Способ подключения двух секций аккумуляторной батареи транспортного средства к электроприводу и устройство для его осуществления

 

Использование: электрооборудование аккумуляторных транспортных средств. Сущность изобретения: предложенный способ предусматривает контроль величины, полярности и времени существования разности напряжений двух секций аккумуляторной батареи, формирование переключающего сигнала и переключение секций батареи при появлении формируемого сигнала. Новыми операциями являются контролирование перечисленных величин и формирование сигнала. Для реализации способа предложено устройство, которое состоит из контакторов, диодов, двух реле напряжения, конденсатора и реле времени. Новыми элементами являются реле напряжения, конденсатор и реле времени. Принятые поочередные переключения секций аккумуляторной батареи обеспечивают их равномерный разряд. Поочередное использование секций батареи в качестве источника эталонного напряжения позволяет устранить влияние температуры окружающей среды на процессе контроля состояния батареи, поскольку температура в равной мере влияет на напряжение обеих секций. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электрооборудования аккумуляторных транспортных средств.

В качестве аналогов приняты технические решения по авт. свид. СССР N 839768, кл. B 60 L 11/12, 1981 и по книге Мачульского И.И. и др. Электропогрузчик, Справочник. М. Транспорт, 1987, с.60-64, рис. 2.25, 2.26.

В первом аналоге обеспечивается изменение режима питания электропривода в зависимости от параметра, характеризующего техническое состояние аккумуляторной батареи. В качестве такого параметра принята разность фактического напряжения батареи и минимального допустимого уровня этого напряжения. Этому аналогу присущи следующие недостатки. Принятый параметр неточно характеризует состояние батареи. Напряжение батареи в значительной мере зависит от температуры окружающей среды, а минимальный уровень ее напряжения задается предварительно без учета температурных колебаний. Аналог не обеспечивает переключений, необходимых для равномерного разряда секций батареи.

Второй аналог позволяет осуществлять необходимые для регулирования электропривода переключения секций батареи, но при этом не обеспечивает их равномерного разряда.

В техническом решении по авт. свид. СССР N 539792, кл. B 60 L 1/10, 1976, которое принято за прототип, секции батареи поочередно подключаются к электроприводу при помощи контакторов, управляемых переключателем без учета технического состояния батареи. Такой способ питания обеспечивает строгую очередность использования секций батареи и эффективен при частых и непродолжительных циклах работы транспортного средства, например, режим движения электропогрузки при загрузке или выгрузке вагона. Наряду с этим транспортное средство может работать в режимах с протяженными и отличающимися по длительности циклами, например, электротележка или рудничный аккумуляторный электропривод. В этом случае известное решение не дает эффекта, т.к. в пределах длительного цикла работы используется одна секция батареи, сильно разряжается, а переключатель не обеспечивает переключение электропривода с более разряженной секции на менее разряженную секцию батареи.

Сущность изобретения состоит в том, что у двух секций батареи контролируют величину, полярность и время существования определенной разности напряжения секций и на основании результатов такого контроля формируют сигнал, который обеспечивает подключение к электроприводу секции с большим напряжением, т. е. менее разряженной, и отключение от него секции, которая имеет меньшее напряжение, т. е. разряжена больше. Для выполнения такого контроля устройство, содержащее контакторы и диоды, дополняют двумя реле напряжения, конденсатором и реле времени. Такие переключения секций батареи обеспечивают их равномерный разряд. Технический результат изобретения состоит в повышении долговечности аккумуляторной батареи за счет оптимизаций условий ее эксплуатации.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства, реализующего предложенный способ. Устройство имеет электропривод, состоящий из электородвигателя 1, блока регулирования 2, первого 3 контактора с силовым 3.1 и блокировочными 3.2 замыкающим, 3.3 и 3.4 размыкающими контактами, второго 4 контактора с силовым 4.1 и блокировочными 4.2 замыкающим, 4.3 и 4.4 размыкающими контактами и аккумуляторной батареи 5 с первой 5.1 и второй 5.2 секциями. Управление контакторами осуществляется при помощи первого 6 с размыкающим 6.1 и замыкающим 6.2, 6.3 контактами, второго 7 с размыкающим 7.1 и замыкающим 7.2, 7.3 контактами реле напряжения и реле времени 8 с замыкающими инерционными контактами 8.1 и 8.2. Реле 6 и 7 подключены через диоды 9 и 10 на разность напряжений секций 5.1 и 5.2. Цепи управления получают напряжение от конденсатора 11, который заряжается от секций 5.1, 5.2 через диоды 12, 13 и контакты 4.4, 3.4.

Устройство работает следующим образом. Когда батарея 5 подключается к электроприводу впервые, заряжена и разность напряжений секций 5.1 и 5.2 меньше уставок срабатывания реле 6 и 7, то они выключены и через замкнутые их контакты 6.1 и 7.1 напряжение секции 5.1 поступает на катушку контактора 3 по цепи 4.4- 12 и через его замкнутый контакт 3.1 на электропривод транспортного средства. Блок 2 регулирует напряжение электродвигателя 1, который обеспечивает передвижение транспортного средства с регулируемой скоростью. Конденсатор 11 заряжен и его напряжение имеет показанную на схеме полярность. В этом режиме секция 5.2 не разряжается и выполняет функции источника опорного напряжения, с которым сравнивается напряжение разряжаемой секции 5.1. Разность напряжений секций 5.1 и 5.2 характеризует разницу их заряженностей (фактических емкостей), имеет показанную на схеме без скобок полярность и прикладывается к катушке реле 7. Напряжение разряжаемой секции 5.1 уменьшается, напряжение секции 5.2 не меняется и разность их напряжений увеличивается и достигает уставки реле 7, оно включается и меняет положение контактов. Размыкание контакта 7.1 и замыкание контакта 7.2 не меняет состояния контактов 3 и 4. Замкнувшийся контакт 7.3 запускает реле времени 8, которое через промежуток, равный уставке, срабатывает и замыкает контакты 8.1 и 8.2. По цепи 7.2- 8.2 после этого на катушку контактора 4 поступает напряжение, он включается и изменяет положение своих контактов. Разомкнувшийся контакт 4.3 отключает напряжение с катушки контактора 3, он отключается и контактом 3.3 замыкает цепь 3.3- 4.2 питания катушки контактора 4 при разомкнутой цепи 7.2- 8.2. Переключение контакторов сопровождается размыканием контакта 4.4 и замыканием контакта 3.4. Во время переключения этих контактов конденсатор 11 обеспечивает питание цепей управления. Наличие диодов 12 и 13 в цепях контактов 3.4 и 4.4 исключает в случае одновременного их замыкания при переключении протекание уравнительного тока секций 5.1 и 5.2 батареи 5 в цепи контактов 3.4 и 4.4, который может их повредить. Реле времени 8 блокирует переключение контакторов при кратковременных снижениях напряжения разряжаемой секции батареи при больших пусковых токах транспортного средства во время его трогания с места. При использовании реле времени контакторы переключаются, когда разность напряжений секций 5.1 и 5.2 имеет наперед заданную величину, равную уставке реле напряжения, и существует в течение определенного времени, равного уставке реле времени, т.е. характеризует разницу фактических емкостей секций 5.1 и 5.2.

При включенном контакторе 5 и выключенном контакторе 3 через контакт 4.1 напряжение секции 5.2 поступает в электропривод и транспортное средство выполняет свои функции. По цепи 3.4- 13 секция 5.2 питает цепи управления. В рассматриваемом режиме секция 5.1 не разряжается и выполняет функции источника опорного напряжения, с которым сравнивается напряжение разряжаемой секции 5.2. Ее напряжение уменьшается, напряжение секции 5.1 не меняется, разность их напряжений имеет показанную в скобках полярность, увеличивается, достигает уставки реле 6 и оно включается. После включения реле 6 контактор 4 отключается, включается контактор 3, в работу вводится секция 5.1, а секция 5.2 выводится из работы. Далее работа устройства повторяется в описанной последовательности.

Устройство, реализующее предложенный способ, может быть выполнено таким образом, что размыкающие контакты 6.1 и 7.1 реле напряжения включены последовательно с катушкой контактора 4. В этом случае при первоначальном подключении к электроприводу батареи 5 и разности напряжений 5.1 и 5.2, меньшей уставок срабатывания реле 6 и 7, включается контактор 4 и секция 5.2 питает электропривод через контактор 4.1 и цепи управления через контакт 3.4 и диод 13. Последующая работа устройства с измененным подключением цепи 6.1- 7.1 не отличается от работы устройства, схема которого показана на чертеже.

В результате таких поочередных переключений секций аккумуляторной батареи обеспечивается их равномерный разряд. Поочередное использование секций батареи в качестве источника эталонного напряжения позволяет устранить влияние температуры окружающей среды на процесс контроля состояния батареи, т.к. температура в равной мере влияет на напряжение обеих секций. Это повышает эффективность переключения секций батареи.

Формула изобретения

1. Способ подключения двух секций аккумуляторной батареи транспортного средства к электроприводу, согласно которому секции аккумуляторной батареи поочередно подключают к электроприводу и отключают от него, отличающийся тем, что определяют знак и разность абсолютных значений напряжений секций батареи, при изменении знака и превышении этой разностью заданного значения в течение заданного времени к электроприводу подключают секцию батареи с большим напряжением, а другую секцию соответственно отключают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что когда контролируемая разность напряжений не превышает заданного значения и имеет любой знак и длительность, то к электроприводу подключают любую секцию батареи.

3. Устройство для подключения двух секций аккумуляторной батареи транспортного средства к электроприводу, содержащее диоды, первый и второй контакторы с силовыми и блокировочными контактами, причем силовой контакт первого контактора включен последовательно с первой секцией аккумуляторной батареи, силовой контакт второго контактора последовательно с второй ее секцией, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено первым и вторым реле напряжения с одним размыкающим и двумя замыкающими контактами, реле времени с двумя замыкающими инерционными контактами и конденсатором, причем катушки первого и второго реле напряжения подключены через инверсно-включенные первый и второй диоды к однополярным выводам первой и второй секций батареи, конденсатор подключен к первой ее секции через третий диод и второй блокировочный размыкающий контакт второго конденсатора и к второй секции батареи через четвертый диод и второй блокировочный размыкающий контакт первого контактора, параллельно конденсатору подключены катушки реле времени и контакторов, причем последовательно с катушкой первого контактора включены две параллельные цепи, образованные собственным блокировочным замыкающим контактом и первым блокировочным размыкающим контактом второго контактора, первыми замыкающими контактами первого реле напряжения и реле времени, последовательно с катушкой второго контактора включены две параллельные цепи, образованные собственным блокировочным замыкающим контактом и первым блокировочным размыкающим контактом первого контактора, первым замыкающим контактом второго реле напряжения и вторым замыкающим контактом реле времени, при этом последовательно с катушкой одного из контакторов и параллельно соответствующим указанным параллельным цепям включена цепь, образованная последовательно соединенными размыкающими контактами двух реле напряжения, а последовательно с катушкой реле времени включены параллельно соединенные вторые замыкающие контакты двух реле напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1