Устройство защиты и контроля свинцово-кислотных аккумуляторов буферного накопителя энергии комбинированной электроустановки транспортного средства
Устройство относится к системе управления комбинированной энергоустановкой автотранспортного средства (КЭУ), а конкретно к системе управления буферным накопителем энергии (БНЭ), входящего в ее состав. Предлагаемое устройство защиты и контроля свинцово кислотных аккумуляторов, входящих в состав буферной батареи комбинированного транспортного средства, позволяет определять степень заряженности аккумуляторов батареи БНЭ и осуществлять защиту аккумуляторов от перезаряда, а также выравнивать степень заряженности аккумуляторов батареи в процессе заряда БНЭ с целью поддержания степени заряженности всех аккумуляторов БНЭ на одинаковом уровне. Определение степени заряженности аккумуляторов и их защита от перезаряда реализуется блоками системы защиты и контроля, располагаемыми на каждом аккумуляторе и дополнительном блоке измерения величины и направления тока батареи БНЭ, блоки системы, реализующей предлагаемый способ имеют информационную связь между собой, реализованную на CAN шине системы управления энергоустановкой транспортного средства. Дополнительный блок измерения тока передает в CAN шину системы управления энергоустановкой транспортного средства значение средней арифметической величины значений степени заряженности всех аккумуляторов буферного накопителя энергии.
Устройство относится к системе управления комбинированной энергоустановкой (КЭУ), а конкретно к системе управления буферным накопителем энергии (БНЭ), входящего в ее состав.
Значительное сокращение запасов нефти, служащей сырьем для производства автомобильных топлив, а также ухудшение экологической обстановки, в частности, накопление большого количества парниковых газов в атмосфере, приводящее к глобальному потеплению, заставляют вести работы по разработке принципиально новых автомобильных энергоустановок, позволяющих снизить расход потребляемого топлива и снизить токсичность выбросов. Одним из наиболее перспективных направлений решения существующей проблемы является разработка гибридных энергоустановок, использующих первичный источник электроэнергии (двигатель-генераторная установка (ДГУ), батарея топливных элементов (БТЭ) и пр.), буферный накопитель энергии, тяговый электродвигатель.
Основными функциями системы защиты и контроля аккумуляторов, входящих в состав буферной батареи комбинированного транспортного средства является определение степени заряженности отдельных аккумуляторов батареи, поддержание степени заряженности всех аккумуляторов БНЭ на одинаковом уровне, защита аккумуляторов от перезаряда. Перечисленные функции позволяют эффективно использовать емкость аккумуляторов, соединенных в последовательную батарею БНЭ, увеличивать срок службы аккумуляторов и эффективно управлять агрегатами комбинированной энергоустановки, достигая при этом наилучших показателей по увеличению топливной экономичности и снижению эмиссии вредных веществ, двигателем внутреннего сгорания, если таковой входит в состав первичного источника энергии комбинированной энергоустановки автомобильного транспортного средства.
Предлагаемое устройство защиты и контроля аккумуляторов, входящих в состав буферной батареи комбинированного транспортного средства позволяет определять степень заряженности аккумуляторов батареи БНЭ и осуществлять защиту аккумуляторов от перезаряда, а также выравнивать степень заряженности аккумуляторов батареи в процессе заряда БНЭ с целью поддержания степени заряженности всех аккумуляторов БНЭ на одинаковом уровне, устройств-аналогов по функциональному наполнения обнаружено не было. Определение степени заряженности аккумуляторов, выравнивание степени заряженности аккумуляторов батареи, их защита от перезаряда реализуется блоками системы защиты и контроля, располагаемыми на каждом аккумуляторе и дополнительном блоке измерения величины и направления тока батареи БНЭ. Блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ защиты и контроля свинцово кислотных аккумуляторов, входящих в состав буферной батареи комбинированного транспортного средства приведена на фиг.1.
Схема работает следующим образом, свинцово кислотные аккумуляторы 1, соединенные последовательно в батарею БНЭ автомобильного комбинированного транспортного средства, соединены своими выводами с блоками защиты и контроля аккумуляторов 5, блок схема которых приведена на фиг 2, датчик тока 2, соединен с дополнительным блоком измерения тока (фиг.3), который, как и блоки защиты и контроля аккумуляторов соединены с информационной CAN шиной автомобильного транспортного средства 4. Блок защиты и контроля аккумулятора содержит в себе полупроводниковый шунтовой регулятор с усиливающими каскадами 6 с напряжением срабатывания настроенным на величину напряжения полностью заряженного аккумулятора, который управляет силовым, принудительно охлаждаемым, транзистором 7, осуществляющим ограничение максимального напряжения на защищаемом аккумуляторе 1, что позволяет предотвратить перезаряд аккумулятора и обеспечить выравнивание степени заряженности аккумуляторов батареи во время заряда. В состав блока защиты и контроля аккумулятора также входит микроконтроллер 8, содержащий аналогово-цифровой преобразователь и приемо-передатчик CAN шины, его функция, осуществлять по команде дополнительного блока измерения тока замер напряжения на контролируемом аккумуляторе и передавать его значение в CAN шину 4, питание блока защиты и контроля аккумулятора осуществляется от контролируемого аккумулятора. Дополнительный блок измерения тока содержит в себе микроконтроллер 10, содержащий аналогово-цифровой преобразователь и приемо-передатчик CAN шины, его функции, осуществлять питание датчика тока 2 и преобразовывая аналоговый сигнал от датчика тока в цифровой, вычислять степень заряженности отдельных аккумуляторов, получая значения напряжения на аккумуляторах из CAN шины 4, из полученных значений степени заряженности вычислять среднее арифметическое значение и выдавать его в виде отдельной переменной в CAN шину 4 другим модулям системы управления комбинированной энергоустановки автомобильного транспортного средства, питание дополнительного блока измерения тока осуществляется от бортовой сети постоянного напряжения автотранспортного средства, напряжением 12-24 В.
Устройство защиты и контроля свинцово-кислотных аккумуляторов буферного накопителя энергии комбинированной энергоустановки транспортного средства, содержащее датчик тока, блок измерения тока, содержащий аналогово-цифровой преобразователь и приемопередатчик информационной CAN шины, блоки контроля и защиты аккумуляторов, содержащие полупроводниковый шунтовой регулятор с усиливающими каскадами управления силовым транзистором, ограничивающим максимальное напряжение на защищаемом аккумуляторе, и микроконтроллер, содержащий аналогово-цифровой преобразователь и приемопередатчик CAN шины.
