PL176138B1

PL176138B1 - Switching system to control the type of chemoelectric operation of accumulator batteries in power installations for power circuits

Info

Publication number: PL176138B1
Application number: PL95309120A
Authority: PL
Inventors: Józef Tutaj
Original assignee: Politechnika Krakowska
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1999-04-30
Also published as: PL309120A1

Abstract

1 Układ przełączający do sterowania rodzajem pracy che- , moelektrycznej batem akumulatorów w instalacji prądu stałego z obwodemsilnoprądowym, zwłaszczaobwodem o okresowo dużym poborze prądu zawierającym silnik elektryczny, służący do rozruchu silnika spalinowego, który uruchamiany jest poprzez łącznik startowy 1 stycznik, mający w obwodzie zasilania elektrycznego instalacji dwie połączone jednym wspólnym biegunembaterie akumulatorów, z których jedna pełni funkcję batem podstawowej, a druga dodatkowej baterii rozruchowej, znamienny tym, ze bateria dodatkowa (BA2) przyłączona jest do masy układu poprzez blok sterujący (US), który w torze prądowym batem dodatkowej (BA2) zawiera szeregowo połączony elektryczny zawór (Z) 1 moduł kontroli prądu ładowania (KP), przy czym wyjście sterujące modułu kontroli prądu (KP) połączone jest z wejściem sterującym elektrycznego zaworu (Z), do wejścia którego z kolei dołączone jest również wyjście sterujące modułu kontroli napięcia (KN) włączonego pomiędzy masę a wspólny biegun batem akumulatorów (BA1 1 BA2) stanowiący jednocześnie zacisk wejściowy dla modułu kontroli napięcia (KN), a ponadto blok sterujący (US) ma moduł przełączający (P), którego łącznik wyjściowy wpiętyjest pomiędzy masę układu a wejściowy zacisk elektrycznego zaworu (Z), będący punktem wspólnymdrugiego bieguna batem (BA2) 1 elektrycznego zaworu (Z), przy czym wejście sterujące modułu przełączającego (P) podpięte jest do łącznika startowego (START), znajdującego się w obwodzie o dużym poborze prądu, do zacisku położonego od strony obciążenia.1. Switching system for controlling the type of chemical and electrical operation of a battery pack in a direct current installation with a high-current circuit, especially a circuit with periodically high current consumption containing an electric motor used to start an internal combustion engine, which is started by a start switch 1. contactor, having in the electrical power supply circuit of the installation two battery packs connected with one common pole, one of which functions as a primary battery and the other as an additional starting battery, characterized in that the additional battery (BA2) is connected to the system ground through a control block (US) which in the current path of the additional battery (BA2) contains a series-connected electric valve (Z) 1. charging current control module (KP), wherein the control output of the current control module (KP) is connected to the control input of the electric valve (Z), to the input of which in turn there is also connected the control output of the voltage control module (KN) connected between the ground and the common pole of the battery pack (BA1 1 BA2) which is also the input terminal for the voltage control module (KN), and furthermore the block The control module (US) has a switching module (P), the output connector of which is connected between the system ground and the input terminal of the electric valve (Z), which is the common point of the second pole of the battery (BA2) of the 1st electric valve (Z), while the control input of the switching module (P) is connected to the start switch (START), located in a circuit with high current consumption, to the terminal located on the load side.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ przełączający do sterowania rodzajem pracy chemoelektrycznej baterii akumulatorów w instalacji prądu stałego z obwodem silnoprądowym, szczególnie przydatny w układach elektrycznych zasilanych wspomagająco dodatkową równolegle przyłączoną baterią akumulatorów pracującą okresowo przy dużych obciążeniach prądowych, zwłaszcza podczas rozruchu silnika spalinowego w pojeździe samochodowym uruchamianymThe subject of the invention is a switching system for controlling the type of chemoelectric operation of a battery in a DC installation with a high-current circuit, particularly useful in electrical systems powered by an additional, parallel connected battery of accumulators operating periodically at high current loads, especially during the start-up of an internal combustion engine in a motor vehicle started

176 138 za pomocą znajdującego się w układzie elektrycznym specjalnego silnika elektrycznego prądu stałego tzw. rozrusznika.176 138 using a special DC electric motor in the electrical system, the so-called starter.

Klasyczną pokładową instalację elektryczną pojazdu samochodowego zwykle zasila bateria akumulatorów chemoelektrycznych prądu stałego i współpracująca z nią samochodowa komutatorowa prądnica mechanoelektryczna prądu stałego z komutatorem elektronicznym bądź mechanicznym. Bateria akumulatorów przeznaczona jest zarówno do rozruchu silnika spalinowego za pomocą rozrusznika elektromechanicznego, jak i do pokrywania niedoboru energii elektrycznej w pewnych stanach pracy. Stanem niedoboru energii jest sytuacja, gdy wartość chwilowa mocy oddawanej przez komutatorową prądnicę mechanoelektryczną prądu stałego jest mniejsza od wartości chwilowej mocy pobieranej przez odbiorniki energii elektrycznej pojazdu samochodowego, tj. przykładowo w czasie postoju na światłach sygnalizacyjnych, bądź w czasie jazdy z małą prędkością obrotową silnika spalinowego przy dużym poborze mocy przez odbiorniki. Przy niepracującym silniku spalinowym bateria akumulatorów dostarcza energię elektryczną odbiornikom energii elektrycznej zainstalowanym w pojeździe samochodowym, stanowiąc wówczas jedyne źródło energii elektrycznej.The classic on-board electrical installation of a motor vehicle is usually powered by a battery of DC chemoelectric accumulators and a car commutator motor DC generator with an electronic or mechanical commutator cooperating with it. The accumulator battery is designed both for starting the internal combustion engine with an electromechanical starter and for covering the shortage of electricity in certain operating states. The state of energy shortage is a situation when the instantaneous value of the power given off by the commutator mechanoelectric generator of direct current is lower than the instantaneous value of the power consumed by the electric energy receivers of the motor vehicle, i.e. for example when parked at traffic lights or while driving at low engine speed combustion engine with high power consumption by consumers. When the internal combustion engine is idle, the battery bank supplies electricity to electricity consumers installed in the motor vehicle, being then the only source of electricity.

W normalnych warunkach pracy silnika spalinowego lub powyżej pewnej wartości jego prędkości obrotowej, zabudowana w pojeździe samochodowym prądnica prądu stałego pokrywa całkowicie zapotrzebowanie na energię elektryczną, a oprócz tego ładuje baterię akumulatorów magazynując w niej nadmiar energii elektrycznej.Under normal operating conditions of an internal combustion engine or above a certain value of its rotational speed, a DC generator installed in a motor vehicle fully covers the demand for electricity, and also charges the battery bank by storing excess electricity in it.

W trudnych zaś warunkach eksploatacji pojazdu samochodowego np. w zimie i podczas pracy z małą prędkością obrotową silnika spalinowego, załączenie większej liczby odbiorników takich jak: dodatkowe oświetlenie pojazdu, wycieraczka elektryczna, ogrzewanie szyb, radioodtwarzacz itp., stanowi zbyt duże obciążenie prądnicy prądu stałego. Wówczas, zasilanie odbiorników energii elektrycznej ma miejsce przy współpracy komutatorowej prądnicy mechanoelektrycznej prądu stałego z baterią akumulatorów chemoelektrycznych prądu stałego. Ponadto, eksploatacja tego rodzaju baterii akumulatorów, w warunkach niedoładowania może prowadzić do jej zasiarczenia, a w efekcie końcowym do szybkiej utraty wartości rzeczywistej pojemności elektrycznej i skrócenia jej trwałości.On the other hand, in difficult operating conditions of a motor vehicle, e.g. in winter and when operating at a low engine speed, switching on a greater number of receivers, such as: additional vehicle lighting, electric wiper, window heating, radio, etc., is an excessive load on the DC generator. Then, the power receivers of electric energy is supplied by the cooperation of a commutator-driven mechanoelectric DC generator with a battery of DC chemoelectric accumulators. Moreover, the operation of this type of accumulator battery in undercharged conditions may lead to its sulphation and, as a result, to a rapid loss of the actual value of the electric capacity and its durability.

W szczególnie trudnych warunkach zimowych bateria akumulatorów chemoelektrycznych ołowiowo-kwasowych, rozładowuje się do tego stopnia, że nie można uruchomić silnika spalinowego. na przykład podczas jego eksploatacji przy stosunkowo częstych rozruchach silnika spalinowego i jeździe miejskiej na światłach mijania.In particularly difficult winter conditions, the lead-acid chemoelectric battery is discharged to such an extent that the internal combustion engine cannot be started. for example, during its operation with relatively frequent starts of the combustion engine and city driving with dipped beam.

Zwykle problem rozruchu silnika w zimie rozwiązuje się poprzez mechaniczne równoległe przyłączenie drugiej baterii akumulatorów dając tym samym wzrost sumarycznej pojemności w trakcie rozruchu silnika, obniżenie rezystancji wewnętrznej źródła energii, gdyż wartość rezystancji zastępczej dwóch baterii akumulatorów jest mniejsza od najmniejszej wartości rezystancji baterii składowych, zwiększenie prądu rozrusznika elektromechanicznego w czasie rozruchu, który jest wówczas sumą prądów baterii akumulatorów.Usually, the problem of starting the engine in winter is solved by mechanically connecting the second battery in parallel, thus increasing the total capacity during engine start-up, lowering the internal resistance of the energy source, because the value of the equivalent resistance of two battery banks is lower than the lowest resistance value of the component batteries, increasing the current the electromechanical starter during the starting time, which is then the sum of the battery currents.

Instalacja elektryczna prądu stałego w obwodzie silnoprądowym zawiera silnik, łącznik startowy i stycznik, w a obwodzie zasilania elektrycznego dwie połączone jednym wspólnym biegunem baterie akumulatorów, z których jedna pełni funkcję baterii podstawowej a druga dodatkowej rezerwowej baterii rozruchowej.The DC electrical installation in the high-current circuit includes a motor, a starting switch and a contactor, and in the electric power supply circuit, two accumulator batteries connected by one common pole, one of which serves as the primary battery and the other as an additional backup starting battery.

Istota rozwiązania polega na tym, że bateria dodatkowa w instalacji elektrycznej prądu stałego przyłączona jest do masy układu poprzez przełączający jej pracę blok sterujący. Blok ten w torze prądowym baterii dodatkowej zawiera szeregowo połączony elektryczny zawór i moduł kontroli prądu ładowania, przy czym wyjście sterujące modułu kontroli prądu połączone jest z wejściem sterującym elektrycznego zaworu. Z kolei do wejścia tego zaworu dołączone jest również wyjście sterujące modułu kontroli napięcia włączonego pomiędzy masę a wspólny biegun baterii akumulatorów, stanowiący jednocześnie zacisk wejściowy dla modułu kontroli napięcia.The essence of the solution lies in the fact that the additional battery in the DC electrical installation is connected to the ground of the system through a control block that switches its operation. The block in the current path of the auxiliary battery includes a series connected electric valve and a charge current control module, the control output of the current control module being connected to the control input of the electric valve. In turn, the input of this valve is also connected to the control output of the voltage control module connected between the ground and the common pole of the battery bank, which is also the input terminal for the voltage control module.

Ponadto blok sterujący ma moduł przełączający, którego łącznik wyjściowy wpięty jest pomiędzy masę układu a wejściowy zacisk elektrycznego' zaworu, będący punktem wspólnym drugiego bieguna baterii i elektrycznego zaworu. Wejście sterujące modułu przełączającego podpięte jest do łącznika startowego, znajdującego się w obwodzie o dużym poborze prądu,In addition, the control block has a switching module, the output connector of which is plugged between the ground of the system and the input terminal of the electric valve, being the common point of the other pole of the battery and the electric valve. The control input of the switching module is connected to the starting switch located in the circuit with high current consumption,

176 138 przykładowo zawierającego silnik elektryczny do rozruchu silnika spalinowego, do zacisku położonego od strony obciążenia.176 138, for example, containing an electric motor for starting an internal combustion engine, to a terminal located on the load side.

Zalecane jest by elektryczny zawór stanowił w pełni sterowany unipolarny zawór półprzewodnikowy, korzystnie w postaci tranzystora polowego.Preferably the electric valve is a fully controllable unipolar semiconductor valve, preferably in the form of a field effect transistor.

Korzystne rozwiązanie dla modułu kontroli napięcia zawiera dzielnik rezystorowy włączony pomiędzy masę a wspólny biegun baterii, diodę Zenera włączoną w kierunku zaporowym pomiędzy dzielnik a bazę tranzystora bipolarnego pnp. Kolektor tego tranzystora obciążony jest dzielnikiem rezystorowym, w którym punkt wspólny stanowi wyjście sterujące modułu kontroli napięcia, a emiter tego tranzystora dołączony jest do punktu wspólnego baterii.A preferred solution for a voltage control module comprises a resistor divider connected between ground and the common pole of the battery, a zener diode connected in reverse direction between the divider and the base of the pnp bipolar transistor. The collector of this transistor is loaded with a resistor divider, in which the common point is the control output of the voltage control module, and the emitter of this transistor is connected to the common point of the battery.

Korzystne zaś rozwiązanie dla modułu kontroli prądu ładowania w torze prądowym zawiera rezystor kontrolny do którego równolegle przyłączone jest poprzez rezystor ograniczający złącze baza-emiter tranzystora bipolarnego npn. Emiter tego tranzystora połączony jest z masą układu, natomiast kolektor tranzystora stanowi wyjście sterujące modułu kontroli prądu ładowania.A preferred solution for the charging current control module in the current path includes a control resistor to which is connected in parallel through a resistor limiting the base-emitter junction of the NPN bipolar transistor. The emitter of this transistor is connected to the ground of the circuit, while the collector of the transistor is the control output of the charging current control module.

Moduł przełączający może stanowić pomocniczy stycznik, którego uzwojenie wzbudzenia przyłączone jest za pomocą łącznika startowego równolegle do uzwojenia głównego stycznika startowego silnika rozruchowego. Zalecane jest także równolegle do stycznika tego modułu podłączenie diody zabezpieczającej przed iskrzeniem i zakłóceniami w instalacji.The switching module may be an auxiliary contactor, the excitation winding of which is connected by means of a starting connector parallel to the main winding of the starting contactor of the starting motor. It is also recommended to connect a diode protecting against sparking and interference in the installation in parallel to the contactor of this module.

Zaletą rozwiązaniajest to, że układ samoczynnie zmienia pojemność baterii akumulatorów przy dużych poborach prądu, oraz zapewnia jej zwiększoną żywotność eksploatacyjną.The advantage of this solution is that the system automatically changes the capacity of the battery at high power consumption and ensures its increased service life.

Baterię akumulatorów chemoelektrycznych prądu stałego, według wynalazku, może stanowić, albo odpowiednie połączenie elektryczne pojedynczej baterii akumulatorów we wspólnej obudowie, albo dwóch baterii akumulatorów w oddzielnych obudowach, co pozwala na rozdzielenie ich funkcji. Jedna z baterii akumulatorów pełni tę samą funkcję w instalacji elektrycznej pojazdu co tradycyjnie używana bateria akumulatorów w pojeździe, a więc pokrywa niedobory energii elektrycznej, zatem jest ona w pewnych sytuacjach ładowana tj. przy nadwyżce mocy oddawanej przez prądnicę samochodową, zaś w innych momentach rozładowywana. Druga, dodatkowa bateria akumulatorów połączona galwanicznie jednoimiennym zaciskiem z główną baterią akumulatorów w czasie rozruchu silnika spalinowego pracuje równolegle z baterią główną, dzięki czemu pojemność sumaryczna baterii akumulatorów jest równa sumie pojemności elektrycznych obu baterii.The DC chemoelectric accumulator bank according to the invention can be either a suitable electrical connection of a single battery bank in a common housing, or of two battery banks in separate housings, which allows their functions to be separated. One of the battery banks performs the same function in the vehicle's electrical system as the traditionally used battery bank in the vehicle, and thus covers the shortages of electricity, so it is charged in certain situations, i.e. with the surplus of power generated by the car generator, and at other times discharged. The second, additional battery bank is galvanically connected with the main battery with the main battery during the start-up of the internal combustion engine, so that the total battery capacity is equal to the sum of the electric capacities of both batteries.

W sytuacji kiedy pracuje silnik spalinowy i istnieje nadwyżka mocy oddawanej przez prądnicę samochodową, dodatkowa bateria akumulatorów jest ładowana za pomocą elektronicznego układu kontrolującego prawidłowość jej ładowania, przez co jest ona eksploatowana zawsze w stanie naładowania, co powoduje przedłużenie jej żywotności. W przypadku uszkodzenia w instalacji pojazdu np. uszkodzenia regulatora napięcia prądnicy, lub uszkodzenia wewnętrznego baterii akumulatorów np. zwarcie płyt, układ kontroli prądu ładowania ogranicza wartość prądu ładowania baterii dodatkowej, a w pozostałych przypadkach jest ona odłączana od instalacji.In a situation where an internal combustion engine is running and there is a surplus of power given by a car generator, the additional battery is charged by an electronic system that controls the correctness of its charging, therefore it is always operated in a charged state, which extends its service life. In the event of damage to the vehicle installation, e.g. damage to the generator voltage regulator, or damage to the internal battery bank, e.g. short circuit of the plates, the charging current control system limits the value of the additional battery charging current, and in other cases it is disconnected from the system.

Przedmiot wynalazku w przykładzie zastosowania go w instalacji elektrycznej pojazdu samochodowego przedstawiono na rysunku na którym: fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu, a fig. 2 - jego schemat ideowy.The subject of the invention, in an example of its application in the electric installation of a motor vehicle, is shown in the drawing where: Fig. 1 shows a block diagram of the system, and Fig. 2 - its schematic diagram.

Instalacja elektryczna prądu stałego w obwodzie silnoprądowym zawiera silnik A, łącznik startowy START i stycznik główny S1, a w obwodzie zasilania elektrycznego dwie połączone jednym wspólnym biegunem baterie akumulatorów, z których jedna pełni funkcję baterii podstawowej BA1, a druga dodatkowej rezerwowej baterii rozruchowej BA2. Bateria dodatkowa BA2 przyłączona jest do masy układu poprzez blok sterujący US. Blok ten zawiera elektryczny zawór Z, modułu kontroli napięcia Kn, moduł kontroli prądu ładowania KP oraz moduł przełączający P. Elektryczny zawór Z stanowi w pełni sterowany unipolarny zawór półprzewodnikowy T3, korzystnie tranzystor połowy, który przyłączony jest do drugiego bieguna baterii BA2 oraz sterowany jest z modułu kontroli napięcia KN i modułu kontroli prądu ładowania KP. Moduł kontroli napięcia KN zawiera dzielnik rezystorowy R1 i R2, diodę Zenera DZ1 oraz tranzystor bipolarny Tl.The DC electric installation in the high-current circuit includes the motor A, the START connector and the S1 main contactor, and in the electric power supply circuit, two battery banks connected by one common pole, one of which serves as the BA1 primary battery and the other as an additional backup BA2 starter battery. Additional battery BA2 is connected to the ground of the system through the US control block. This block comprises an electric valve Z, a voltage control module Kn, a charge current control module KP and a switching module P. The electric valve Z is a fully controllable unipolar semiconductor valve T3, preferably a half transistor, which is connected to the other pole of the battery BA2 and is controlled by KN voltage control module and KP charge current control module. The voltage control module KN includes a resistor divider R1 and R2, a Zener diode DZ1 and a bipolar transistor T1.

176 138176 138

Dzielnik rezystorowy R1 i R2, włączony jest pomiędzy masę a wspólny biegun baterii BA1 i BA2, zaś dioda Zenera DZ1 wpięta jest w kierunku zaporowym pomiędzy bazę tranzystora Tl a dzielnik rezystorowy R1, R2. Tranzystor bipolarny pnp T1 ma bazę połączoną z katodą diody Zenera DZ1, kolektor natomiast obciążony jest dzielnikiem rezystorowym R3, R4, w którym punkt wspólny stanowi wyjście sterujące modułu kontroli napięcia KN, a emiter tranzystora Tl dołączony jest do punktu wspólnego baterii BA1 i BA2.The R1 and R2 resistor divider is connected between the ground and the common pole of BA1 and BA2 batteries, and the DZ1 Zener diode is connected in the reverse direction between the base of the transistor Tl and the resistor divider R1, R2. The pnp bipolar transistor T1 has a base connected to the cathode of the DZ1 zener diode, while the collector is loaded with a resistor divider R3, R4, where the common point is the control output of the voltage control module KN, and the emitter of the transistor T1 is connected to the common point of the batteries BA1 and BA2.

Moduł kontroli prądu ładowania KP w torze prądowym zawiera rezystor kontrolny R6, do którego równolegle przyłączone jest poprzez rezystor ograniczający R5 złącze baza-emiter tranzystora bipolarnego npn T2. Emiter tranzystora T2 połączony jest z masą układu, natomiast jego kolektor stanowi wyjście sterujące modułu kontroli prądu ładowania KP. Do jednego z wejść sterujących bloku US, stanowiące zacisk wejściowy do modułu KN, podawane jest napięcie kontrolne sprzed baterii BA2, a na drugie wejście bloku US, stanowiące zacisk wejściowy do modułu przełączającego P, podawane jest napięcie z łącznika startowego START z obwodu o dużym poborze prądu. Moduł przełączający P przyłączony jest do punktu wspólnego będącego połączeniem drugiego bieguna baterii BA2 i zaworu Z. Moduł ten stanowi pomocniczy stycznik S2 przyłączony do łącznika START równolegle z głównym stycznikiem startowym S1 silnika A. Korzystne jest gdy równolegle do stycznika S2 podpięta jest w kierunku zaporowym dioda rozładowująca D2 zabezpieczająca go przed iskrzeniem i zakłóceniami.The charging current control module KP in the current path includes a control resistor R6, to which the base-emitter junction of the NPN T2 bipolar transistor is connected in parallel through the limiting resistor R5. The emitter of the transistor T2 is connected to the ground of the system, while its collector is the control output of the charging current control module KP. One of the control inputs of the US block, which is the input terminal to the KN module, is supplied with the control voltage from before the BA2 battery, and the second input of the US block, which is the input terminal to the P switching module, is supplied with the voltage from the START switch from the circuit with high consumption current. The switching module P is connected to the common point which is the connection of the second pole of the BA2 battery and the Z valve. This module is an auxiliary contactor S2 connected to the START connector in parallel with the main starting contactor S1 of the motor A. It is advantageous if the diode is connected in the reverse direction parallel to the S2 contactor. discharging D2 protecting it against sparking and interference.

Działanie układu w poszczególnych rodzajach pracy baterii akumulatorów.System operation in particular types of battery operation.

A - Doładowywanie prąduA - Recharging electricity

Jeżeli wartość chwilowa napięcia na zacisku wyjściowym (+) prądnicy przekracza ok. 12,5 V, tj. wartość napięcia jałowego baterii akumulatorów, wówczas tranzystor Tl wchodzi w stan przewodzenia, podając jednocześnie sygnał sterujący na zawór półprzewodnikowy T3, który również zaczyna przewodzić. W przykładowym rozwiązaniu przedstawionym na rysunku zastosowano tranzystor typu MOSFET, ze względu na jego niewielką wartość rezystancji w stanie przewodzenia, jak również bardzo małą wymaganą wartość mocy sygnału sterującego. Jeżeli tranzystor T3 jest w stanie przewodzenia, wtedy bateria akumulatorów BA2 również ulega doładowaniu, podobnie jak bateria BA1. Ten stan pracy dotyczy sytuacji, kiedy wartość chwilowa mocy oddawanej przez prądnicę samochodową przewyższa pobór mocy przez wszystkie odbiorniki. Prąd ładowania baterii akumulatorów BA2 płynie od zacisku (+) prądnicy przez baterię BA2, następnie od zacisku (-) baterii przez tranzystor T3, rezystor kontrolny R6 do masy.If the instantaneous value of the voltage at the output terminal (+) of the generator exceeds approx. 12.5 V, i.e. the value of the no-load voltage of the battery bank, then the transistor Tl enters the conduction state, simultaneously providing a control signal to the semiconductor valve T3, which also begins to conduct. In the exemplary solution shown in the figure, a MOSFET transistor was used, due to its low value of the resistance in the conduction state, as well as a very low required power value of the control signal. If the transistor T3 is conductive, then the battery bank BA2 is also recharged, as does the battery BA1. This operating state applies to a situation when the instantaneous value of the power given off by the car generator exceeds the power consumption of all receivers. The battery charging current BA2 flows from the (+) terminal of the generator through the battery BA2, then from the (-) terminal of the battery through the transistor T3, control resistor R6 to ground.

B - Ograniczanie prądu ładowania baterii dodatkowej BA2.B - Limiting the charging current of the additional battery BA2.

W niektórych stanach awaryjnych układu zasilania może się zdarzyć, że w przypadku uszkodzenia regulatora napięcia prądnicy, bądź w przypadku uszkodzenia baterii akumulatorów BA2 np. zwarcie płyt ogniw, jej prąd ładowania wzrósłby powyżej wartości dopuszczalnej, co groziłoby przeładowaniem baterii BA2 lub uszkodzeniem tranzystora T3, wówczas w takich przypadkach zadziała układ ogranicznika prądu ładowania baterii BA2. Jeżeli napięcie na rezystorze kontrolnym R6 wzrośnie powyżej 0,65 V, tj. powyżej napięcia progowego złącza baza-emiter tranzystora T2, wówczas tranzystor T2 wchodzi w stan przewodzenia, co powoduje zmniejszenie napięcia sterującego na bramce tranzystora T3 i w efekcie obniżenie wartości prądu ładowania baterii BA2 do wartości dopuszczalnej, którą określa wartość rezystora R6, mianowicie: Imax ład = 0,65 [V]/R6[W],In some emergency states of the power supply system, it may happen that in the event of damage to the generator voltage regulator, or in the event of damage to the BA2 battery bank, e.g. short circuit of the cell plates, its charging current would increase above the permissible value, which would risk overcharging the BA2 battery or damage the T3 transistor, then in such cases, the BA2 battery charging current limiter will work. If the voltage on the control resistor R6 rises above 0.65 V, i.e. above the threshold voltage of the base-emitter junction of transistor T2, then transistor T2 enters the conduction state, which reduces the control voltage at the gate of transistor T3 and, as a result, lowering the value of the battery charging current BA2 up to the permissible value determined by the value of the resistor R6, namely: Imax charge = 0.65 [V] / R6 [W],

C - Odłączanie baterii dodatkowej BA2C - Disconnection of the auxiliary battery BA2

Aby uniemożliwić przepływ ładunku elektrycznego z baterii akumulatorów BA2 do baterii akumulatorów BA1, w stanach pracy kiedy prądnica samochodowa nie pokrywa całkowicie poboru mocy elektrycznej przez odbiorniki, wówczas układ sterujący ładowaniem baterii akumulatorów BA2 powoduje odłączenie jej od masy, tzn. tranzystor T3 jest w stanie nieprzewodzenia.In order to prevent the flow of electric charge from the BA2 battery bank to the BA1 battery bank, in the operating states when the car generator does not fully cover the electric power consumption of the receivers, then the system controlling the BA2 battery charging disconnects it from the ground, i.e. the T3 transistor is in a non-conductive state .

D - Praca równoległa obu baterii akumulatorówD - Parallel operation of both battery banks

W czasie rozruchu silnika spalinowego po uruchomieniu łącznika START, następuje podanie napięcia na pomocniczy stycznik S2, który powoduje zbocznikowanie tranzystora T3, tym samym połączenie zacisku (-) baterii akumulatorów BA2 z masą pojazdu. Wówczas prąd rozrusznika A po zadziałaniu głównego stycznika S1 jest równy sumie prądów obu baterii akumulatorów BA1 i BA2. Dioda D2 zapewnia ciągłość prądów uzwojeń styczników S1 i S2, co ogranicza przepięcia w instalacji oraz zwiększa trwałość’ styków łącznika START.During the combustion engine start-up, after activating the START connector, voltage is applied to the auxiliary contactor S2, which causes the T3 transistor to bypass, thus connecting the (-) terminal of the BA2 battery with the vehicle ground. Then the current of the starter A after tripping the main contactor S1 is equal to the sum of the currents of both battery banks BA1 and BA2. The D2 diode ensures the continuity of the windings of the S1 and S2 contactors, which reduces overvoltages in the installation and increases the durability of the START switch contacts.

176 138176 138

Fig.1Fig.1

Fig.2Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

1. A switching system for controlling the type of chemoelectric operation of a battery bank in a DC installation with a high-current circuit, especially a circuit with periodically high current consumption, containing an electric motor, used to start an internal combustion engine, which is started by a starting switch and a contactor in the electric supply circuit installation, two accumulator batteries connected by one common pole, one of which serves as the primary battery and the other as an additional starter battery, characterized in that the additional battery (BA2) is connected to the ground of the system through a control block (US), which in the auxiliary battery current path (BA2) comprises an electric valve (Z) and a charge current control module (KP) connected in series, the control output of the current control module (KP) is connected to the control input of the electric valve (Z), the input of which in turn also has an output voltage control module (KN) switched on p between the ground and the common pole of the battery (BA1 and BA2), which is also the input terminal for the voltage control module (KN), and moreover, the control block (US) has a switching module (P) whose output connector is plugged between the ground of the system and the input terminal electric valve (Z), being the common point of the second pole of the battery (BA2) and the electric valve (Z), with the control input of the switching module (P) connected to the start connector (START), located in the circuit with high current consumption, to the terminal located on the load side.

2. The system according to claim The method of claim 1, characterized in that the electric valve (Z) is a fully controllable unipolar semiconductor valve (T3), preferably a half transistor.

The system according to p. The method of claim 1, characterized in that the voltage control module (KN) includes a resistor divider (R1 and R2) connected between ground and the common pole of the battery (BA1 and BA2), a zener diode (DZ1) connected in the reverse direction between the divider (R1 and R2) and the base of the pnp bipolar transistor (T1), the collector of which is loaded with a resistor divider (R3, R4), in which the common point is the control output of the voltage control module (KN), and the emitter of the transistor (T1) is connected to the common point of the battery (BA1 and BA2).

4. The system according to p. The method of claim 1, characterized in that the charging current control module (KP) in the current path includes a control resistor (R6), to which the base-emitter junction of the NPN bipolar transistor (T2) is connected in parallel through the limiting resistor (R5), the emitter of which is connected to ground, while the collector of the transistor (T2) is the control output of the charge current control module (KP).

5. The system according to p. The method of claim 1, characterized in that the switching module (P) is an auxiliary contactor (S2), the excitation winding of which is connected to the switch (START) in parallel with the winding of the main start contactor (S1) of the motor (A).

6. The system according to p. A device according to claim 1, characterized in that a diode (D2) is connected parallel to the excitation winding of the contactor (S2) in the reverse direction.