Способ регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей

 

Использование: в системах электроснабжения автономных объектов, эксплуатируемых в различных режимах и условиях. Сущность изобретения: в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей регулятор напряжения генератора переводят в режим поддержания максимального напряжения генератора при снижении напряжения в бортовой сети ниже первого порогового значения и удерживают его в этом режиме в течение заданного промежутка времени, отсчитываемого от момента превышения напряжения в бортовой сети второго порогового значения, при условии отсутствия в течение указанного промежутка времени провалов напряжения в бортовой сети ниже первого порогового значения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения автономных объектов, эксплуатируемых в различных режимах и условиях, например город-зима-ночь, шоссе-лето-день и др. Каждый из режимов эксплуатации характеризуется следующими параметрами: мощностью включенных электропотребителей, частотой вращения ротора генератора, температурой электролита и степенью заряженности аккумуляторной батареи. При этом в различных режимах эксплуатации эти параметры существенно отличаются друг от друга, а режим заряда аккумуляторной батареи (величина напряжения при заряде) во многом определяется этими параметрами.

Известен способ регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства, по которому регулируют вырабатываемое генератором напряжение, необходимое для заряда аккумуляторной батареи и снабжения потребителей, при этом в течение первого интервала времени регулируемое напряжение поддерживают на номинальном уровне, в течение второго интервала времени регулируемое напряжение снижают и измеряют установившееся напряжение на аккумуляторной батарее, по которому определяют ее состояние, при снижении напряжения аккумуляторной батареи ниже порогового значения отключают ненужные потребители, повышают обороты холостого хода двигателя и повышают регулируемое напряжение в течение третьего интервала времени выше номинального значения при условии, если не включены потребители, критичные к напряжению питания [1] Недостатками известного способа являются сложность реализации, а также необходимость отключения части потребителей и контроля включения критичных к напряжению потребителей.

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей, по которому напряжение в бортовой сети измеряют и преобразуют в сигнал, характеризующий его величину, сравнивают полученный сигнал с пороговыми значениями, фиксируют моменты времени, когда указанный сигнал уменьшается ниже первого порогового значения, в которые переводят регулятор напряжения генератора в режим поддержания минимального напряжения генератора, при этом пороговое значение изменяют в зависимости от температуры аккумуляторной батареи [2] Основным недостатком известного способа является необходимость использования датчика температуры аккумуляторной батареи, что приводит к усложнению и снижению надежности системы электроснабжения в целом.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства, реализация которого не вызывает существенного усложнения и снижения надежности работы системы электроснабжения в целом.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что по способу регулирования напряжения в бортовой сети транспортного средства с генератором и буферной аккумуляторной батареей, по которому напряжение в бортовой сети измеряют и преобразуют в сигнал, характеризующий его величину, сравнивают полученный сигнал с пороговыми значениями, фиксируют моменты времени, когда указанный сигнал уменьшается ниже первого заданного порогового значения, в которые переводят регулятор напряжения генератора, если он находился в ином режиме, в режим поддержания максимального напряжения генератора, а впоследствии переводят регулятор напряжения генератора в режим поддержания минимального напряжения генератора, дополнительно как только сигнал, характеризующий величину напряжения в бортовой сети, в первый раз после фиксации каждого из упомянутых моментов времени достигнет второго заданного порогового значения, который по величине больше первого заданного порогового значения, запускают таймер и, если в последующем таймер зафиксирует заданный промежуток времени, регулятор напряжения генератора переводят в режим поддержания минимального напряжения генератора, таймер останавливают и обнуляют, а если в период работы таймера зафиксирован хотя бы один из упомянутых моментов времени, таймер останавливают и обнуляют.

Кроме того, в частном случае при упомянутом преобразовании напряжения бортовой сети в сигнал, характеризующий его величину, сначала формируют сигнал, пропорциональный указанному напряжению, а затем сглаживают его посредством интегрирующей цепи.

Способ поясняется фиг. 1, где представлена функциональная схема, его реализующая, и фиг. 2, где приведены диаграммы изменения сигнала, характеризующего напряжение в бортовой сети (а), работы таймера (б), перестроения режимов работы регулятора напряжения генератора (в).

Функциональная схема состоит из генератора 1 (фиг. 1), параллельно которому подключена буферная аккумуляторная батарея 2, регулятора 3 напряжения, интегрирующей цепи 4, подключенной к бортовой сети 5, регенеративного компаратора 6, входом подключенного к интегрирующей цепи 4, триггера 7, один из входов которого соединен с выходом регенеративного компаратора 6, таймера 8, вход сброса которого подключен к упомянутому выходу регенеративного компаратора 6, выход к второму входу триггера 7, а блокировочный вход к выходу триггера 7, который соединен также с входом управляемого ключа 9, шунтирующего один из резисторов измерительной цепи регулятора 3 напряжения, подключенной к бортовой сети 5. Интегрирующая цепь 4 может отсутствовать, тогда регенеративный компаратор 6 подключается к бортовой сети через делитель напряжения.

Способ реализуется следующим образом.

Напряжение бортовой сети 5 измеряется и преобразуется в сигнал, характеризующий его величину. Этот сигнал 10 (фиг. 2а) может быть просто пропорционален напряжению в бортовой сети (при отсутствии цепи 4) либо сглажен посредством интегрирующей цепи 4 (сигнал 11). Затем полученный сигнал сравнивают в регенеративном компараторе 6 с заданными пороговыми значениями U_п1 и U_п2, где U_п2>U_п1 (фиг. 2а). Непосредственно после пуска двигателя транспортного средства напряжение в бортовой сети 5 характеризуется провалом вследствие разряда аккумуляторной батареи и недостаточности напряжения на генераторе из-за настройки его регулятора на режим поддержания минимального напряжения генератора (режим "компенсирующего заряда") и низкой частотой вращения двигателя на оборотах холостого хода. При уменьшении сигнала 10 или 11 ниже первого заданного порогового значения U_п1 регенеративный компаратор 6 переключается, фиксируя моменты времени t₁, t₅, t₇ или t₂, t₈ (фиг. 2а), и своим выходным сигналом переводит триггер 7 в другое устойчивое положение, если он находился в ином состоянии. В момент времени t₁ или t₂ регулятор 3 напряжения переводится в режим поддержания максимального напряжения генератора 1 с помощью установки управляемого ключа 9 сигналом с триггера 7 в положение, соответствующее настройке измерительной цепи регулятора напряжения. В моменты времени t₅, t₇ и t₈ регулятор 3 напряжения и триггер 7 уже находились в указанном состоянии, поэтому никакого перехода не происходит. При наличии сигнала с триггера 7, т.е. в период времени t₁-t₁₁ или t₂-t₁₀ (фиг. 2б), таймер 8 разблокирован по входу блокировки. "Ускоренный" заряд аккумуляторной батареи 2 в данном случае возможен лишь тогда, когда мощность, отдаваемая генератором, достаточна для поддержания повышенного уровня напряжения. Однако это условие может не выполняться, так как мощность генератора является функцией частоты вращения двигателя, которая определяется дорожной обстановкой. Если мощность генератора 1 недостаточна для поддержания повышенного уровня напряжения, схема ожидает моментов времени, когда сигнал 10 или 11 в первый раз после каждого провала напряжения достигнет второго заданного порогового значения (t₃, t₆, t₉ или t₄, t₁₀). В эти моменты времени выходной сигнал регенеративного компаратора 6 меняет свой уровень и запускает таймер 8, снимая сигнал с его входа сброса. После этого момента регулятор 3 напряжения поддерживает повышенное напряжение в бортовой сети еще в течение заданного времени, например 120 с (это время определяется длительностью ездового цикла). После того, как таймер 8 зафиксирует указанный промежуток времени Т, на его выходе появляется сигнал, возвращающий триггер 7 в исходное состояние. Изменение выходного сигнала триггера 7 приводит к блокировке таймера 8 и изменению состояния управляемого ключа 9. В результате этого регулятор 3 напряжения переводится в режим поддержания минимального напряжения генератора (t₁₁ или t₁₂, фиг. 2в), а таймер 8 останавливается (t₁₁ или t₁₂, фиг. 2б), а затем обнуляется. Если в течение заданного промежутка времени, отсчитываемого от моментов t₃, t₆ или t₄, повышенное напряжение из-за характера ездового цикла не может быть поддержано непрерывно, то при уменьшении сигнала 10 или 11 ниже первого порогового значения U_п1 (t₅, t₇ или t₈) вновь срабатывает регенеративный компаратор 6, выходной сигнал которого подается на один из входов триггера 7, подтверждая его прежнее состояние, и на вход сброса таймера 8, благодаря чему последний обнуляется и останавливается (t₅, t₇ или t₈). Таким образом, схема в любом случае гарантированно обеспечивает режим непрерывного "ускоренного" заряда аккумуляторной батареи в течение заданного промежутка времени Т (фиг. 2б) независимо от характера ездового цикла. Введение сглаживания сигнала, пропорционального напряжению бортовой сети, посредством интегрирующей цепи 4 позволяет исключить реакцию схемы на кратковременные провалы напряжения (t₅-t₆), которые могут иметь место и в периоды t₉-t₁₁ или t₁₀-t₁₂ (фиг. 2б).

Формула изобретения

1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В БОРТОВОЙ СЕТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ГЕНЕРАТОРОМ И БУФЕРНОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЕЙ, при котором напряжение бортовой сети измеряют и преобразуют в сигнал, характеризующий его величину, сравнивают полученный сигнал с пороговыми значениями, фиксируют моменты времени, когда указанный сигнал уменьшается ниже первого заданного порогового значения, в которые переводят регулятор напряжения генератора, если он находился в ином режиме, в режим поддержания максимального напряжения генератора, а впоследствии переводят регулятор напряжения генератора в режим поддержания минимального напряжения генератора, отличающийся тем, что как только сигнал, характеризующий величину напряжения в бортовой сети, в первый раз после фиксации каждого из упомянутых моментов времени достигнет второго заданного порогового значения, который по величине больше первого заданного порогового значения, запускают таймер и, если в последующем таймер зафиксирует заданный промежуток времени, регулятор напряжения генератора переводят в режим поддержания минимального напряжения, таймер останавливают и затем обнуляют, а если в период работы таймера будет зафиксирован хотя бы один из упомянутых моментов, таймер останавливают и обнуляют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при упомянутом преобразовании напряжения бортовой сети в сигнал, характеризующий его величину, сначала формируют сигнал, пропорциональный указанному напряжению, а затем сглаживают его посредством интегрирующей цепи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2