Устройство и способ управления зарядкой и разрядкой суперконденсаторов

Изобретение относится к управлению зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов. Предложено устройство, которое обеспечивает преимущество, которое состоит в том, что для управления им нет необходимости в модифицировании электропроводки двигателя, что обеспечивает работу двигателя даже тогда, когда аккумулятор частично поврежден, полностью выведен из строя или отсутствует. Настоящее изобретение относится к переносному варианту осуществления предлагаемого устройства, варианту его осуществления для постоянного использования и еще одному варианту его осуществления, в котором предлагаемое устройство соединено с аккумулятором, образуя узел, используемый для снабжения двигателя электроэнергией. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Предметом настоящего изобретения является устройство и способ управления этим устройством, предусматривающий управление зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов и обеспечивающий их подключение, предпочтительно, к электрической системе двигателя внутреннего сгорания для обеспечения его пуска и работы вне зависимости от состояния аккумуляторной батареи. Главный отличительный признак настоящего изобретения заключается в том, что для осуществления такого управления не требуется никаких внешних команд, косвенно определяющих попытки пуска и останова, рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания и состояние аккумуляторной батареи двигателя внутреннего сгорания; а это означает, что отпадает необходимость в модификации электрической проводки или электрической схемы двигателя внутреннего сгорания, а достаточно лишь параллельно подключить устройство к проводке питания, например, к клеммам аккумулятора.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Согласно данным страховой компании Mutua Madrilena неполадки в узле, который объединяет в себе электросистему и аккумулятор транспортного средства, является второй основной причиной обращений за экстренной помощью при поломке на дорогах, доля которых составляет до 30% всех звонков. Интересен тот факт, что согласно данным компании EuropAssistance, работающей в сфере предоставления технической помощи, чаще всего неполадки наблюдаются в системе зажигания, на долю которых приходится более одного миллионов обращений в год, и это не считая бесчисленных случаев поломок, которые не покрываются какими-либо страховками.

Отказы этого типа наблюдаются очень часто и не поддаются прогнозированию; при этом они влекут за собой негативные в той или иной степени последствия, включая потерю времени, порчу товаров или утрату проездных билетов, и обычно связаны с задержкой транспортного средства и/или необходимостью оказания техническойпомощи.

Для оказания содействия при таких отказах используется пускозарядное устройство или переносной стартер, содержащий небольшой аккумулятор, который должен быть полностью заряжен на момент его применения, а это означает, что такое устройство должно всегда оставаться подключенным к сети с тем, чтобы его можно было использовать при возникновении такой необходимости. Более того, если аккумулятор транспортного средства серьезно поврежден, то после запуска двигателя этим способом нельзя гарантировать его непрерывную работу, как и возможность его последующего зажигания.

С другой стороны, использование батарей суперконденсаторов в качестве вспомогательных систем аккумулирования электроэнергии для облегчения зажигания двигателей внутреннего сгорания типично для современного уровня развития техники. Эти вспомогательные батареи суперконденсаторов предпочтительно использовать для облегчения зажигания крупноразмерных двигателей внутреннего сгорания и устройств, требующих наличия аккумуляторных батарей, которые должны функционировать в условиях низких температур или с большой частотой циклов «пуск-останов», поскольку они обладают следующими преимуществами:

• Низкое внутреннее сопротивление суперконденсаторов позволяет им подводить большие токи, необходимые для активации стартеров двигателей внутреннего сгорания, с очень низкими потерями;

• Их номинальные характеристики едва изменяются в пределах от -40 до 65°C, что представляет особый интерес при эксплуатации в условиях низких температур, тогда как аккумуляторы в этих пределах демонстрируют существенное снижение эффективности работы; и

• При совместной работе с аккумулятором они намного продлевают срок службы последних, предотвращая их частую разрядку после срабатывания зажигания.

На современном уровне развития техники существуют разные устройства, которые могут быть использованы для подключения таких батарей суперконденсаторов к электрической системе двигателя внутреннего сгорания, но чтобы они заработали, необходимо в обязательном порядке модифицировать систему управления и/или электропроводку для подвода питания, что влечет за собой, например, в случае транспортных средств привлечение специалиста и необходимость согласования вносимых модификаций, а также препятствует их использованию в качестве аварийного оборудования в случае необходимости.

Существуют также портативные батареи суперконденсаторов, которые подключаются к аккумулятору и во всех необходимых случаях обеспечивают поддержку стартеру при разряженном аккумуляторе транспортного средства. Во всех известных случаях операции по подключению, зарядке, разрядке, активации, отключению и т.п.выполняются полностью вручную, устаревшим и небезопасным образом.

Следовательно, представляется целесообразным иметь такое устройство, которое обеспечивало бы подключение, регулирование и управление батареей суперконденсаторов, используемой в качестве вспомогательной системы для главного аккумулятора, без необходимости модифицирования электропроводки двигателя внутреннего сгорания, а также без необходимости его предварительной зарядки.

Для этого настоящее изобретение фокусируется на способе и элементах управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов, обеспечивающих косвенное определение попыток зажигания и останова, рабочего состояния двигателя или процесса внутреннего сгорания и состояния системы аккумулятора без необходимости использования каких-либо внешних команд. Эта цель достигается за счет использования алгоритма управления, основанного на считывании изменений напряжения, силы тока и внутреннего сопротивления электрической системы двигателя внутреннего сгорания, а также других физических параметров, необходимых для осуществления управления надлежащим образом, таких как температура.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Предметом настоящего изобретения является устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов, содержащее:

- Батарею (1) суперконденсаторов, образуемую одним или более суперконденсатором.

- Первое электрическое соединение, параллельно подключаемое к электрической системе двигателя внутреннего сгорания; при этом указанное электрическое соединение выполнено произвольным и разъемным.

- Второе разъемное электрическое соединение с внешним источником (14) питания.

- Первый однопозиционный выключатель (2), управляющий электрическим током, который подается из электрической системы двигателя внутреннего сгорания на батарею (1) суперконденсаторов.

• Второй однопозиционный выключатель (3), управляющий электрическим током, который подается из батареи (1) суперконденсаторов в электрическую систему двигателя внутреннего сгорания.

• Преобразователь (4) постоянного напряжения в постоянное, предназначенный для преобразования напряжения в более высокое или более низкое и выполненный с возможностью зарядки батареи (1) суперконденсаторов от электрической системы двигателя внутреннего сгорания и внешнего источника (14) питания.

• Первое электронное устройство (5), предотвращающее подачу электрического тока с внешнего источника (14) питания в электрическую систему двигателя внутреннего сгорания.

• Второе электронное устройство (6), предотвращающее подачу электрического тока из электрической системы двигателя внутреннего сгорания на внешний источник (14) питания.

• Один или более датчик (8) для измерения напряжения электрической системы двигателя внутреннего сгорания, установленный в первом электрическом соединении.

• Один или более датчик (9) для измерения силы тока, протекающего между электрической системой двигателя и батареей (1) суперконденсаторов, установленный в первом электрическом соединении.

• Один или более датчик (8) для измерения напряжения батареи суперконденсаторов.

• Один или более датчик (9) для измерения силы тока батареи суперконденсаторов.

• Датчик (16) температуры окружающей среды.

• Устройство выбора максимального напряжения зарядки суперконденсаторов.

Интерфейс (15) «человек-машина», выполненный с возможностью:

поддержания связи с электронным управляющим устройством и обеспечения возможности программирования параметров Vnom (номинальное напряжение), Vmax (максимальное напряжение), Vmin (минимальное напряжение) и dVbat (внезапное изменение напряжения); и

отображения информации о рабочих параметрах устройств зажигания и дополнительного питания в электрической системе двигателя внутреннего сгорания, а также для управления указанным устройством зажигания и дополнительного питания.

- Электронное управляющее устройство (7) с соответствующим аппаратно реализованным программным обеспечением, выполненное с возможностью:

приема и обработки сигналов, измеренных датчиками (8) напряжения и датчиками (9) тока электрической системы двигателя внутреннего сгорания и суперконденсаторов;

приема и обработки сигнала, захваченного датчиком (16) температуры, для изменения параметров Vnom, Vmax, Vmin и dVbat с учетом температуры окружающей среды и характеристик аккумулятора (10) двигателя внутреннего сгорания;

управления размыканием и замыканием первого однопозиционного выключателя (2) и второго однопозиционного выключателя (3);

управления длительностью импульса второго однопозиционного выключателя (3);

управления работой преобразователя (4) постоянного напряжения в постоянное; и

поддержания связи с интерфейсом «человек-машина» (15).

А способ управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов с использованием устройства, описанного выше, предусматривающий следующие стадии:

a. Параллельное подключение к электрической системе двигателя внутреннего сгорания;

b. Выбор максимального напряжения (Vmax) и номинального напряжения (Vnom) электрической системы двигателя внутреннего сгорания;

c. Определение напряжения (Vbat) аккумулятора двигателя внутреннего сгорания;

d. Если Vbat≥Vmin, то электронное управляющее устройство (7) активирует преобразователь (4) постоянного напряжения в постоянное, позволяя аккумулятору (10) двигателя зарядить батарею (1) суперконденсаторов до уровня Vmax;

e. Если Vbat<Vmin, то интерфейс (15) «человек-машина» потребует подключения устройства зажигания и дополнительного управления к внешнему источнику питания (14) или перезаряжаемому аккумулятору; а электронное управляющее устройство (7) активирует преобразователь (4) постоянного напряжения в постоянное, позволяя внешнему источнику (14) питания или перезаряжаемому аккумулятору зарядить батарею (1) суперконденсаторов до уровня Vmax;

f. Электрическое замыкание цепи стартера;

g. Определение электрического замыкания стартера путем измерения внезапного изменения напряжения (dVbat) электрической системы двигателя внутреннего сгорания;

h. Если dVbat превышает заданное значение, а электрический стартер электрически замкнут, батарея суперконденсаторов запитывает электрическую цепь двигателя внутреннего сгорания;

i. Определение рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания путем измерения напряжения (Vbat) его электрической системы;

j. Если Vbat=Vmax, то двигатель внутреннего сгорания запущен с активированием зарядного генератора, и электронное управляющее устройство (7) приступает к регулированию тока зарядки батареи (1) суперконденсаторов путем модулирования длительности импульсов первого однопозиционного выключателя (2);

k. Останов двигателя внутреннего сгорания; и

1. Если Vbat меньше или равно Vnom, то двигатель остановлен с отключением генератора (11), и электронное управляющее устройство (7) размыкает первый однонаправленный выключатель (2) и второй однонаправленный выключатель (3), и батарея (1) суперконденсаторов заряжается до уровня Vmax с использованием преобразователя (4) постоянного напряжения в постоянное от аккумулятора (10) двигателя внутреннего сгорания или внешнего источника (14) питания.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 представлена монтажная схема устройства вспомогательного зажигания и управления.

На фиг. 2 представлена блок-схема способа вспомогательного зажигания и управления.

На чертежах используются следующие обозначения:

1. Батарея суперконденсаторов

2. Первый однопозиционный выключатель

3. Второй однопозиционный выключатель

4. Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

5 и 6. Электронные устройства

7. Электронное управляющее устройство

8 и 9. Датчики напряжения и силы тока

10. Аккумулятор двигателя внутреннего сгорания

11. Генератор

12. Стартер

13. Цепи дополнительного энергопотребления

14. Внешний источник электропитания

15. Интерфейс «человек-машина»

16. Датчик температуры

Подробное раскрытие предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения

Основная функция заявленного изобретения, к которому относится настоящий документ, заключается в обеспечении зажигания и работы двигателя внутреннего сгорания или любого другого устройства или процесса, требующего наличия аккумулятора для подвода или поглощения токов в течение короткого промежутка времени, вне зависимости от состояния его аккумулятора или даже при отсутствии аккумулятора или его полном отказе. Это достигается путем управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов, используемой в качестве системы быстрого аккумулирования электроэнергии.

Главный отличительный признак настоящего изобретения заключается в том, что для осуществления описываемого управления не требуется никаких внешних управляющих команд, косвенно определяющих попытки зажигания и останова, текущее состояние двигателя внутреннего сгорания и состояние его аккумуляторной батареи. Это достигается за счет использования алгоритма управления, основанного на считывании изменений напряжения, силы тока и внутреннего сопротивления электрической системы двигателя внутреннего сгорания, а также других физических параметров, необходимых для осуществления управления надлежащим образом, таких как температура.

В предпочтительном варианте своего осуществления устройство, являющееся предметом настоящего изобретения, содержит:

• Батарею суперконденсаторов (1), емкость которых адаптирована под мощность стартера (12) двигателя внутреннего сгорания и цепи дополнительного энергопотребления (13);

• Первое электрическое соединение, параллельно подключаемое к электрической системе двигателя внутреннего сгорания; при этом указанное электрическое соединение выполнено произвольным и разъемным;

• Второе разъемное электрическое соединение с внешним источником питания;

• Первый однопозиционный выключатель (2), управляющий электрическим током, который подается из электрической системы двигателя внутреннего сгорания, в частности, с аккумулятора или генератора, в зависимости от фазы работы, на батарею суперконденсаторов;

• Второй однопозиционный выключатель (3), управляющий электрическим током, который подается из батареи суперконденсаторов в электрическую систему двигателя внутреннего сгорания;

• Преобразователь (4) постоянного напряжения в постоянное, предназначенный для преобразования напряжения в более высокое или более низкое, который заряжает батарею суперконденсаторов от электрической системы двигателя и внешнего источника питания;

• Первое и второе электронные устройства (5) и (6), соответственно, в предпочтительном варианте представляющие собой диоды, которые предотвращают прохождение электрического тока с внешнего источника (14) питания в аккумулятор (10)и наоборот;

• Один или более датчик (8) для измерения напряжения электрической системы двигателя внутреннего сгорания, установленный на первом электрическом соединении;

• Один или более датчик (9) для измерения силы тока в электрической системе двигателя внутреннего сгорания, установленный на первом электрическом соединении;

• Один или более датчик (8) для измерения напряжения батареи суперконденсаторов;

• Один или более датчик (9) для измерения силы тока батареи суперконденсаторов;

• Датчик (16) для измерения температуры окружающей среды;

• Интерфейс (15) «человек-машина», встроенный в устройство или внешне подключаемый, который выполнен с возможностью:

поддержания связи с электронным управляющим устройством (7) и обеспечения возможности программирования параметров Vnom, Vmax, Vmin и dVbat; и

отображения информации о рабочих параметрах устройств зажигания и дополнительного питания в электрической системе двигателя внутреннего сгорания, а также для управления указанным устройством зажигания и дополнительного питания; и

• Электронное управляющее устройство (7) с соответствующим аппаратно реализованным программным обеспечением, выполненное с возможностью:

приема и обработки сигналов, измеренных датчиками (8) напряжения и датчиками (9) тока электрической системы двигателя внутреннего сгорания и суперконденсаторов;

приема и обработки сигнала, захваченного датчиком (16) температуры, и изменения параметров Vnom, Vmax, Vmin и dVbat с учетом измеренной температуры окружающей среды и характеристик аккумулятора (10) двигателя внутреннего сгорания;

управления размыканием и замыканием первого однопозиционного выключателя (2) и второго однопозиционного выключателя (3);

управления длительностью импульса второго однопозиционного выключателя (3);

управления работой преобразователя (4) постоянного напряжения в постоянное; и

поддержания связи с интерфейсом «человек-машина» (15).

А способ управления устройством, описанным выше, предусматривает следующие стадии:

a. Параллельное подключение к электрической проводке двигателя внутреннего сгорания.

b. Выбор максимального напряжения (Vmax) и номинального напряжения (Vnom) электрической системы двигателя внутреннего сгорания.

c. Определение напряжения (Vbat) аккумулятора двигателя внутреннего сгорания;

d. Если Vbat≥Vmin (где Vmin - это минимальное рабочее напряжение преобразователя постоянного напряжения в постоянное), то электронное управляющее устройство (7) активирует преобразователь (4) постоянного напряжения в постоянное, позволяя аккумулятору (10) двигателя зарядить батарею (1) суперконденсаторов до уровня Vmax;

e. Если Vbat<Vmin, то интерфейс (15) «человек-машина» потребует подключения устройства зажигания и дополнительного управления к внешнему источнику питания (14) или перезаряжаемому аккумулятору; а электронное управляющее устройство (7) активирует преобразователь (4) постоянного напряжения в постоянное, позволяя внешнему источнику (14) питания или перезаряжаемому аккумулятору зарядить батарею (1) суперконденсаторов до уровня Vmax.

f. Электрическое замыкание цепи стартера (12);

g. Определение электрического замыкания стартера (12) путем измерения внезапного изменения напряжения (dVbat) электрической системы двигателя внутреннего сгорания;

h. Если dVbat превышает заданное значение, а электрический стартер электрически замкнут, электронная управляющая система (7) замыкает второй однопозиционный выключатель (3), что позволяет батарее суперконденсаторов запитать электрическую цепь двигателя внутреннего сгорания;

i. Определение рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания путем измерения напряжения (Vbat) его электрической системы;

j. Если Vbat=Vmax, то двигатель внутреннего сгорания запущен с активированием зарядного генератора (11), и электронное управляющее устройство (7) приступает к регулированию тока зарядки батареи (1) суперконденсаторов путем модулирования длительности импульсов первого однопозиционного выключателя (2);

k. Останов двигателя внутреннего сгорания; и

1. Если Vbat меньше или равно Vnom, то двигатель остановлен с отключением генератора (11), и электронное управляющее устройство (7) размыкает первый однонаправленный выключатель (2) и второй однонаправленный выключатель (3), и батарея (1) суперконденсаторов заряжается до уровня Vmax с использованием преобразователя (4) постоянного напряжения в постоянное от аккумулятора (10) двигателя внутреннего сгорания или внешнего источника (14) питания.

Способ согласно настоящему изобретению заслуживает внимание потому, что в отличие от других существующих вариантов практического применения суперконденсаторов подключение данного устройства предусматривает выполнение простой операции без внесения изменений в монтажную схему имеющейся электропроводки, требуя лишь параллельного подключения устройства к аккумулятору или электрической системе с помощью зажимов типа «крокодил» или иной соединительной системы подобного рода. Он выполняется автоматически безопасным образом. Он позволяет определить рабочее состояние двигателя или процесса, состояние зарядки суперконденсаторов и главного аккумулятора или отсутствие таковой, а также защитить систему и пользователя от ошибочных подключений и коротких замыканий.

В соответствии со своей конструкцией описываемое устройство может представлять собой стационарное или используемое по необходимости устройство; при этом оно может быть выполнено таким образом, чтобы обеспечивать любое потребное напряжение или разные напряжения, выбираемые автоматически или в ручном режиме.

Для получения максимального крутящего момента в стартере двигателя внутреннего сгорания первоначальная зарядка батареи суперконденсаторов осуществляется при максимальном напряжении системы, и может выполняться от частично разряженного аккумулятора или внешнего источника питания, если аккумулятор полностью разряжен или отсутствует.

Вспомогательный источник питания может обладать более высоким или более низким напряжением в сравнении с номинальным напряжением системы, и в любом случае его требования в отношении емкости или аккумулированной энергии являются минимальными. Например, для запуска дизельного двигателя объемом 2000 куб. см может потребоваться мощность немного менее 2 Вт-ч, которая может быть получена от небольшой батарейки или перезаряжаемого аккумулятора типа АА. Такое же количество энергии может быть получено от устройств самого разного типа, таких как аккумуляторы мобильных телефонов, USB-порты и солнечные панели, от сетевого электричества и т.д.

Помимо возможности применения в двигателях внутреннего сгорания, описываемое устройство также выполнено с возможностью использования в гибридных транспортных средствах, самолетах или любом другом устройстве или процессе, где необходим аккумулятор для подвода или поглощения сильных электрических токов в течение короткого периода времени.

В переносном варианте своего осуществления описываемое устройство обеспечивает следующие преимущества в сравнении с пускозарядным устройством:

- Оно не содержит жидкостей.

- Оно легче и имеет меньшие размеры, чем пускозарядное устройство.

- Отсутствует необходимость в его постоянной подзарядке или предварительной зарядке, а это означает, что его можно перевозить в багажнике автомобиля и использовать в любой момент в качестве аварийного устройства.

- Пускозарядное устройство не обладает функцией автоматического управления, а служит исключительно для запуска и не позволяет транспортному средству тронуться с места, если его аккумулятор сильно изношен или поврежден.

- Это устройство может оставаться установленным на временной основе, обеспечивая зажигание и работу транспортного средства или двигателя до замены поврежденного аккумулятора.

В стационарном варианте своего осуществления описываемое устройство обеспечивает следующие преимущества:

- Благодаря автоматической методике управления, которая обеспечивает возможность установки описываемого устройства без необходимости модифицирования электропроводки двигателя, можно избежать таких проблем, как необходимость получения разрешения производителя, утрата гарантий или необходимость внесения изменений в заводских условиях.

- Предотвращает потенциальные электромеханические отказы транспортного средства при его движении и потенциальную потерю управления транспортным средством в результате внезапного выхода из строя аккумулятора, что повышает безопасность на дороге.

- Существенно продлевает срок службы аккумулятора, отвечая за частоту разрядок и зарядок во время пуска любого двигателя внутреннего сгорания или, например, при торможении гибридных транспортных средств.

- Гарантирует зажигание при сверхнизких температурах.

- Позволяет существенно уменьшить емкость стандартного аккумулятора, что дает соответствующие преимущества в плане экономии и защиты окружающей среды.

- Уменьшение его веса представляется заметным преимуществом при использовании в определенных сферах, например, в авиации.

Стоить отметить, что помимо всех перечисленных преимуществ описываемое устройство обеспечивает зажигание и работу двигателя вне зависимости от состояния аккумулятора; поддерживает электрический ток, необходимый для корректного срабатывания электроники, блоков управления, систем впрыска, ABS и пр. за счет стабилизации стационарной электрики, что позволяет транспортному средству продолжать движение без каких бы то ни было проблем до тех пор, пока не будет заменен поврежденный аккумулятор.

1. Устройство для зарядки и разрядки батареи суперконденсаторов, отличающееся тем, что оно содержит:

батарею суперконденсаторов (1), образованную одним или более суперконденсатором;

первое электрическое соединение, параллельно подключаемое к электрической системе двигателя внутреннего сгорания; при этом указанное электрическое соединение выполнено разъемным;

второе разъемное электрическое соединение с внешним источником (14) питания;

первый однопозиционный выключатель (2), управляющий электрическим током, который подается из электрической системы двигателя внутреннего сгорания на батарею (1) суперконденсаторов;

второй однопозиционный выключатель (3), управляющий электрическим током, который подается из батареи (1) суперконденсаторов в электрическую систему двигателя внутреннего сгорания;

преобразователь (4) постоянного напряжения в постоянное, предназначенный для преобразования напряжения в более высокое или более низкое и выполненный с возможностью зарядки батареи (1) суперконденсаторов от электрической системы двигателя внутреннего сгорания и внешнего источника (14) питания;

первый диод (5), предотвращающий подачу электрического тока с внешнего источника (14) питания в электрическую систему двигателя внутреннего сгорания;

второй диод (6), предотвращающий подачу электрического тока из электрической системы двигателя внутреннего сгорания на внешний источник (14) питания;

один или более датчик (8) для измерения напряжения электрической системы двигателя внутреннего сгорания, установленный в первом электрическом соединении;

один или более датчик (9) для измерения силы тока, протекающего между электрической системой двигателя и батареей (1) суперконденсаторов, установленный в первом электрическом соединении;

один или более датчик (8) для измерения напряжения батареи суперконденсаторов;

один или более датчик (9) для измерения силы тока батареи суперконденсаторов;

датчик (16) температуры окружающей среды;

устройство выбора максимального напряжения зарядки суперконденсаторов;

интерфейс (15) «человек-машина», выполненный с возможностью:

поддержания связи с электронным управляющим устройством и обеспечения возможности программирования параметров Vnom (номинальное напряжение), Vmax (максимальное напряжение), Vmin (минимальное напряжение) и dVbat (внезапное изменение напряжения); и

отображения информации о рабочих параметрах устройств зажигания и дополнительного питания в электрической системе двигателя внутреннего сгорания; и

электронное управляющее устройство (7) с соответствующим аппаратно реализованным программным обеспечением, выполненное с возможностью:

приема и обработки сигналов, измеренных датчиками (8) напряжения и датчиками (9) тока электрической системы двигателя внутреннего сгорания и суперконденсаторов;

приема и обработки сигнала, захваченного датчиком (16) температуры окружающей среды, для изменения параметров Vnom, Vmax, Vmin и dVbat с учетом температуры окружающей среды и характеристик аккумулятора (10) двигателя внутреннего сгорания;

управления размыканием и замыканием первого однопозиционного выключателя (2) и второго однопозиционного выключателя (3);

управления длительностью импульса второго однопозиционного выключателя (3);

управления работой преобразователя (4) постоянного напряжения в постоянное; и

поддержания связи с интерфейсом «человек-машина» (15).

2. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов по п. 1, отличающееся тем, что устройство выбора максимального напряжения зарядки конденсаторов является автоматическим и управляется электронным управляющим устройством (7).

3. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов по п. 1, отличающееся тем, что первый (2) однопозиционный выключатель и второй однопозиционный выключатель (3) представляют собой транзисторы, тиристоры или контакторы с последовательно подключенными диодами.

4. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов по п. 1, отличающееся тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное располагается таким образом, чтобы он подключался между электрическим соединением внешнего источника питания и преобразователем постоянного напряжения в постоянное.

5. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит перезаряжаемый аккумулятор (14) для зарядки батареи (1) суперконденсаторов.

6. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов по п. 1, отличающееся тем, что интерфейс (15) «человек-машина» представляет собой удаленное устройство.

7. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов по п. 1, отличающееся тем, что указанное устройство для управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов электрически соединено с аккумулятором, образуя единый узел питания.

8. Способ управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов с использованием устройства по п. 1, отличающийся тем, что он предусматривает следующие стадии:

a. параллельное подключение к электрической системе двигателя внутреннего сгорания;

b. выбор максимального напряжения (Vmax) и номинального напряжения (Vnom) электрической системы двигателя внутреннего сгорания;

c. определение напряжения (Vbat) аккумулятора двигателя внутреннего сгорания;

d. если Vbat≥Vmin (минимальное напряжение), то электронное управляющее устройство (7) активирует преобразователь (4) постоянного напряжения в постоянное, позволяя аккумулятору (10) двигателя зарядить батарею (1) суперконденсаторов до уровня Vmax;

e. если Vbat<Vmin, то интерфейс (15) «человек-машина» потребует подключения устройства зажигания и дополнительного управления к внешнему источнику питания (14) или перезаряжаемому аккумулятору; а электронное управляющее устройство (7) активирует преобразователь (4) постоянного напряжения в постоянное, позволяя внешнему источнику (14) питания или перезаряжаемому аккумулятору зарядить батарею (1) суперконденсаторов до уровня Vmax;

f. электрическое замыкание цепи стартера;

g. определение электрического замыкания стартера путем измерения внезапного изменения напряжения (dVbat) электрической системы двигателя внутреннего сгорания;

h. если dVbat превышает заданное значение, а электрический стартер электрически замкнут, батарея суперконденсаторов запитывает электрическую цепь двигателя внутреннего сгорания;

i. определение рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания путем измерения напряжения (Vbat) его электрической системы;

j. если Vbat=Vmax, то двигатель внутреннего сгорания запущен с активированием зарядного генератора и электронное управляющее устройство (7) приступает к регулированию тока зарядки батареи (1) суперконденсаторов путем модулирования длительности импульсов первого однопозиционного выключателя (2);

k. останов двигателя внутреннего сгорания; и

l. если Vbat меньше или равно Vnom, то двигатель остановлен с отключением генератора (11), и электронное управляющее устройство (7) размыкает первый однонаправленный выключатель (2) и второй однонаправленный выключатель (3), и батарея (1) суперконденсаторов заряжается до уровня Vmax с использованием преобразователя (4) постоянного напряжения в постоянное от аккумулятора (10) двигателя внутреннего сгорания или внешнего источника (14) питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к измерению токов и напряжений при испытаниях и проверке источников бесперебойного питания, и может быть использовано в испытательных стендах космических аппаратов.

Изобретение относится энергетике, а именно к автономным системам энергоснабжения объектов, удаленных от центрального энергоснабжения. Автономная энергетическая установка содержит аппаратный и топливный отсек, расположенные внутри корпуса, первичный источник энергии в виде источника возобновляемой энергии, вторичный источник энергии в виде топливного генератора с воздушным охлаждением, расположенного на теплопроводящей подложке с нагревательным элементом в термоизолированном шкафу топливного отсека, накопители энергии в виде аккумуляторных батарей и блок управления установкой, расположенные в климатическом шкафу аппаратного отсека.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности посредством уменьшения полного энергопотребления устройства и за счет этого продление срока службы устройства и его аккумулятора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании и создании энергопреобразующей аппаратуры для систем электропитания от аккумуляторной батареи, в том числе систем электропитания космических аппаратов.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение энергетической эффективности, расширение функциональных возможностей бортовых систем электропитания (СЭП), улучшение электромагнитной совместимости.

Группа изобретений относится к системе электропитания космического аппарата (КА). В способе питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания КА от первичного источника, например солнечной батареи (СБ), и вторичного источника электроэнергии, например аккумуляторной батареи (АБ), стабилизируют «n» номиналов напряжения нагрузки и согласовывают работу первичного и вторичного источников электроэнергии на первом уровне стабилизации напряжения.

Изобретение относится к транспортным средствам. Способ управления гибридной силовой установкой транспортного средства, имеющего двигатель и избирательно подключаемые при помощи преобразователя постоянного тока в постоянный высоковольтную и низковольтную системы электроснабжения, содержит этапы, на которых определяют, целесообразно ли выполнить автоматическую остановку двигателя для уменьшения расхода топлива.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Система электропитания включает в себя первую схему, вторую схему и контроллер напряжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение вероятности возникновения аварийной ситуации из-за нарушения энергобаланса системы электропитания (СЭП).

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности системы автономного электроснабжения.

Группа изобретений относится к устройству электрического соединения для поста подзарядки электрического транспортного средства и связанному посту зарядки. Устройство содержит: домкрат/соединитель, шток, опорные средства, защитный картер, люк, редукторный двигатель, ремень.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для мониторинга и коррекции параметров аккумуляторов, включая контроль температуры каждого из аккумуляторов в блоке.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение маломощного, небольшого и недорогого средства защиты от короткого замыкания для перезаряжаемых устройств, которое подходит для любых химических составов батареи.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для генерирования многофазной системы напряжений с заданной частотой и заданным числом фаз на основе использования импульсной техники.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности посредством уменьшения полного энергопотребления устройства и за счет этого продление срока службы устройства и его аккумулятора.

Группа изобретений относится к электрическим системам транспортных средств. Способ управления реверсивным преобразователем постоянного напряжения в постоянное автотранспортного средства заключается в следующем.

Использование: в области электротехники для восстановления технических характеристик и заряда аккумуляторных батарей. Технический результат – обеспечение восстановления емкостных характеристик аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в обеспечении надежной зарядной системы для стилуса.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к упаковке сигарет для размещения в ней и перезарядки электронной сигареты. Упаковка содержит перезаряжаемую батарею упаковки сигарет; первый разъем, который может электрически присоединяться к внешнему источнику питания; первый перезаряжающий механизм для перезарядки батареи упаковки сигарет, использующий внешний источник питания, когда первый разъем электрически присоединяется к внешнему источнику питания; второй разъем, который может электрически присоединяться к электронной сигарете, содержащейся внутри упаковки сигарет; и второй перезаряжающий механизм для перезарядки электронной сигареты, когда электронная сигарета электрически присоединяется ко второму разъему.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к заряжаемому контейнеру, предназначенному для хранения в нем и зарядки электронной сигареты. Контейнер содержит батарею контейнера; первый разъем, который электрически соединяют с внешним источником питания; первый механизм зарядки для зарядки батареи контейнера, использующий внешний источник питания, когда первый разъем электрически соединен с внешним источником питания; трубку, в которую вставляют электронную сигарету, так чтобы электронная сигарета могла содержаться внутри заряжаемого контейнера; второй разъем, который электрически соединяют с электронной сигаретой, когда электронная сигарета вставлена в трубку; и второй механизм зарядки для зарядки электронной сигареты, использующий батарею контейнера, когда электронная сигарета электрически соединена со вторым разъемом.

Изобретение относится к стартер-генераторным устройствам для авиационных газотурбинных двигателей и способу их запуска, может быть использовано в системах электроснабжения, применяемых в летательных аппаратах, судах, других транспортных средствах и автономных объектах.

Изобретение относится к управлению зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов. Предложено устройство, которое обеспечивает преимущество, которое состоит в том, что для управления им нет необходимости в модифицировании электропроводки двигателя, что обеспечивает работу двигателя даже тогда, когда аккумулятор частично поврежден, полностью выведен из строя или отсутствует. Настоящее изобретение относится к переносному варианту осуществления предлагаемого устройства, варианту его осуществления для постоянного использования и еще одному варианту его осуществления, в котором предлагаемое устройство соединено с аккумулятором, образуя узел, используемый для снабжения двигателя электроэнергией. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх