Устройство подзарядки аккумуляторных батарей гибридного автомобиля


 


Владельцы патента RU 2524352:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для подзарядки группы аккумуляторных батарей установленных на транспортном средстве. Сущность изобретения состоит в том, что устройство, содержащее источник питания, накопительную емкость, датчик тока и электронные ключи, причем в режиме подзарядки аккумуляторная батарея одним из электронных ключей подключается по сигналу датчика тока к предварительно заряженному конденсатору от источника питания, снабжено двумя мультиплексорами повышенной мощности и группой электронных ключей на базе полевых транзисторов, группой накопительных емкостей, количество которых равно количеству аккумуляторных батарей, входящих в группу, группой датчиков тока, мультиплексором информационных сигналов, аналогово-цифровым преобразователем, при этом управляемые входы двух мультиплексоров, группы электронных ключей на базе полевых транзисторов и мультиплексор информационных сигналов подключены к соответствующим выходам микроконтроллера, а группа датчиков тока через мультиплексор информационных сигналов и аналогово-цифровой преобразователь подключены к входу в микроконтроллер. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

,Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для подзарядки группы аккумуляторных батарей, установленных на транспортном средстве.

Из уровня техники известен способ зарядки аккумуляторов установленных на транспортном средстве (патент RU №2416142, опубл. 10.04.2011), осуществляющийся от внешнего источника питания. Способ направлен на оценку состояния заряда каждой аккумуляторной батареи и зарядом их посредством источника питания внешним для транспортного средства.

Также известно устройство для осуществления указанного способа, содержащее аккумуляторы, зарядное устройство, внешний источник питания для транспортного средства, устройство управления зарядкой и машиночитаемый носитель хранения данных с сохраненной программой для ее выполнения компьютером.

Недостатками указанных способа и устройства является сравнительная сложность по своей технической реализации при необходимости осуществления подзарядки аккумуляторов в автономном режиме соответственно от источника питания, установленного на самом транспортном средстве.

Наиболее близко, по технической сущности, к предлагаемому изобретению относится устройство форсированного заряда аккумуляторной батареи ассиметричным током, принятый за прототип по (патенту RU №2038671, опубл. 27.06.1995), содержащее источник питания, накопительную емкость, датчик тока и электронные ключи, причем в режиме подзарядки аккумуляторная батарея одним из электронных ключей подключается по сигналу датчика тока к предварительно заряженному конденсатору от источника питания.

К недостаткам указанного устройства относится сложность технической реализации данного устройства на транспортном средстве, в частности на гибридных автомобилях. Кроме того, невозможность подзарядки аккумуляторной батареи от источника питания, установленного на транспортном средстве.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении надежности и увеличении срока эксплуатации аккумуляторных батарей с учетом состояния каждой из них входящих в группу от источника питания, установленного на транспортном средстве гибридного автомобиля, а также улучшения процесса подзарядки каждой аккумуляторной батареи из группы.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит источник питания, накопительную емкость, датчик тока и электронные ключи, причем в режиме подзарядки аккумуляторная батарея одним из электронных ключей подключается по сигналу датчика тока к предварительно заряженному конденсатору от источника питания, согласно изобретению отличие состоит в том, что устройство снабжено двумя мультиплексорами (коммутаторами) повышенной мощности, мультиплексором информационных сигналов, аналогово-цифровым преобразователем, группой электронных ключей на базе полевых транзисторов, группой накопительных емкостей, количество которых равно количеству аккумуляторных батарей, входящих в группу, защитными диодами, подключенными к положительным клеммам каждой аккумуляторной батареи в группе для исключения их замыкания на общую минусовую шину, группой датчиков тока, включенных в разрядную цепь между положительными клеммами группы аккумуляторных батарей и истоками группы электронных ключей на базе полевых транзисторов, при этом на вход одного мультиплексора (коммутатора) от источника питания подается положительное напряжение, а его выходы и стоки группы электронных ключей на базе полевых транзисторов подключены к правым пластинам группы накопительных емкостей; вход другого мультиплексора (коммутатора) подключен к общей минусовой шине, а его выходы подключены к левым пластинам группы емкостных накопителей и к минусовым клеммам группы аккумуляторных батарей; количество выходов мультиплексоров (коммутаторов) равно количеству аккумуляторных батарей и накопительных емкостей; истоками группа электронных ключей на базе полевых транзисторов подсоединена через защитные диоды к положительным клеммам группы аккумуляторных батарей, а затворами - к соответствующим выходам микроконтроллера, выходы группы датчиков тока подключены к соответствующим входам мультиплексора информационных сигналов и через аналогово-цифровой преобразователь подключены к входу в микроконтроллер, причем управляемые входы мультиплексоров (коммутаторов), группы электронных ключей на базе полевых транзисторов и мультиплексора информационных сигналов подключены к соответствующим выходам микроконтроллера.

Технический результат, получаемый с помощью данного устройства, заключается в адаптивности подзарядки аккумуляторных батарей в группе, повышении надежности и увеличении срока эксплуатации работы их, особенно установленных на транспортном средстве, гибкости и экономичности для источника подзарядки группы аккумуляторных батарей, и, как следствие, улучшения экологических параметров транспортного средства, на котором они установлены.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства подзарядки аккумуляторных батарей.

Устройство подзарядки аккумуляторных батарей включает источник питания (ИП) 1, два мультиплексора: (MX) 2, (MX) 3 повышенной мощности, которые иначе можно назвать коммутаторами, выполняющими функцию цифровых переключателей, группу 4 электронных ключей на базе полевых транзисторов VT1, VT2 … VTn, группу 5 аккумуляторных батарей G1, G2 … Gn с защитными диодами VD1, VD2, … VDn, группу 6 накопительных емкостей C1, C2 … Cn, группу 7 датчиков тока L1, L2 … Ln, мультиплексор информационных сигналов (MX) 8, аналого-цифровой преобразователь (ADC) 9 и микроконтроллер (МК) 10.

Источник питания 1 подключен к входу (VCC) мультиплексора (коммутатора) 2, а его выходы (1, 2, n) подключены к группе 6 накопительных емкостей, управляемый вход (A1) мультиплексора (коммутатора) 2, подключен к соответствующим выходам (Out) микроконтроллера 10, мультиплексор (коммутатор) 3 входом (GND) подключен к общей минусовой шине, а выходами (1, 2, n) подключен к левым пластинам (обкладкам) емкостных накопителей и к минусовым клеммам группы 5 аккумуляторных батарей, управляемый вход (А2) мультиплексора (коммутатора) 3 также подключен к соответствующим выходам микроконтроллера 10, а группа 4 электронных ключей на базе полевых транзисторов, состоящие из стоков, истоков и затворов, стоками подключена к правым пластинам группы 6 накопительных емкостей, истоками через защитные диоды к положительным клеммам группы 5 аккумуляторных батарей, а затворами подключены к соответствующим выходам микроконтроллера 10, группа 7 датчиков тока включена в разрядную цепь между положительными клеммами группы 5 аккумуляторных батарей и истоками группы 4 электронных ключей, при этом выходы группы 7 датчиков тока подключены к соответствующим входам мультиплексора информационных сигналов 8, а выход мультиплексора информационных сигналов 8 и общая шина группы 7 датчиков тока подключены к входам аналого-цифрового преобразователя 9, кроме того, управляемый вход (A3) мультиплексора информационных сигналов 8 подключен к соответствующему выходу микроконтроллера 10, а выход аналого-цифрового преобразователя 9 подключен к входу (In) микроконтроллера 10.

Предложенное устройство работает следующим образом.

По сигналам микроконтроллера 10, подаваемым на управляемый вход мультиплексора 2, питающее напряжение через вход VCC подается на его соответствующие выходы, также по сигналам микроконтроллера 10, подаваемым на управляемый вход мультиплексора (коммутатора) 3, соответствующие выходы заземляются через вход GND. Происходит зарядка соответствующего емкостного накопителя из группы 6 емкостных накопителей от источника питания 1. Причем положительное напряжение от источника питания 1 подается через мультиплексор (коммутатор) 2 на правую пластину (обкладку) емкостного накопителя 6, а отрицательное напряжение подается с общей шины через мультиплексор (коммутатор) 3 на левую пластину (обкладку) емкостного накопителя 6.

Далее по сигналам микроконтроллера 10, подаваемым на затворы полевых транзисторов группы 4 электронных ключей, соответствующий ключ, входящий в эту группу, открывается. Происходит разрядка заряженного емкостного накопителя из группы 6 на соответствующую аккумуляторную батарею из группы 5. В этот момент осуществляется подзарядка этой аккумуляторной батареи из группы 5 через защитные диоды.

Причем с целью исключения замыкания каждой аккумуляторной батареи, на общую минусовую шину к положительным клеммам каждой аккумуляторной батареи группы 5 подключены защитные диоды.

Далее процесс подзарядки остальных аккумуляторных батарей, входящих в группу 5, происходит в порядке, заложенном в управляющей программе микроконтроллера 10.

В процессе разрядки емкостных накопителей, входящих в группу 6, на соответствующие аккумуляторные батареи, входящие в группу 5, группа 7 датчиков тока передает информацию о процессе разряда на входы мультиплексора информационных сигналов 8.

При этом микроконтроллер 10 на мультиплексор информационных сигналов 8 подает сигналы выбора датчика тока из группы 7, соответствующего заряжаемой в данный момент аккумуляторной батареи из группы 5.

Далее сигнал с выбранного датчика тока из группы 7 оцифровывается аналого-цифровым преобразователем 9 и передается на вход микроконтроллера 10, в котором полученная информация сравнивается с информацией, заложенной в запоминающем устройстве.

По результатам сравнения микроконтроллер 10 задает длительность управляющих импульсов на затворах полевых транзисторов группы 4 электронных ключей, которые, в свою очередь, влияют на степень заряженности каждой аккумуляторной батареи, входящей в группу 5.

Устройство подзарядки аккумуляторных батарей гибридного автомобиля, содержащее источник питания, накопительную емкость, датчик тока и электронные ключи, причем в режиме подзарядки аккумуляторная батарея одним из электронных ключей подключается по сигналу датчика тока к предварительно заряженному конденсатору от источника питания, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя мультиплексорами, мультиплексором информационных сигналов, аналогово-цифровым преобразователем, группой электронных ключей на базе полевых транзисторов, группой накопительных емкостей, количество которых равно количеству аккумуляторных батарей, входящих в группу, защитными диодами, подключенными к положительным клеммам каждой аккумуляторной батареи в группе для исключения их замыкания на общую минусовую шину, группой датчиков тока, включенных в разрядную цепь между положительными клеммами группы аккумуляторных батарей и истоками группы электронных ключей на базе полевых транзисторов, при этом на вход одного мультиплексора от источника питания подается положительное напряжение, а его выходы и стоки группы электронных ключей на базе полевых транзисторов подключены к правым пластинам группы накопительных емкостей; вход другого мультиплексора подключен к общей минусовой шине, а его выходы подключены к левым пластинам группы емкостных накопителей и к минусовым клеммам группы аккумуляторных батарей; количество выходов мультиплексоров равно количеству аккумуляторных батарей и накопительных емкостей; истоками группа электронных ключей на базе полевых транзисторов подсоединена через защитные диоды к положительным клеммам группы аккумуляторных батарей, а затворами - к соответствующим выходам микроконтроллера, выходы группы датчиков тока подключены к соответствующим входам мультиплексора информационных сигналов и через аналогово-цифровой преобразователь подключены к входу в микроконтроллер, причем управляемые входы мультиплексоров, группы электронных ключей на базе полевых транзисторов и мультиплексора информационных сигналов подключены к соответствующим выходам микроконтроллера.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к блоку энергоснабжения, сухопутному транспортному средству, станции замены и способу замены блока энергоснабжения сухопутного транспортного средства.

Изобретение относится к устройству для передачи электрической энергии. Технический результат - уменьшение количества и массы проводов для передачи электроэнергии в ракетно-космических (Р-К) комплексах, а также повышение качества электропитания бортовой аппаратуры.

Изобретение относится к области электротехники. Система аккумуляторных батарей включает в себя множество аккумуляторных батарей, соединенных последовательно, множество первых диодов, каждый из которых имеет анод, соединенный с отрицательным электродом соответствующей аккумуляторной батареи, множество вторых диодов, каждый из которых имеет катод, соединенный с положительным электродом соответствующей аккумуляторной батареи, множество конденсаторов, каждый из которых соединен с участком соединения между катодом первого диода и анодом второго диода.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах резервного или бесперебойного питания сети постоянного тока, преимущественно работающей от нестабильных источников электропитания, напряжение которых может меняться в широких пределах.

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для создания накопителя электрической энергии, работающего на сеть. Технический результат - улучшение качества сетевого напряжения, компенсация искажений сети и искажений, вносимых подключенной к накопителю автономной нагрузкой, возможность бесперебойного питания нагрузки.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Группа изобретений относится к устройствам подачи энергии для транспортного средства. Каждое из устройств содержит формирователь высокочастотной энергии.

Изобретение относится к беспроводной передачи энергии. .

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Техническим результатом является увеличение надежности устройства, уменьшение погрешности измерения электрической емкости ХИТ и упрощение конструкции устройства.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бортовым системам контроля работоспособности и определения сроков обслуживания аккумуляторных батарей. .

Изобретение относится к электротехнике и электрохимии и касается аккумуляторов открытого типа. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния аккумуляторных источников питания. .

Изобретение относится к области разработки и эксплуатации вторичных источников тока и может применяться для подготовки к хранению, проведения ресурсных и приемо-сдаточных испытаний аккумуляторных батарей.

Изобретение относится к электротехнике и может применяться в качестве устройства для электропитания постоянным током носимых радиостанций. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным элементам, в частности к никель-кадмиевым аккумуляторам, комбинированным с индикатором анализа, показывающим количественную оценку развития дендритов внутри сепарации аккумулятора, чем выше оценка, тем больше аккумулятор предрасположен к тепловому разгону.

Изобретение относится к технологическому противодействию замене несертифицированной батареей. Устройство противодействия замене несертифицированной батареей для электрического транспортного средства содержит средство определения особенности батареи и средство ограничения выходной мощности источника мощности, когда определено то, что батарея после замены является несертифицированной батареей. Средство ограничения выходной мощности применяет конкретную конфигурацию ограничения вывода источника мощности, соответствующую уменьшению емкости вспомогательного источника мощности, из конфигураций ограничения вывода источника мощности, соответствующих уменьшению емкости вспомогательного источника мощности. Достигается возможность распознавания неисправного состояния транспортного средства. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх