Спосіб підтримки напруги в бортовій мережі транспортного засобу

Реферат: Спосіб підтримки напруги в бортовій мережі транспортного засобу, при якому заздалегідь вибраний рівень напруги в усіх режимах роботи системи електропостачання при зміні частоти обертів ротора генератора та електричного навантаження стабілізують в заданих межах за рахунок регулювання на заданій частоті переключення обмотки збудження генератора, з подальшим корегуванням рівня напруги на величину термокомпенсації за наслідками контролю температури електроліту, де для покращення електробалансу рівень напруги бортової мережі формують за результатами визначення енерговитрат при стартерному розряді. Напругу бортової мережі встановлюють на рівні, що відповідає форсованому режиму зарядки з одночасним додатковим навантаженням бортової мережі електронагрівачем електроліту. UA 68703 U (54) СПОСІБ ПІДТРИМКИ НАПРУГИ В БОРТОВІЙ МЕРЕЖІ ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ UA 68703 U UA 68703 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до автомобільного електрообладнання, зокрема до бортових систем електропостачання (СЕП), які забезпечують задану якість напруги бортової мережі транспортного засобу (ТЗ) та одночасно сприятливі умови для зарядки акумуляторної батареї (АКБ) за будь-яких умов експлуатації. В умовах реальної експлуатації ТЗ в зимовий період АКБ часто експлуатується в систематично недозарядженому стані. Якщо ж АКБ частково розряджена на початку пуску двигуна, та ще й частково зношена, то надійний пуск двигуна стає проблематичним. Це означає, що підвищення якості зарядки неможливе без застосування температурної корекції зарядної напруги. Термостабілізація зарядних режимів в СЕП є важливим чинником продовження терміну служби АКБ. Автоматична зміна зарядної напруги залежно від температури електроліту запобігає його википанню в літній період, а в зимовий - сульфатації електродів. Проте термостабілізація, як правило, здійснюється в певному діапазоні температур, за яким подальша корекція напруги у бік зростання не має сенсу, оскільки процес зарядки АКБ відсутній вже при -10 °C, і крім того знижується надійність роботи електрообладнання. У реальних умовах процес підтримки енергобалансу ТЗ фактично некерований і ускладнений тим, що зимовим періодом експлуатації вважається вже такий період, коли температура довкілля встановлюється нижче плюс 5 °C. Звідси важливою проблемою в СЕП автомобіля є не тільки підтримка та стабілізація напруги бортової автомобільної мережі і приведення у відповідність до зарядних характеристик АКБ, а також застосування заходів для покращення теплового режима АКБ за рахунок загальної термооптимізації СЕП, що покращує зарядно-розрядні характеристики, забезпечує надійне електроживлення для стартера, в цілому забезпечує можливість підвіщення терміну експлуатації АКБ. Відомий спосіб формування напруги для заряду АКБ від автомобільних генераторів [Патент RU 2006130, кл. H02J 7/00 - Регулятор напряжения / Адамчук А.В. Опубл. 15.01.1994], який забезпечує нелінійний закон зміни напруги, при якому в межах допустимого діапазону 13,2-15,6 В бортова напруга змінюється з оптимальним значенням коефіцієнта температурної корекції, а за його межами напруга стабілізується на нижній і верхній межі відповідно при екстремально високих або низьких температурах. Втім даний спосіб в умова реальних температур експлуатації не можна вважати оптимальним, а "охолоджена" АКБ є головною причиною відсутності потрібного електропостачання для стартера. При цьому погіршення розрядних характеристик є результатом не тільки зниження струму віддачі, але й різкого погіршення умов зарядки АКБ. Це показує, що однієї температурної корекції бортової напруги не достатньо, а потрібна загальна термооптимізація СЕП за рахунок керованого теплового режиму. Відомий спосіб формування напруги для заряду АКБ від автомобільних генераторів Чижков Ю.П., Акимов А.В. Электрооборудование автомобилей. - М.: За рулем, 1999.-384 с.], який забезпечує регулювання напруги генератора за принципом широтно-імпульсної модуляції, що покращує якість стабілізації напруги в бортовій мережі автомобіля, а за рахунок поточного контролю температури електроліту АКБ здійснює виконання умов термокомпенсації рівня напруги, а при зниженні температури електроліту нижче 5 °C забезпечує корегування теплового режиму за рахунок електропідігріву АКБ в межах 5 °C ÷ 12 °C, при заданому рівні бортової напруги, нижче якого нагрів відключається для збалансованого енергопостачання систем електроустаткування ТЗ. Втім даний спосіб не отримав широкого розповсюдження, тому що межі регулювання температурного діапазону +5 °C ÷ 12 °C закладені без обґрунтування енергобалансу. З урахуванням високої енергоємності нагрівачів для підтримки енергобалансу недостатньо простого дискретного переходу на „зимовий режим" роботи регулятора напруги без прив'язки рівня напруги до процесів зарядки. Фактично пропозицію використовувати електрообігрівальні АКБ і терморегулятор в цьому випадку можна віднести до додаткових конструктивно та експлуатаційно-незалежних засобів полегшення пуску. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб підтримки напруги в бортовій мережі транспортного засобу [Патент на корисну модель UA51513, кл. H02J 7/04 - Спосіб підтримки напруги в бортовій мережі транспортного засобу / Бездєнєжних І.Б. Опубл. 26.07.2010, Бюл. № 14, 2010 p.], вибраний як прототип. Спосіб забезпечує регулювання напруги генератора за принципом широтно-імпульсної модуляції, що покращує якість стабілізації напруги у бортовій мережі автомобіля, а за рахунок поточного контролю температури електроліту АКБ здійснює виконання умов термокомпенсації рівня напруги. Для покращення балансу зарядно-розрядних процесів рівень бортової напруги змінюється в залежності від ступеня зарядки АКБ і динамікі руху ТЗ. Недоліком даного способу 1 UA 68703 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 є відсутність керованої підтримки теплового режиму АКБ для забезпечення умов зарядки і можливості здійснення "холодного" пуску стартера. Задачею створення способу підтримки бортової напруг є покращення технічного стану і працездатності АКБ у будь-яких умовах експлуатації ТЗ. Поставлену задачу розв'язують тим, що в пропонованому способі підтримки напруги в бортовій мережі транспортного засобу, при якому заздалегідь вибраний рівень напруги в усіх режимах роботи системи електропостачання при зміні частоти обертів ротора генератора та електричного навантаження стабілізують в заданих межах за рахунок регулювання на заданій частоті переключення обмотки збудження генератора, з подальшим корегуванням рівня напруги на величину термокомпенсації за наслідками контролю температури електроліту, де для покращення електробалансу рівень напруги бортової мережі формують за результатами визначення енерговитрат при стартерному розряді та подальшому контролі поточного зарядного струму, таким чином щоб зарядження акумуляторної батареї виконувалось за правилом "ампер-годин", а для збереження позитивного зарядного балансу за результатами контролю динаміки руху транспортного засобу при гальмуванні рівень напруги бортової мережі корегують в сторону збільшення для отримання акумуляторною батареєю додаткового заряду, який використовують в системі електропостачання при прискореннях транспортного засобу, для чого обмотку збудження генератора вимикають на період повного відбору додаткового заряду, де з метою запобігання негативних наслідків погіршення умов зарядного процесу АКБ при експлуатації транспортного засобу при низьких температурах, в разі зниження швидкості або відсутності зарядки, напругу бортової мережі встановлюють на рівні, що відповідає форсованому режиму зарядки з одночасним додатковим навантаженням бортової мережі електронагрівачем електроліту, тривалість включення якого визначають за моментом досягнення оптимальної температури електроліту, яку розраховують в залежності від поточного значення остаточної ємності і значення розрядного струму в початковий момент при попередньому електростартерному пуску і яку уточнюють в процесі змін поточної ємності з заданим кроком дискретизації до досягнення умов гарантованого повторного пуску двигуна. Сутність способу підтримки напруги в бортовій мережі транспортного засобу, що заявляється, пояснюється алгоритмом його роботи (Фіг. 1). Спосіб починається з виміру струму стартерного розряду АКБ під час електростартерного пуску двигуна транспортного засобу. Тестування струму стартера в початковий момент пуску Іст.п., характеризує реальний момент опору двигуна і фактично визначає положення робочої точки на електромеханічній характеристиці стартера, а додатковий контроль поточного значення залишкової ємності Спот., забезпечує оцінку можливості надійного пуску двигуна з врахуванням діючих умов експлуатації. Зазначений процес продовжують до моменту завершення електростартерного пуску. Результати виміру заносяться в енергонезалежну пам'ять. Після завершення пуску за результатами виміру діючої напруги бортової мережі та температури електроліту формується рівень термокомпенсованої напруги генератора для узгодження із зарядними характеристиками АКБ. У процесі заряду АКБ здійснюється вимір струму зарядки ІЗАР. і контроль загального ступеня заряду АКБ. Нове формування напруги генератора виконується таким чином, щоб величина І ЗАР. відповідала правилу "ампер-годин", яке математично виражається: ІЗАР.=СР.*ехр(-t), де СР. - ємність, віднята при розряді. Для врахування динаміки руху автомобіля здійснюється контроль змін швидкості автомобіля - dω/dt. При виявленні процесу гальмування, коли dω/dt