Системы подзарядки аккумуляторов (Джозеф Зубрис)

1) Кто такой Joseph R. Zubris и что именно считается “Battery Recharge System”

В разделе Kelly Zubris описан как автор электромобильной силовой схемы, цель которой — снижение разряда тяговых батарей (battery conservation) по сравнению с “обычными” компоновками электромобилей. Kelly прямо привязывает это к U.S. patent No. 3,809,978 и пишет, что схема основана на разделении (splitting) статорных обмоток и применении нескольких диодов для разделения потоков тока в обмотках.

Важно: в самом тексте Kelly этот подпункт стоит в разделе “Battery-Recharge Systems”, но устройство по сути — система управления тяговым DC-мотором и батарейными банками, + зарядная часть (AC→DC).

2) Суть схемы по Kelly

Kelly описывает практическую идею так:

Используется серийно-возбуждённый (series wound) DC-мотор, но с разделёнными полевыми (field) обмотками.

Реле используются, чтобы уменьшить “battery drain” примерно на ~60% от максимума в момент, когда разгон “выходит на полку” (то есть после старта/начального ускорения).

Kelly также приводит “историю проекта”: Zubris в 1969 конвертировал Mercury 1961 в электромобиль, использовал “старый 10-hp motor” и сделал вокруг него “energy conservation circuit”.

3) Что говорит патент (как устроена система электрически)

В патентной формулировке (в пересказе Kelly и в тексте патента) ключевые узлы такие:

A) Два банка тяговых батарей + режимы “parallel / series”

Схема использует две батарейные “банки”. В одном режиме они соединены параллельно (чтобы обеспечить максимальный ток для старта и малых скоростей), а затем переключаются в последовательное соединение (чтобы получить полное напряжение для высокой скорости).

Патент также описывает вариант автоматического переключения “parallel → series” при достижении заданного напряжения на якоре (armature).

B) Разделённые полевые обмотки

В патенте схема DC-мотора включает якорь и пару полевых обмоток, которые “essentially connected in parallel with each other, and in series with the armature” (по тексту Kelly это почти дословно вынесено в “Abstract”).

C) “Excitation circuit” с отдельным источником

Одна из главных фишек — отдельная цепь возбуждения (excitation circuit) со своей батареей, которая создаёт магнитное поле в полевых обмотках. По патенту, это нужно, чтобы снизить стартовые “surge currents” и получить нужный крутящий момент при меньшем токе якоря → меньше расход батарей “per mile”.

Kelly отдельно подчёркивает: по описанию автора старт/разгон могли давать заметное снижение “power drain” (в одном месте упоминается порядка ~50% для старта и ускорения) и что даже при отказе цепи возбуждения машина продолжит ехать, но хуже по эффективности.

D) Диоды и развязка токов

И Kelly, и патент описывают использование диодов для блокировки нежелательных токов между батарейными банками при параллельном соединении (в патенте это прямо проговорено как “blocking currents between the battery banks”).

E) Зарядка батарей (charging circuit)

Патент описывает зарядный контур от сети AC через автотрансформатор и полноволновой мост (full wave bridge), с реле-“interlock”, чтобы нельзя было запустить мотор при подключённом зарядном шнуре.

4) Почему этот подпункт относят к “Battery Recharge Systems”

В контексте Kelly это “battery-recharge” не в смысле «вечной подзарядки во время езды», а как:

снижение разряда тяговых батарей за счёт управления возбуждением/токами/переключением банок,

плюс штатная сетевая зарядка (AC→DC) для зарядки всех батарей после поездки.

5) Где смотреть первоисточники

Раздел Kelly XIII. Battery-Recharge Systems — a) Joseph R. Zubris (стр. около 97 в “Manual…”).

Патент Zubris на Google Patents: US3809978A — Circuit for electrically-operated vehicle .