрод батареи. Схема 20 включает в себя узел 24 питания, который может быть соединен с источником 26 мощности, имеющей напряжение. Схема 20 также включает в себя генератор 28 напряжения, который генерирует магнитное поле, когда мощность от источника 26 возбуждает генератор 28, и который генерирует напряжение от коллапса магнитного поля, когда генератор 28 обесточивается. Схема 20 также включает в себя выходной узел 30, который обеспечивает доступ к напряжению, генерируемому генератором 28 напряжения , и переключатель 32, позволяющий управлять потоком мощности от источника 26 к генератору 28, чтобы возбуждать или обесточивать генератор 28 .

[0022] При работе схема 20 генерирует всплеск напряжения - условие высокого напряжения, которое длится в течение короткого периода времени - от коллапса магнитного поля, генерируемого генератором 28 напряжения . Поскольку магнитное поле быстро разрушается, скачок напряжения формируется быстро, а напряжение в шипе велико. Когда магнитное поле генерируется и затем сжимается, повторно, схема 20 генерирует ряд пиков напряжения. Каждый скачок напряжения направлен на выходной узел 30, где он доступен для использования батареей 22 или каким-либо другим устройством. Когда схема 20 генерирует ряд пиков напряжения, напряжение, доступное на выходном узле 30пульсирует. Таким образом, схема 20 может применять резкие высоковольтные шипы для подзарядки аккумулятора 22 .

[0023] Генератор 28 напряжения генерирует магнитное поле от тока, протекающего через генератор 28 . Когда генератор 28 напряжения соединен с источником 26 питания и выключатель 32 закрыт, напряжение источника питания приводит к тому, что ток течет через генератор 28 и в направлении земли 34 , таким образом активируя генератор 28 . Чтобы свернуть магнитное поле, генерируемое генератором 28 , один открывает переключатель 32, чтобы остановить поток тока через генератор 28 , тем самым обесточивая генератор 28 .

[0024] Поскольку всплески напряжения являются кратковременными моментами высокого напряжения, пики могут использоваться для обеспечения батареи 22 импульсов значительного тока для подзарядки аккумулятора 22 без образования избыточного тепла в анодных и катодных пластинах батарей. Ток, подаваемый в аккумулятор в виде этих импульсов высокой энергии, может улучшить правильное удаление или отложение материала с / на электрод батареи. Кроме того, поскольку напряжение пиков напряжения обычно больше, чем напряжение источника 26 питания , схема 20 может использоваться для подзарядки батареи 22 с оставшимся напряжением или полностью заряженным напряжением, которое больше, чем напряжение мощность, обеспечиваемая источником 26,

[0025] Все еще ссылаясь на ИНЖИР. 1источник 26 питания может быть любым желательным источником питания, обеспечивающим достаточную мощность для питания генератора 28 напряжения . Например, в этом и некоторых других вариантах осуществления источник 26 питания обеспечивает по существу постоянный 10 вольт. Таким образом, когда переключатель 32 закрыт, постоянный ток протекает через генератор 28 напряжения . В других вариантах осуществления источник 26 питанияможет обеспечивать напряжение и ток, изменяющиеся со временем. Пример такого источника энергии включает в себя массив солнечных элементов, который генерирует напряжение и ток в ночные или облачные дни, что меньше напряжения и тока, которые он генерирует в солнечный день. Другим примером переменного источника напряжения является ветряная мельница, доступная мощность которой зависит от скорости ветра. Преимущество настоящего изобретения при использовании таких источников солнечного или ветрового напряжения заключается в том, что схема способна заряжать аккумулятор, напряжение которого значительно выше напряжения, подаваемого источником питания. В других вариантах осуществления источник 26 питания может обеспечивать напряжение, которое следует за зубцом пилы или синусоидальным рисунком во времени. Если источник 26 питанияобеспечивает питание переменного тока, мощность должна быть выпрямлена и отфильтрована перед включением генератора 28 напряжения . Поскольку импульс пиков напряжения на выходном узле 30 зависит от последовательности открытия и закрытия переключателя 32 , схема 20 также может изменять форму мощности от источника 26 питания .

[0026] Все еще ссылаясь на ИНЖИР. 1, генератор 28 напряжения включает компонент, который генерирует магнитное поле при возбуждении. Например, в некоторых вариантах осуществления генератора напряжения компонент представляет собой проводник 36, свернутый вокруг оси (не показан), подобный обычной индуктивности, и имеет индуктивность 200 мкГн. Сила магнитного поля, создаваемого проводником 36 при возбуждении и, следовательно, напряжение, генерируемое при срыве поля, зависит от количества тока, протекающего через генератор 28, размер каждой катушки в проводнике и количество катушек в проводнике. Конкретный размер каждой катушки в проводнике и определенное количество катушек в проводнике могут быть любого желаемого размера и числа, которые обеспечивают требуемую напряженность поля.

[0027] Возможны другие варианты осуществления компонента генератора 28 напряжения . Например, как обсуждалось более подробно в сочетании сИНЖИР. 7, компонент может быть проводником, который является по существу прямым; не свернутый вокруг оси. В качестве другого примера компонент может включать проводник вблизи железа, феррита или другого материала с магнитным воздействием для изменения индуктивности генератора напряжения.

[0028] Все еще ссылаясь на ИНЖИР. 1, переключатель 32 может быть любым переключателем, способным открывать и закрывать контур, чтобы можно было управлять потоком тока через генератор 28 . Например, в этом и некоторых других вариантах осуществления переключатель является обычным механическим переключателем. Когда переключатель 32 закрыт, ток течет через генератор 28 напряжения, чтобы возбудить генератор 28 . Когда переключатель 32 открывается, питание прекращает протекать через регулятор 28 напряжения, чтобы отключить генератор 28 .

[0029] Возможны другие варианты осуществления переключателя 32 . Например, переключатель может быть электрическим, как обсуждалось более подробно в сочетании сНа фиг. 2-5,

[0030] Все еще ссылаясь на ИНЖИР. 1, схема 20 также включает в себя компонент для изоляции напряжения, генерируемого генератором 28 напряжения . Например, в этом и некоторых других вариантах осуществления компонент включает в себя диод или другое выпрямляющее устройство 38, которое позволяет текущему потоку от генератора 28 к выходному узлу 30, но не в противоположном направлении. Таким образом, напряжение, генерируемое батареей 22, может оставаться изолированным от генератора 28 напряжения, в то время как генератор 28 включен.

[0031] ИНЖИР. 2представляет собой схематический вид схемы 40 согласно другому варианту осуществления изобретения. Схема 40 аналогична схеме 20, но включает в себя переключатель 42, который электрически управляется; а не механическим способом. Переключатель 42 включает в себя транзистор 44 для управления потоком тока через генератор 28 напряжения и триггер 46 для управления работой транзистора 44 .

[0032] Транзистор 44 включает в себя основание 46 , коллектор 48 и эмиттер 50 . Когда основание 46 принимает напряжение, превышающее пороговое напряжение, ток может поступать в коллектор 48 через транзистор 44 к эмиттеру 50 , и, следовательно, транзистор закрыт. Когда напряжение на основании 46 меньше порогового напряжения, ток не течет в коллектор 48 через транзистор 44 и выходит из эмиттера 50 , и, следовательно, транзистор открыт.

[0033] Транзистор 44 может быть любым желательным транзистором, который позволяет управлять потоком тока через генератор 28 напряжения . Например, в этом и некоторых других вариантах осуществления транзистор 44 представляет собой биполярный транзистор NPN, имеющий пороговое напряжение около 0,7 вольта. В других вариантах осуществления транзистор 44 может представлять собой биполярный транзистор PNP. В других вариантах осуществления транзистор 44 может представлять собой любой желаемый полевой транзистор, такой как МОП-транзистор, JFET или IGBT, который имеет источник, функционально эквивалентный эмиттеру 50 , дренаж, который функционально эквивалентен коллектору 48 и затвор, функционально эквивалентный основанию46 . В других вариантах осуществления транзистор 44 может быть любым другим желательным полупроводниковым переключающим устройством.

[0034] Триггер 46 включает в себя схему 52 генерации импульсов постоянного тока, которая обеспечивает напряжение к основанию 46 транзистора 44 , которое больше порогового напряжения. Таким образом, когда генератор 52 импульсов постоянного тока подает напряжение на основание 46 , транзистор 44 пропускает ток от источника 26 питания через генератор 28 , тем самым активируя генератор 28 . Когда генератор 52 импульсов постоянного тока не обеспечивает напряжение на основании 46 , транзистор 44 предотвращает ток от источника 26 энергииот протекания через генератор 28 , тем самым обесточивая генератор 28 .

[0035] Все еще ссылаясь на ИНЖИР. 2, переключатель 42 также включает в себя диоды 54 и 56 для защиты основания 46 и изолирования напряжения, генерируемого генератором 28, когда магнитная подача сворачивается. Диоды 54 и 56 не нужны переключателю 42 , но защищают транзистор 44 путем маршрутизации любых отрицательных переходных процессов высокого напряжения на землю 34 .

[0036] ИНЖИР. 3представляет собой схематический вид схемы 60 согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Схема 60 аналогична схеме 40 (ИНЖИР. 2), но включает в себя переключатель 62, который автоматически закрывается, чтобы возбуждать генератор 28 напряжения и автоматически открывается, чтобы отключить генератор 28, - когда схема 60 сама качается при соединении с источником 26 питания . С переключателем 62, который автоматически открывается и закрывается, схема 60могут самостоятельно колебаться при питании от источника, напряжение и ток которого различаются. Пример такого источника энергии включает в себя массив солнечных элементов, который генерирует напряжение и ток в ночные или облачные дни, что меньше напряжения и тока, которые он генерирует в солнечный день. Другим примером переменного источника напряжения является ветряная мельница, доступная мощность которой зависит от скорости ветра. При использовании источников напряжения на солнечной или ветровой энергии схема 60 может заряжать аккумулятор, напряжение которого значительно выше напряжения, подаваемого источником питания.

[0037] Переключатель 62 включает в себя транзистор 44 (биполярный транзистор, МОП-транзистор, JFET, IGBT или любое другое желаемое полупроводниковое коммутационное устройство) для управления потоком тока через генератор 28 напряжения и триггер 64 для управления работой транзистора 44 . Триггер 64 генерирует напряжение, противоположное напряжению, приложенному к основанию 46 транзистора от источника 26 питания (ИНЖИР. 1) и открывает транзистор 44, когда генерируемое напряжение уменьшает напряжение, приложенное к основанию 46 ниже порогового напряжения транзистора. Источник 26 питания питает генератор 28 напряжения , спусковой крючок 64 и транзистор 44 , и, таким образом, схема 60 самокалибруется, чтобы возбуждать и обесточивать регулятор 28 напряжения .

[0038] Все еще ссылаясь на ИНЖИР. 3, в этом и некоторых других вариантах осуществления спускового механизма 64 триггер 64 включает в себя компонент, который генерирует напряжение от магнитного поля, генерируемого генератором 28 напряжения . Например, в этом и некоторых других вариантах осуществления спускового механизма 64 триггер 64 включает в себя проводник 66, свернутый вокруг оси (не показан), подобный обычной индуктивности, и имеет индуктивность 200 мкг. Скрученный проводник 66 может иметь любой желаемый размер катушки и любое требуемое количество катушек для обеспечения любой желаемой индуктивности и, следовательно, любое желаемое напряжение, индуцированное магнитным полем, генерируемым генератором 28 напряжения .

[0039] Скрученный проводник 66 ориентирован относительно генератора 28 напряжения , так что ток, протекающий от источника 26 питания, протекает через спиральный проводник в направлении, противоположном направлению, которое ток, протекающий от источника 28 энергии, протекает через генератор 28 . Когда источник питания первоначально подается на узел 24 питания, мощность протекает через спиральный проводник 66, и напряжение подается на основание транзистора 44 . Переключатель 62 закрывается, и питание начинает протекать через генератор 28 напряжения . Магнитное поле, генерируемое генератором28 индуцирует напряжение в спиральном проводнике 66, которое противостоит напряжению от источника 26 энергии . Когда наведенного напряжения достаточно для уменьшения напряжения на основании 46 ниже порогового напряжения, транзистор 44 открывается, заставляя генератор 28 обесточиваться. Это заставляет магнитное поле вокруг генератора 28 разрушаться и, таким образом, генерирует всплеск напряжения. Поскольку магнитное поле быстро разрушается, скачок напряжения формируется быстро, а напряжение в шипе велико. Когда магнитное поле генератора разрушается, оно индуцирует положительное напряжение в спиральном проводнике 66который увеличивается и объединяется с напряжением от источника 26 питания . Когда объединенное напряжение выше порогового напряжения транзистора, транзистор 44 замыкается, заставляя генератор 28 снова активироваться. Таким образом, схема 60 может использовать мощность от источника 26 питания, чтобы генерировать серию пиков напряжения путем автоколебания напряжения, приложенного к основанию 46 транзистора 44 , и, следовательно, тока, который протекает через генератор 28 .

[0040] Колебание напряжения, приложенного к основанию 46, может иметь любой желаемый период. Например, в этом и некоторых других вариантах осуществления период составляет 15 000 циклов в секунду. В других вариантах осуществления период может составлять 60 циклов в секунду. Поскольку коллапс магнитного поля генератора генерирует всплеск напряжения, величина напряжения в шипе зависит от силы магнитного поля. Прежде чем магнитное поле будет полностью развито, сила магнитного поля зависит от времени, в течение которого ток течет через генератор 28 . Период колебаний, который является длинным, то есть число циклов в секунду мало, увеличивает время, в течение которого ток течет через генератор 28, когда переключатель 62закрыто. Таким образом, генерируемое магнитное поле является сильным, а пиковое напряжение велико. Короткий период колебаний, т. Е. Число циклов в секунду, уменьшает время, в течение которого ток течет через генератор 28, когда переключатель 62 закрыт. Таким образом, генерируемое магнитное поле слабее, а напряжение шипа меньше.

[0041] Все еще ссылаясь на ИНЖИР. 3, переключатель 60 может включать в себя резистор 68, имеющий любое требуемое сопротивление. Например, в этом и некоторых других вариантах осуществления сопротивление резистора составляет 470 Ом. Сопротивление резистора 68 влияет на период колебаний напряжения, приложенного к основанию 46 транзистора 44 . Резистор 68, имеющий высокое сопротивление, заставляет ток протекать через генератор 28 на более короткий период, чем резистор 68, имеющий более низкое сопротивление.

[0042] ИНЖИР. 4 представляет собой схематический вид схемы 70 согласно еще одному варианту осуществления изобретения. Схема 70 аналогична схеме 60 (ИНЖИР. 3), но включает в себя переключатель 72, который имеет резистор 74, который заменяет диод 54 (ИНЖИР. 2) и резистор 76 для смещения напряжения, приложенного к основанию 46 транзистора.

[0043] Комбинация резисторов 74 , 76 и 78 влияет на период колебаний напряжения, приложенного к основанию 46 транзистора 44 . Повышение значения резистора 74 заставляет ток протекать через генератор 28 на более короткий период. Повышение значения резисторов 76 и / или 78 заставляет ток протекать через генератор 28 в течение более длительного периода времени.

[0044]

ИНЖИР. 5представляет собой схематический вид схемы 80, которая включает в себя множество схем 82 , каждая из которых аналогична схеме 60 (ИНЖИР. 3) в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Каждая схема 82 включает в себя генератор 28 напряжения и транзистор 44 . Схема 80 включает в себя триггер 84, который используется для того, чтобы осциллировать поток мощности через каждую схему 82 . Схемы 82 расположены так, что мощность, которую генерирует каждый генератор 28 напряжения от коллапса их соответствующих магнитных полей, объединяется с мощностью от других, чтобы обеспечить значительную мощность, доступную на выходном узле 86 . Схема 80 может иметь любое требуемое количество цепей 82для обеспечения требуемого количества мощности в выходном узле 86 .

[0045] ИНЖИР. 6представляет собой перспективный вид рулонного проводника генератор напряжения в 90 и спиральный проводник в триггер 92 схемы 60 показаноИНЖИР. 3и схема 70, показанная на фиг.ИНЖИР. 4, согласно варианту осуществления изобретения. В этом варианте осуществления оба витых проводника 90 и 92 являются компонентами коаксиального кабеля, который был намотан. В других вариантах осуществления спиральный проводник 90 может быть спиральным проводником триггера, а спиральный проводник 92 может быть спиральным проводником генератора напряжения.

[0046] ИНЖИР. 7представляет собой вид в перспективе проводника 100 генератора напряжения и проводника 102 триггера схемы 60, показанной на фиг.ИНЖИР. 3и схема 70, показанная на фиг.ИНЖИР. 4, согласно другому варианту осуществления изобретения. В этом варианте осуществления проводник 100 генератора напряжения и проводник 102 триггера показаны коаксиальными и прямыми, а не свернутыми. В других вариантах осуществления проводник 100 может быть проводником триггера, а проводник 102 может быть проводником генератора напряжения.

[0047] Возможны другие варианты осуществления. Например, один или оба проводника 100 и 102 могут иметь любую форму, желательную для любых желаемых требований к применению. Например, проводники 100 и 102 могут спирально в одной плоскости, как показано на фиг.ИНЖИР. 9 как это было бы при травлении на общей монтажной плате, или они могут серпентин.

[0048] ИНЖИР. 8 представляет собой вид в перспективе проводника 110 генератора напряжения и проводника 112 триггера схемы 60, показанной на фиг. 3и схема 70, показанная на фиг.ИНЖИР. 4, согласно другому варианту осуществления изобретения. Проводник 110 включает в себя шесть отдельных проводов 110 , 110 б , 110 гр , 110 д , 110 е , 110 п что каждый генерируют часть магнитного поля , генерируемого генератором 28 ( ИНЖИР. 5), когда ток протекает через проводник 110 и генерирует часть напряжения, генерируемого генератором, из коллапса их соответствующих участков магнитного поля. Проводник 112 генерирует напряжение, противоположное напряжению, приложенному к основанию 46 транзистора (показано вИНЖИР. 5, но опущено из ИНЖИР. 8для ясности), и открывает транзистор 44 (показан вИНЖИР. 5, но опущено из ИНЖИР. 8для ясности), когда генерируемое напряжение уменьшает напряжение, приложенное к основанию 46 ниже порогового напряжения транзистора.

[0049] ИНЖИР. 9представляет собой вид в перспективе проводника 120 генератора напряжения и проводника 122 триггера схемы 60, показанной на фиг.ИНЖИР. 3и схема 70, показанная на фиг.ИНЖИР. 4, согласно другому варианту осуществления изобретения. Проводник 120 включает в себя две отдельные следы 120 и 120 б , расположенные в / на печатной плате , что каждый генерируют часть магнитного поля , генерируемого генератором 28 ( ИНЖИР. 5), когда ток протекает через проводник 120 и генерирует часть напряжения, генерируемого генератором, из коллапса их соответствующих частей магнитного поля. Проводник 122 генерирует напряжение, противоположное напряжению, приложенному к основанию 46 транзистора (показано вИНЖИР. 5, но опущено из ИНЖИР. 9для ясности), и открывает транзистор 44 (показан вИНЖИР. 5, но опущено из ИНЖИР. 9для ясности), когда генерируемое напряжение уменьшает напряжение, приложенное к основанию 46 ниже порогового напряжения транзистора.

[0050] ИНЖИР. 10представляет собой схематический вид системы 130, которая включает в себя схему 132 зарядки в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Схема 132 зарядки может быть схемой 20 (ИНЖИР. 1), схема 40 (ИНЖИР. 2), схема 60 (ИНЖИР. 3) и / или схему 70 (ИНЖИР. 4). Система 130 также включает в себя контроллер 134 схемы, который управляет соединением источника 26 питания с узлом 24 питания (ИНЖИР. 1). Контроллер цепи 134 также может, при необходимости, управлять соединением батареи 22 с нагрузкой 136 , например, с электродвигателем (если имеется).

[0051] В этом и некоторых других вариантах осуществления контроллер 134 схемы включает в себя процессор или микроконтроллер (не показан), который выполняет команды, выраженные в программном обеспечении, и одну или несколько схем (также не показаны) для контроля рабочих условий нагрузки 136 , батареи 22 , и / или схему 132 зарядки . В этом и некоторых других вариантах осуществления контроллер 134 включает в себя схему для подтверждения наличия батареи 22 перед подключением схемы 132 зарядки для зарядки батареи 22 . Контроллер 134 может также включать в себя другие схемы для обнаружения напряжения и / или температуры батареи22 для контроля напряжения и / или температуры и прекращения процесса зарядки, когда батарея 22 полностью заряжена.

[0052] ИНЖИР. 11представляет собой схематический вид системы 140, которая включает в себя схему 132 зарядки в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Система 140 аналогична системе 130, за исключением того, что система 140 включает в себя две батареи 142 и 144 . В этом и некоторых других вариантах осуществления каждая батарея 142 и 144 может доставлять количество мощности, которое требуется нагрузке 136 , и, таким образом, попеременно активировать нагрузку 136 . Преимущество этой компоновки состоит в том, что, хотя одна из батарей 142 и 144 питает нагрузку 136, другая батарея 144 или 142 может быть перезаряжена схемой 132 зарядки . Таким образом, в этом и некоторых других вариантах осуществления контроллер 134 схемы может также включать в себя переключатель (не показан), который соединяет одну из батарей 142 или 144 с зарядной схемой 132 для подзарядки батареи, в то время как другая батарея питает нагрузку 136 . И, когда батарея питания разряжена или зарядная батарея полностью заряжена, коммутатор может подключить перезаряжаемую батарею к нагрузке 136 для питания нагрузки и подключить исправную батарею к зарядной схеме 132 для подзарядки аккумулятора.

[0053] Предшествующее обсуждение представлено, чтобы дать возможность специалисту в данной области техники сделать и использовать изобретение. Общие принципы, описанные здесь, могут быть применены к вариантам осуществления и приложениям, отличным от описанных выше, без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается показанными вариантами осуществления, но должно предоставляться в самом широком объеме, согласующемся с принципами и особенностями, раскрытыми или предлагаемыми в настоящем документе.


ПАТЕНТНАЯ ФОРМУЛА (51)

1 . Схема для генерации напряжения, причем цепь содержит:

узел питания, способный принимать мощность, имеющую первое напряжение;

генератор напряжения, способный генерировать магнитное поле, когда генератор напряжения подпитывается мощностью, и может генерировать второе напряжение от коллапса магнитного поля, когда генератор напряжения обесточен;

выходной узел, способный обеспечивать доступ ко второму напряжению; а также

переключатель, предназначенный для того, чтобы позволить генератору напряжения принимать энергию для подзарядки генератора напряжения и работать, чтобы отключить питание от генератора напряжения, чтобы отключить генератор напряжения.

2 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором генератор напряжения включает в себя спиральный проводник, который генерирует второе напряжение от коллапса магнитного поля.

3 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором генератор напряжения включает в себя проводник, свернутый вокруг железного стержня, который генерирует второе напряжение от коллапса магнитного поля.

4 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором генератор напряжения содержит по существу прямой проводник, который генерирует второе напряжение от коллапса магнитного поля.

5 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором второе напряжение больше, чем первое напряжение.

6 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором генератор напряжения включает в себя несколько витых проводников, соединенных параллельно или коаксиально друг с другом.

7 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором мощность включает в себя постоянный ток.

8 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором мощность включает выпрямленный, отфильтрованный переменный ток.

9 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором первое напряжение изменяется.

10 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором переключатель включает механический переключатель.

11 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором переключатель включает полупроводниковое коммутационное устройство.

12 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором переключатель включает в себя транзистор.

13 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором переключатель включает в себя триггер, предназначенный для открытия переключателя.

14 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором переключатель включает в себя:

полевой транзистор, имеющий затвор, слив и источник, в котором ток течет из дренажа в источник, когда к затвору подается напряжение, превышающее или равное пороговому напряжению, и ток не вытекает из стока в источник, когда на затвор подается напряжение, меньшее порогового напряжения; а также

триггер, способный уменьшать напряжение затвора ниже порогового напряжения.

15 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором переключатель включает в себя:

транзистор, имеющий основание, коллектор и эмиттер, в котором ток течет от коллектора к эмиттеру, когда к основанию прикладывается напряжение, превышающее или равное пороговому напряжению, и ток не вытекает из коллектора в эмиттер когда на основание подается напряжение, меньшее порогового напряжения; а также

триггер, способный уменьшать напряжение базы ниже порогового напряжения.

16 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором переключатель включает в себя триггер, предназначенный для закрытия коммутатора.

17 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором переключатель включает в себя:

транзистор, имеющий основание, коллектор и эмиттер, в котором ток течет от коллектора к эмиттеру, когда к основанию прикладывается напряжение, превышающее или равное пороговому напряжению, и ток не вытекает из коллектора в эмиттер когда на основание подается напряжение, меньшее порогового напряжения; а также

триггер, способный увеличивать напряжение базы выше порогового напряжения.

18 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором переключатель включает в себя:

полевой транзистор, имеющий затвор, слив и источник, в котором ток течет от дренажа к источнику, когда на затвор подается напряжение, превышающее или равное пороговому напряжению, и ток не вытекает из стока в источник, когда на затвор подается напряжение, меньшее порогового напряжения; а также

триггер, способный увеличивать напряжение затвора выше порогового напряжения.

19 . Схемапункт 1 формулы изобретения:

в котором переключатель замыкается, чтобы возбудить генератор напряжения и открывается, чтобы повторно отключить генератор напряжения, чтобы генерировать пульсирующий ток; а также

дополнительно содержащий компонент, способный изменять, как долго переключатель остается закрытым каждый раз, когда он закрыт.

20 . Схемапункт 1 формулы изобретения:

в котором переключатель замыкается, чтобы возбудить генератор напряжения и открывается, чтобы повторно отключить генератор напряжения, чтобы генерировать пульсирующий ток; а также

дополнительно содержащий резистор, способный изменять, как долго выключатель остается закрытым каждый раз, когда он закрыт.

21 . Схемапункт 1 формулы изобретения дополнительно содержащий диод для изоляции второго напряжения на выходном узле.

22 . Схемапункт 1 формулы изобретения дополнительно содержащий:

батарея, соединенная с выходным узлом и работающая для зарядки вторым напряжением;

диод, способный предотвращать генерацию напряжения батареи на генераторе напряжения, в то время как питание возбуждает генератор напряжения.

23 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором генератор напряжения колеблется между напряженным состоянием и обесточенным состоянием.

24 . Схемапункт 1 формулы изобретения в котором генератор напряжения автоматически колеблется между напряженным состоянием и отключенным состоянием, когда узел питания соединен с мощностью.

25 . Зарядное устройство для батареи, содержащее:

источник питания, предназначенный для обеспечения мощности, имеющей первое напряжение;

схему, предназначенную для генерации второго напряжения, причем цепь включает в себя:

узел питания, соединенный с источником питания,

генератор индуктивного напряжения, имеющий воздушный, железный или ферритовый сердечник, способный генерировать магнитное поле, когда генератор напряжения питается от мощности, и способен генерировать второе напряжение от коллапса магнитного поля, когда генератор напряжения де- под напряжением,

выходной узел для обеспечения доступа ко второму напряжению и

переключатель, предназначенный для подзарядки генератора напряжения, позволяя генератору напряжения принимать мощность, и может отключать питание от генератора напряжения, чтобы отключить генератор напряжения.

26 . Зарядное устройствопункт 25 формулы изобретения в котором выходной узел соединен с заряжаемой батареей.

27 . Зарядное устройствопункт 25 формулы изобретения в которой:

выходной узел соединен с заряжаемой батареей, батарея, имеющая третье напряжение, и

первое напряжение меньше третьего напряжения.

28 . Зарядное устройствопункт 25 формулы изобретения в котором первое напряжение изменяется.

29 . Зарядное устройствопункт 25 формулы изобретения в котором мощность включает выпрямленный, отфильтрованный переменный ток.

30 . Зарядное устройствопункт 25 формулы изобретения в котором второе напряжение является высоким и схема работает, чтобы обеспечить выходной узел большим количеством тока.

31 . Зарядное устройствопункт 25 формулы изобретения дополнительно содержащий батарею, имеющую третье напряжение и соединенную с выходным узлом, и в которой схема заряжает аккумулятор, в то время как первое напряжение меньше третьего напряжения.

32 . Зарядное устройствопункт 25 формулы изобретения в котором второе напряжение используется для зарядки, по меньшей мере, одного из следующих типов батарей: свинцово-кислотной батареи, никель-кадмиевой батареи, никель-металлогидридной батареи и литий-ионной батареи.

33 . Способ зарядки батареи, включающий:

возбуждение генератора напряжения схемы для генерации магнитного поля в генераторе напряжения;

обесточивание генератора напряжения для сглаживания магнитного поля в генераторе напряжения;

генерирование напряжения из коллапсирующего поля;

изолируя напряжение на выходном узле схемы.

34 . Методпункт 33 в котором возбуждение генератора напряжения включает в себя замыкание переключателя для обеспечения возможности питания от источника питания через генератор напряжения.

35 . Методпункт 33 в котором обесточивание генератора напряжения включает в себя открытие переключателя для предотвращения подачи питания от источника питания через генератор напряжения.

36 . Методпункт 33 в котором возбуждение генератора напряжения включает в себя подачу напряжения на основание транзистора, чтобы обеспечить подачу питания от источника питания через генератор напряжения.

37 . Методпункт 33 в котором возбуждение генератора напряжения включает в себя применение напряжения к затвору транзистора полевого эффекта, чтобы обеспечить подачу питания от источника питания через генератор напряжения.

38 . Методпункт 33 в котором обесточивание генератора напряжения включает в себя уменьшение напряжения, приложенного к основанию транзистора, чтобы предотвратить подачу питания от источника питания через генератор напряжения.

39 . Методпункт 38 в котором обесточивание генератора напряжения включает в себя генерирование триггерного напряжения для уменьшения напряжения, приложенного к базе транзистора, чтобы предотвратить подачу питания от источника питания через генератор напряжения.

40 . Методпункт 33 в котором обесточивание генератора напряжения включает в себя уменьшение напряжения, приложенного к затвору транзистора полевого эффекта, чтобы предотвратить подачу питания от источника питания через генератор напряжения.

41 . Методпункт 40 в котором обесточивание генератора напряжения включает в себя генерирование триггерного напряжения для уменьшения напряжения, приложенного к затвору транзистора, чтобы предотвратить подачу питания от источника питания через генератор напряжения.

42 . Методпункт 33 дополнительно содержащий:

повторное включение генератора напряжения в цепи для генерации последующего магнитного поля в генераторе напряжения; а также

дезактивируя генератор напряжения, чтобы свести последующее магнитное поле в генераторе напряжения.

43 . Методпункт 33 дополнительно включающий в себя захват напряжения с помощью батареи, соединенной с выходным узлом.

44 . Система, содержащая:

зарядное устройство, которое включает:

источник питания, предназначенный для обеспечения мощности, имеющей первое напряжение;

схему, предназначенную для генерации второго напряжения, причем цепь включает в себя:

узел питания, соединенный с источником питания,

генератор напряжения, способный генерировать магнитное поле, когда генератор напряжения подпитывается мощностью и работает для генерации второго напряжения от коллапса магнитного поля, когда генератор напряжения обесточен,

выходной узел для обеспечения доступа ко второму напряжению и

переключатель, предназначенный для подзарядки генератора напряжения, позволяя генератору напряжения принимать мощность и управляемый для отключения источника питания от генератора напряжения, чтобы отключить генератор напряжения;

батарея, работающая для питания нагрузки; а также

контроллер цепи, предназначенный для выборочного подключения и отсоединения зарядного устройства от аккумулятора.

45 . Системапункт 44 в котором контроллер схемы включает в себя процессор, способный выполнять команды.

46 . Системапункт 44 в котором контроллер схемы включает в себя схему, предназначенную для подтверждения наличия батареи перед подключением зарядного устройства к батарее.

47 . Системапункт 44 в котором контроллер цепи контролирует напряжение и / или температуру батареи и отсоединяет аккумулятор от зарядного устройства, когда аккумулятор заряжен.

48 . Системапункт 44 дополнительно содержащий вторую батарею, предназначенную для питания нагрузки.

49 . Системапункт 44 в котором второе напряжение используется для зарядки, по меньшей мере, одной из следующих батарей: свинцово-кислотной батареи, никель-кадмиевой батареи, никель-металлогидридной батареи и литий-ионной батареи.

50 . Системапункт 44 в котором второе напряжение используется для омоложения, по меньшей мере, одной из следующих батарей: свинцово-кислотной батареи, никель-кадмиевой батареи, никель-металлогидридной батареи и литий-ионной батареи.

51 . Схемапункт 44 в котором первое напряжение меньше напряжения батареи, когда зарядное устройство заряжает аккумулятор.



Создан 07 фев 2018