Устройство и способ управления зарядкой и разрядкой суперконденсаторов без вторичной электропроводки - RU2017129829A
Код документа: RU2017129829A
Формула
1. Устройство для зарядки и разрядки батареи суперконденсаторов без вторичной электропроводки, 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 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, 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, 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 без вторичной электропроводки 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 без вторичной электропроводки по п. 1 или 2, отличающееся тем, что первый (2) однопозиционный выключатель и второй однопозиционный выключатель (3) представляют собой транзисторы, тиристоры, контакторы с последовательно подключенными диодами или иные устройства подобного рода.
4. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов без вторичной электропроводки по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что первое и второе электронные устройства представляют собой диоды.
5. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов без вторичной электропроводки по любому из предшествующих пунктов, 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.
6. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов без вторичной электропроводки по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит перезаряжаемый аккумулятор (14) для зарядки батареи (1) суперконденсаторов.
7. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов без вторичной электропроводки по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что интерфейс (15) «человек-машина» представляет собой удаленное устройство.
8. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов без вторичной электропроводки по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно используется для оказания содействия какому-либо устройству или процессу, требующему наличия аккумулятора для подвода или поглощения сильных электрических токов в течение короткого периода времени.
9. Устройство управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов без вторичной электропроводки по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанное устройство для управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов электрически соединено с аккумулятором, образуя единый узел питания.
10. Способ управления зарядкой и разрядкой батареи суперконденсаторов без вторичной электропроводки с использованием устройства по предшествующим пунктам, 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, 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.
