RU2377157C1 - Power energetic system of next-generation diesel-electric submarines with monitoring of accumulator batteries state - Google Patents
Power energetic system of next-generation diesel-electric submarines with monitoring of accumulator batteries state Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377157C1 RU2377157C1 RU2008112979/11A RU2008112979A RU2377157C1 RU 2377157 C1 RU2377157 C1 RU 2377157C1 RU 2008112979/11 A RU2008112979/11 A RU 2008112979/11A RU 2008112979 A RU2008112979 A RU 2008112979A RU 2377157 C1 RU2377157 C1 RU 2377157C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- batteries
- battery
- nth
- monitoring
- electric power
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к корабельным электроэнергетическим системам (ЭЭС), в частности к ЭЭС дизель-электрических подводных лодок, подводных аппаратов (батискафы, необитаемые глубоководные аппараты и т.д.) с аккумуляторными батареями, являющимися единственными источниками электроэнергии в подводном положении, а также к ЭЭС надводных кораблей с электродвижением, имеющим в качестве резервного (аварийного) источника электропитания аккумуляторные батареи.The invention relates to ship electric power systems (EPS), in particular to the EPS of diesel-electric submarines, underwater vehicles (bathyscaphe, uninhabited deep-sea vehicles, etc.) with storage batteries, which are the only sources of electricity in the underwater position, as well as to EPS surface ships with electric propulsion having rechargeable batteries as a backup (emergency) power source.
Известна электроэнергетическая силовая установка судна (Патент РФ № 2038264 ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА СУДНА от 07.07.1992, МПК8 В63Н 23/24, Государственная морская академия им. адмирала С.О.Макарова). Электроэнергетическая силовая установка судна состоит из первого и второго генераторов, первой и второй аккумуляторных батарей, первого и второго автоматического зарядного устройства, первой и второй распределительной шины, первого и второго двигателя, гребного винта, первой и второй группы потребителей, первого, второго, третьего, четвертого и пятого автоматических выключателей.A ship’s electric power plant is known (RF Patent No. 2038264 ELECTRIC POWER POWER PLANT OF A SHIP dated 07.07.1992, MPK8
Недостатками электроэнергетической силовой установки судна является следующее.The disadvantages of the electric power plant of the vessel is the following.
Отсутствие возможности автоматизированного контроля текущего технического состояния аккумуляторных батарей как в процессе разряда, так и процессе заряда. Вследствие этого автоматические зарядные устройства обеспечивают заряд только по одному критерию - пока напряжение на аккумуляторных батареях не достигнет определенного заранее заданного значения.The lack of automated control over the current technical condition of batteries both in the process of discharge and in the process of charging. As a result, automatic chargers provide a charge according to only one criterion - until the voltage on the batteries reaches a predetermined predetermined value.
Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является электроэнергетическая система (Рис.2 - Видеокадр ЭЭС в статье: Интеграция систем управления техническими средствами перспективных ДПЛ. Виктор Корчанов - директор направления ФГУП «НПО «Аврора», доктор технических наук, профессор, Владимир Киселев - начальник лаборатории, кандидат технических наук, Герман Сус - начальник отдела. - Журнал «Военный парад», 2006, № 5. - стр.44-46).The closest analogue to be used, adopted as a prototype of the invention, is the electric power system (Fig. 2 - EES video frame in the article: Integration of technical means control systems for promising DPLs. Victor Korchanov, Director of FSUE Avrora NPO, Doctor of Technical Sciences, Professor, Vladimir Kiselev - Head of the Laboratory, Candidate of Technical Sciences, German Sus - Head of the Department - Military Parade Magazine, 2006, No. 5. - p.
Электроэнергетическая система перспективных дизельных подводных лодок состоит из первой и второй аккумуляторной батареи, первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого автоматического выключателя, распределительной шины первой и второй сети электроэнергетической системы, щита гребного электродвигателя, гребного электродвигателя, механически связанного с гребным винтом, первого и второго распределительного щита питания, первой и второй береговой сети питания, первой и второй группы потребителей, первого и второго выпрямителя, первого и второго дизель-генератор, первого и второго щита дизель-генератора, комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой.The electric power system of promising diesel submarines consists of the first and second battery, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth and tenth circuit breakers, the distribution busbar of the first and second network of the electric power system, the shield of the propeller motor, the propeller an electric motor mechanically coupled to the propeller, a first and second power distribution board, a first and second shore power network, a first and second group of consumers, the first and second rectifier, the first and second diesel generator, the first and second shield of the diesel generator, a complex of aggregated controls for the electric power system.
Недостатками электроэнергетической системы по прототипу является следующее.The disadvantages of the electric power system of the prototype is the following.
В электроэнергетической системе отсутствует возможность полноценного автоматизированного мониторинга текущего технического состояния аккумуляторных батарей, включая каждую банку аккумулятора, из которых набраны батареи. Вследствие этого оператор комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой, обеспечивающий поддержание аккумуляторных батарей (единственного источника энергии дизель-электрических подводных лодок в подводном положении) в постоянной готовности к работе по прямому назначению, получает неполную и несвоевременную информацию для принятия решения о начале или прекращении заряда аккумуляторных батарей.In the electric power system, there is no possibility of a full-fledged automated monitoring of the current technical condition of rechargeable batteries, including each jar of battery from which the batteries are accumulated. As a result, the operator of the complex of aggregated controls for the electric power system, which ensures that the storage batteries (the only source of energy of diesel-electric submarines in the underwater position) in constant readiness for work for their intended purpose, receives incomplete and untimely information for deciding whether to start or stop charging the batteries batteries.
Задачами изобретения является:The objectives of the invention is:
- осуществление мониторинга текущего технического состояния аккумуляторных батарей, включая каждую банку аккумулятора;- monitoring the current technical condition of batteries, including each battery bank;
- предоставление оператору комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой полномасштабной и достоверной контрольно-диагностической информации о техническом состоянии аккумуляторных батарей дизель-электрической подводной лодки;- providing the operator with a complex of aggregated control tools for the electric power system with full-scale and reliable control and diagnostic information about the technical condition of the batteries of a diesel-electric submarine;
- повышение эффективности эксплуатации аккумуляторных батарей и, как следствие, увеличение их ресурса и срока службы, а также повышение автономности подводной лодки.- improving the operational efficiency of rechargeable batteries and, as a result, increasing their resource and service life, as well as increasing the autonomy of the submarine.
Поставленные задачи решаются тем, что в электроэнергетическую систему перспективных дизель-электрических подводных лодок с мониторингом состояния аккумуляторных батарей, состоящую из первой аккумуляторной батареи, собранной из последовательно соединенных первого, второго,… и n-го аккумулятора (отрицательная клемма первого аккумулятора подключена к положительной клемме второго и т.д.) первой аккумуляторной батареи и подключенной через последовательно соединенные третий автоматический выключатель и распределительную шину первой сети электроэнергетической системы к первому входу щита гребного электродвигателя, второй аккумуляторной батареи, собранной из последовательно соединенных первого, второго,… и n-го аккумулятора второй аккумуляторной батареи и подключенной через последовательно соединенные шестой автоматический выключатель и распределительную шину второй сети электроэнергетической системы ко второму входу щита гребного электродвигателя, первый вход-выход щита гребного электродвигателя подключен к гребному электродвигателю, причем гребной электродвигатель механически связан с гребным винтом; первого распределительного щита питания, подключенного соответственно через первый и второй автоматический выключатель к первой береговой сети питания и к первой группе потребителей, второго распределительного щита питания, подключенного соответственно через девятый и десятый автоматический выключатель ко второй береговой сети питания и ко второй группе потребителей, распределительная шина первой сети электроэнергетической системы подключена через четвертый автоматический выключатель к первому распределительному щиту питания, а через пятый автоматический выключатель - к последовательно соединенным первому выпрямителю, первому дизель-генератору и первому щиту дизель-генератора, распределительная шина второй сети электроэнергетической системы подключена через седьмой автоматический выключатель к второму распределительному щиту питания, а через восьмой автоматический выключатель - к последовательно соединенным второму выпрямителю, второму дизель-генератору и второму щиту дизель-генератора, комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой, первым входом-выходом подключенного к входу-выходу первого щита дизель-генератора, вторым входом-выходом - ко второму входу-выходу щита гребного электродвигателя и третьим входом-выходом - ко входу-выходу второго щита дизель-генератора, введены первый и второй датчик тока, первый и второй датчик напряжения, шкаф ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей, первый, второй, … и n-й датчик напряжения, подключенный к отрицательной и положительной клемме первого, второго, … и n-го аккумулятора первой и второй аккумуляторной батареи, первый, второй, … и n-й датчик уровня электролита и первый, второй, … и n-й датчик температуры электролита, помещенный непосредственно в межэлектродное пространство банок первого, второго, … и n-го аккумулятора первой и второй аккумуляторной батареи, первое, второе, … и n-е устройство контроля параметров первого, второго, … и n-го аккумулятора, установленное непосредственно на верхнюю часть банки первого, второго, … и n-го аккумулятора первой и второй аккумуляторной батареи, первая шина информационного обмена, объединяющая первое, второе,… и n-е устройство контроля параметров первого, второго,… и n-го аккумулятора первой аккумуляторной батареи и первый блок обработки информации, вторая шина информационного обмена, объединяющая первое, второе, … и n-е устройство контроля параметров первого, второго, … и n-го аккумулятора второй аккумуляторной батареи и второй блок обработки информации, к первому, второму и третьему входу первого, второго и n-го устройства контроля параметров аккумуляторов первого, второго, … и n-го аккумулятора первой и второй аккумуляторной батареи подключены соответственно первый, второй, … и n-й датчик напряжения, первый, второй, … и n-й датчик уровня электролита и первый, второй, … и n-й датчик температуры электролита первого, второго, … и n-го аккумулятора первой и второй аккумуляторной батареи, в разрыв между третьим автоматическим выключателем и n-м аккумулятором первой аккумуляторной батареей включен первый датчик тока, в разрыв между шестым автоматическим выключателем и n-м аккумулятором второй аккумуляторной батареей включен второй датчик тока, информационный выход первого и второго датчик тока подключен к первому входу соответственно первого и второго блока обработки информации, вход первого и второго датчика напряжения подключен к силовому выходу соответственно первого и второго датчика тока, выход первого и второго датчика напряжения подключен ко второму входу соответственно первого и второго блока обработки информации, к первому и второму входу шкафа ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей подключен соответственно первый и второй блок обработки информации, выход шкафа ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей подключен ко входу комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой.The tasks are solved by the fact that in the electric power system of promising diesel-electric submarines with battery monitoring, consisting of the first battery assembled from the first, second, ... and n-th batteries connected in series (the negative terminal of the first battery is connected to the positive terminal second, etc.) of the first battery and connected through a third circuit breaker and a distribution bus of the first power system to the first input of the propeller motor shield, the second battery assembled from the first, second, ... and nth batteries of the second battery connected in series and connected through the sixth circuit breaker and the distribution bus of the second network of the power system to the second input of the shield propeller motor, the first input-output of the shield of the propeller motor is connected to the propeller motor, and the propeller electrode the engine is mechanically connected to the propeller; the first power distribution board, connected respectively through the first and second circuit breaker to the first coastal power supply network and to the first group of consumers, the second power distribution board, connected through the ninth and tenth circuit breaker respectively to the second coastal power supply network and to the second group of consumers, distribution bus the first network of the electric power system is connected through the fourth circuit breaker to the first power distribution board, through the fifth circuit breaker - to the first rectifier, the first diesel generator and the first shield of the diesel generator in series, the distribution bus of the second network of the electric power system is connected through the seventh circuit breaker to the second power distribution board, and through the eighth circuit breaker to the second rectifier connected in series , the second diesel generator and the second shield of the diesel generator, a complex of aggregated controls for electric power system, the first input-output connected to the input-output of the first shield of the diesel generator, the second input-output - to the second input-output of the shield of the propeller motor and the third input-output - to the input-output of the second shield of the diesel generator, the first and the second current sensor, the first and second voltage sensor, a computer cabinet for the automated subsystem for monitoring the state of the batteries, the first, second, ... and the nth voltage sensor connected to the negative and positive terminals of the first, second, ... and nth battery the first and second battery, the first, second, ... and the nth electrolyte level sensor and the first, second, ... and nth electrolyte temperature sensor, placed directly in the interelectrode space of the cans of the first, second, ... and nth battery of the first and the second battery, the first, second, ... and the nth device for monitoring the parameters of the first, second, ... and nth battery installed directly on the top of the banks of the first, second, ... and nth battery of the first and second battery, the first information bus exchange, combining the first, second, ... and nth device for monitoring the parameters of the first, second, ... and nth battery of the first battery and the first information processing unit, the second information exchange bus, combining the first, second, ... and nth device monitoring the parameters of the first, second, ... and n-th batteries of the second battery and the second information processing unit, to the first, second and third input of the first, second and n-th devices for monitoring the parameters of the batteries of the first, second, ... and n-th battery of the first and WTO the first battery, the first, second, ... and the n-th voltage sensor, the first, second, ... and the n-th electrolyte level sensor and the first, second, ... and the n-th electrolyte temperature sensor of the first, second, ... and n- of the battery of the first and second battery, the first current sensor is included in the gap between the third circuit breaker and the nth battery of the first battery, the second current sensor is included in the gap between the sixth circuit breaker and the nth battery of the second battery, info the output of the first and second current sensors is connected to the first input of the first and second information processing units, the input of the first and second voltage sensors is connected to the power output of the first and second current sensors, respectively, the output of the first and second voltage sensors is connected to the second input of the first and second information processing unit, the first and second blocks are connected to the first and second input of the computer cabinet of the automated subsystem for monitoring the state of the batteries for information processing, output cabinet computer automated subsystem monitoring the battery condition is connected to the input of aggregated complex electric power system management tools.
Кроме этого, в электроэнергетической системе перспективных дизель-электрических подводных лодок с мониторингом состояния аккумуляторных батарей в качестве первой и второй шины информационного обмена использован CAN-bus интерфейс распределенных систем реального времени, а для передачи контрольной информации от шкафа ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей к комплексу агрегатированных средств управления электроэнергетической системой использован мультиплексный канал межмодульного обмена информацией по ГОСТ 26765.52-87 (MIL-STD-1553 В).In addition, the CAN-bus interface of distributed real-time systems was used as the first and second bus of information exchange in the electric power system of promising diesel-electric submarines with battery condition monitoring, and for transferring control information from the computer cabinet of the automated battery monitoring subsystem to the complex of aggregated controls of the electric power system used the multiplex channel of intermodular exchange inf rmatsiey GOST 26765.52-87 (MIL-STD-1553 B).
Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемой электроэнергетической системе перспективных дизель-электрических подводных лодок для повышения эффективности эксплуатации аккумуляторных батарей и, как следствие, увеличения их ресурса и срока службы, а также повышения автономности подводной лодки осуществляется: контроль напряжения всех аккумуляторов, из которых набраны аккумуляторные батареи, контроль уровня и температуры электролита во всех банках аккумуляторов (или для экономии затрат на аппаратуру - только в каждой i-й банке аккумулятора), контроль суммарного напряжения и тока аккумуляторных батарей; обработка контрольно-диагностической информации с целью определения, в каком из режимов находится аккумуляторная батарея (разряд или заряд), расчета зарядной (или разрядной) емкости, остаточной емкости и времени до окончания разряда, значения сопротивления изоляции аккумуляторной батареи и т.д. Результаты мониторинга текущего состояния аккумуляторных батарей в виде интегрированной контрольно-диагностической информации передаются оператору комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой, который на базе этой полной и своевременной информации принимает обоснованное решения о дальнейшем оптимальном режиме использования (например, о начале или прекращении зарядки) аккумуляторных батарей.The essence of the invention lies in the fact that in the proposed electric power system of promising diesel-electric submarines to increase the efficiency of operation of rechargeable batteries and, as a result, increase their life and service life, as well as increase the autonomy of the submarine, the voltage of all batteries is monitored, of which accumulated batteries, monitoring the level and temperature of the electrolyte in all battery banks (or to save equipment costs - only in each i-th bank Battery), the control voltage and the total current batteries; processing of control and diagnostic information in order to determine which of the modes the battery (discharge or charge) is in, calculate the charging (or discharge) capacity, residual capacity and time until the end of the discharge, the insulation resistance value of the battery, etc. The results of monitoring the current state of the batteries in the form of integrated control and diagnostic information are transmitted to the operator of the complex of aggregated controls for the electric power system, which, based on this complete and timely information, makes informed decisions about the future optimal use (for example, about the beginning or termination of charging) of the batteries.
На чертеже представлена структурная схема электроэнергетической системы перспективных дизель-электрических подводных лодок с мониторингом состояния аккумуляторных батарей.The drawing shows a structural diagram of an electric power system of promising diesel-electric submarines with monitoring the status of batteries.
Согласно чертежу электроэнергетическая система перспективных дизель-электрических подводных лодок с мониторингом состояния аккумуляторных батарей включает первую аккумуляторную батарею 7, собранную из последовательно соединенных первого 8, второго 9, … и n-го 10 аккумулятора (отрицательная клемма первого аккумулятора 8 подключена к положительной клемме второго 9 и т.д.) первой аккумуляторной батареи 7 и подключенную через последовательно соединенные третий автоматический выключатель 25 и распределительную шину первой сети электроэнергетической системы 28 к первому входу щита гребного электродвигателя 38, вторую аккумуляторную батарею 58, собранную из последовательно соединенных первого 59, второго 60, … и n-го 61 аккумулятора второй аккумуляторной батареи 58 и подключенную через последовательно соединенные шестой автоматический выключатель 53 и распределительную шину второй сети электроэнергетической системы 56 ко второму входу щита гребного электродвигателя 38, первый вход-выход щита гребного электродвигателя 38 подключен к гребному электродвигателю 37, причем гребной электродвигатель 37 механически связан с гребным винтом 36; первый распределительный щит питания 12, подключенный соответственно через первый 2 и второй 3 автоматический выключатель к первой береговой сети питания 1 и к первой группе потребителей 4, второй распределительный щит питания 63 подключенный соответственно через девятый 67 и десятый 68 автоматический выключатель ко второй береговой сети питания 66 и к второй группе потребителей 69, распределительную шину первой сети электроэнергетической системы 28, подключенную через четвертый автоматический выключатель 26 к первому распределительному щиту питания 12, а через пятый автоматический выключатель 27 - к последовательно соединенным первому выпрямителю 13, первому дизель-генератору 14 и первому щиту дизель-генератора 5, распределительную шину второй сети электроэнергетической системы 56 подключенную через седьмой автоматический выключатель 54 ко второму распределительному щиту питания 63, а через восьмой автоматический выключатель 55 - к последовательно соединенным второму выпрямителю 64, второму дизель-генератору 65 и второму щиту дизель-генератора 57, комплекс агрегатированных средств управления электроэнергетической системой 6, первым входом-выходом подключенный к входу-выходу первого щита дизель-генератора 5, вторым входом-выходом - ко второму входу-выходу щита гребного электродвигателя 38 и третьим входом-выходом - ко входу-выходу второго щита дизель-генератора 57, первый 11 и второй 62 датчик тока, первый 24 и второй 52 датчик напряжения, шкаф ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей 33, первый 15, второй 16, … n-й 21 датчик напряжения, подключенный к отрицательной и положительной клемме первого 8, второго 9, … n-го 10 аккумулятора первой аккумуляторной батареи 7, первый 43, второй 46, … n-й 49 датчик напряжения, подключенный к отрицательной и положительной клемме первого 59, второго 60, … n-го 61 аккумулятора второй аккумуляторной батареи 58, первый 16, второй 19, … n-й 22 датчик уровня электролита и первый 17, второй 20,… n-й 23 датчик температуры электролита, помещенный непосредственно в межэлектродное пространство банок первого 8, второго 9, … n-го 10 аккумулятора первой аккумуляторной батареи 7, первый 44, второй 47, … n-й 50 датчик уровня электролита и первый 45, второй 48, … n-й 51 датчик температуры электролита, помещенный непосредственно в межэлектродное пространство банок первого 59, второго 60, … n-го 61 аккумулятора второй аккумуляторной батареи 58, первое 29, второе 30, … n-е 31 устройство контроля параметров первого 8, второго 9, … n-го 10 аккумулятора, установленное непосредственно на верхнюю часть банки первого 8, второго 9, … n-го 10 аккумулятора первой аккумуляторной батареи 7, первое 40, второе 41, … n-е 42 устройство контроля параметров первого 59, второго 60, … n-го 61 аккумулятора, установленное непосредственно на верхнюю часть банки первого 59, второго 60, … n-го 61 аккумулятора второй аккумуляторной батареи 58, первую шину информационного обмена 32, объединяющую первое 29, второе 30, … n-е 31 устройство контроля параметров первого 8, второго 9, … п-го 10 аккумулятора первой аккумуляторной батареи 7, и первый блок обработки информации 34, вторую шину информационного обмена 39, объединяющую первое 40, второе 41, … n-е 42 устройство контроля параметров первого 59, второго 60, … n-го 61 аккумулятора второй аккумуляторной батареи 58 и второй блок обработки информации 35, к первому, второму и третьему входу первого 29, второго 30, … и n-го 31 устройства контроля параметров первого 8, второго 9, … n-го 10 аккумулятора первой аккумуляторной батареи 7 подключены соответственно первый 15, второй 18, … и n-й 21 датчик напряжения, первый 16, второй 19, … и n-й 22 датчик уровня электролита, первый 17, второй 20, … и n-й 23 датчик температуры электролита первого 8, второго 9, … n-го 10 аккумулятора первой аккумуляторной батареи 7, к первому, второму и третьему входу первого 40 второго 41, … и n-го 42 устройства контроля параметров первого 59, второго 60, … n-го 61 аккумулятора второй аккумуляторной батареи 58 подключены соответственно первый 43, второй 46, … и n-й 49 датчик напряжения, первый 44, второй 47, … и n-й 50 датчик уровня электролита, первый 45, второй 47, … и n-й 51 датчик температуры электролита первого 59, второго 60, … n-го 61 аккумулятора второй аккумуляторной батареи 58, в разрыв между третьим автоматическим выключателем 25 и n-м 10 аккумулятором первой аккумуляторной батареи 7 включен первый датчик тока 11, в разрыв между шестым автоматическим выключателем 53 и n-м 61 аккумулятором второй аккумуляторной батареи 58 включен второй датчик тока 62, информационный выход первого 11 и второго 62 датчика тока подключен к первому входу соответственно первого 34 и второго 35 блока обработки информации, вход первого 24 и второго 52 датчика напряжения подключен к силовому выходу соответственно первого 11 и второго 62 датчика тока, выход первого 24 и второго 52 датчика напряжения подключен ко второму входу соответственно первого 34 и второго 35 блока обработки информации, к первому и второму входу шкафа ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей 33 подключен соответственно первый 34 и второй 35 блок обработки информации, выход шкафа ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей 33 подключен ко входу комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой 6.According to the drawing, the electric power system of promising diesel-electric submarines with battery monitoring includes the first battery 7, assembled from a series of connected first 8, second 9, ... and n-
В электроэнергетической системе перспективных дизель-электрических подводных лодок с мониторингом состояния аккумуляторных батарей в качестве первой 32 и второй 39 шины информационного обмена использован CAN-bus интерфейс распределенных систем реального времени, а для передачи контрольной информации от шкафа ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей 33 к комплексу агрегатированных средств управления электроэнергетической системой 6 использован мультиплексный канал межмодульного обмена информацией по ГОСТ 26765.52-87 (MIL-STD-1553 В).In the electric power system of promising diesel-electric submarines with battery status monitoring, the first 32 and second 39 data exchange buses use the CAN-bus interface of distributed real-time systems, and 33 k to monitor control information from the computer cabinet of the automated battery status monitoring subsystem the complex of aggregated controls for the
Предлагаемая электроэнергетическая система работает следующим образом.The proposed electric power system operates as follows.
1. В надводном положении подводной лодки работает первый 14 (и/или второй 65 дизель-генератор). При включении пятого автоматического выключателя 37 (и/или восьмого автоматического выключателя 55) на распределительную шину первой сети электроэнергетической системы 28 (и/или распределительную шину второй сети электроэнергетической системы 56) подключается питающее напряжение постоянного тока, которое через щит гребного электродвигателя 38 подается на основной потребитель подводной лодки - гребной электродвигатель 37.1. In the surface of the submarine operates the first 14 (and / or second 65 diesel generator). When you turn on the fifth circuit breaker 37 (and / or the eighth circuit breaker 55) on the distribution bus of the first network of the electric power system 28 (and / or the distribution bus of the second network of the electric power system 56), a DC voltage is connected, which is supplied through the shield of the
При этом при включении третьего автоматического выключателя 25 (и/или шестого автоматического выключателя 53) через распределительную шину первой сети электроэнергетической системы 28 (и/или распределительную шину второй сети электроэнергетической системы 56) обеспечивается возможность зарядки первой аккумуляторной батареи 7 (и/или второй аккумуляторной батареи 58), а при включении четвертого автоматического выключателя 26 (и/или седьмого автоматического выключателя 54) получает электропитание первый распределительный щит питания 12 (и/или второй распределительный щит питания 63), от которого через второй автоматический выключатель 3 (и/или десятый автоматический выключатель 68) запитывается первая группа потребителей 4 (и/или вторая группа потребителей 69).In this case, when the third circuit breaker 25 (and / or the sixth circuit breaker 53) is turned on via the distribution bus of the first network of the electric power system 28 (and / or the distribution bus of the second network of the electric power system 56), it is possible to charge the first battery 7 (and / or the second battery batteries 58), and when the fourth circuit breaker 26 (and / or the seventh circuit breaker 54) is turned on, the first power distribution board 12 (and / or Torah power switchboard 63) from which through a second circuit breaker 3 (and / or tenth breaker 68) is fed first consumer group 4 (and / or the second group of consumers 69).
2. В надводном положении пришвартованной подводной лодки, предусмотрена подача электропитания на подводную лодку от береговой сети питания 1 (и/или береговой сети питания 66) через первый автоматический выключатель 2 (и/или девятый автоматический выключатель 67). От береговой сети питания 1 (и/или от береговой сети питания 66) запитывается через второй автоматический выключатель 3 (и/или девятый автоматический выключатель 67) первый распределительный щит питания 12 (и/или второй распределительный щит питания 63). При этом при включенном третьем 25 и четвертом 26 автоматическом выключателе (и/или шестом 53 и седьмом 54 автоматическом выключателе) обеспечивается зарядка первой аккумуляторной батареи 7 (и/или второй аккумуляторной батареи 58), а при включенном втором автоматическом выключателе 3 (и/или десятом 68 автоматическом выключателе) обеспечивается электропитание первой группы потребителей 4 (и/или второй группы потребителей 69).2. In the surface of the moored submarine, it is possible to supply power to the submarine from the shore power network 1 (and / or shore power network 66) through the first circuit breaker 2 (and / or the ninth circuit breaker 67). From the shore supply network 1 (and / or from the shore supply network 66), the first power distribution switch 12 (and / or the second power distribution board 63) is fed through the second circuit breaker 3 (and / or the ninth circuit breaker 67). In this case, when the third 25 and fourth 26 circuit breaker (and / or the
3. В подводном положении подводной лодки первый 14 (и/или второй 65) дизель-генератор выключены и на разряд работает первая аккумуляторной батареи 7 (и/или вторая аккумуляторная батарея 58), обеспечивая через распределительную шину первой сети электроэнергетической системы 28 (и/или распределительную шину второй сети электроэнергетической системы 56) работу гребного электродвигателя 37, первой группы потребителей 4 (и/или второй группы потребителей 69).3. In the underwater position of the submarine, the first 14 (and / or second 65) diesel generator is turned off and the first battery 7 (and / or the second battery 58) is working for discharge, providing through the distribution bus of the first network of the electric power system 28 (and / or the distribution bus of the second network of the electric power system 56) the operation of the
4. В надводном и подводном положении подводной лодки с помощью датчиков напряжения 15, 18, … и 21, 43, 46, … и 49, уровня 16, 19, … и 23, 44, 47, … и 50 и плотности электролита 17, 20, … и 23, 45, 48,... и 61 аккумуляторов 8, 9, … и 10, 59, 60, … и 61, из которых набраны первая 7 и вторая 58 аккумуляторная батарея, и устройств контроля параметров аккумуляторов 29, 30, … и 31, 40, 41, … и 42 осуществляется контроль напряжения всех аккумуляторов, из которых набраны аккумуляторные батареи, контроль уровня и температуры электролита во всех банках аккумуляторов (или для экономии затрат на контрольную аппаратуру электроэнергетической системы - только в каждой i-й банке аккумулятора, например в каждой 15 банке аккумуляторной батареи), контроль суммарного напряжения и тока аккумуляторных батарей.4. In the surface and underwater position of the submarine using
Устройства контроля параметров аккумуляторов 29, 30, … и 31, 40, 41, … и 42, первый 34 и второй 35 блок обработки информации и шкаф ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей 33 выполняют обработку контрольно-диагностической информации с целью определения в каком из режимов находится аккумуляторная батарея (разряд или заряд); для расчета зарядной (или разрядной) емкости, для расчета остаточной емкости и времени до окончания разряда; для определения значения сопротивления изоляции аккумуляторной батареи и т.д. Результаты мониторинга текущего состояния аккумуляторных батарей в виде интегрированной контрольно-диагностической информации (в наглядном символьно-графическом виде) передаются оператору комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой 6, который на базе этой полной и своевременной информации принимает обоснованные решения о дальнейшем оптимальном использовании первой 7 и второй 58 аккумуляторной батареи.The
5. В надводном положении подводной лодки, как правило, выполняются тренировочные циклы «заряд-разряд» или зарядка для восстановления и поддержания аккумуляторных батарей в постоянной готовности к применению по прямому назначению, причем параметры зарядки (значение напряжения, тока и времени зарядки) определяются оператором комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой 6 на основе достоверной информации о текущем техническом состоянии аккумуляторных батарей. При зарядке от первого 14 и второго 65 дизель-генераторов у оператора комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой 6 имеется возможность, воздействуя на первый 5 и второй 57 щит дизель-генератора изменять в широких пределах напряжение заряда (и соответственно ток заряда) первой 7 и второй 58 аккумуляторной батареи.5. In the above-water position of the submarine, as a rule, “charge-discharge” training cycles or charging are performed to restore and maintain the batteries in constant readiness for use for their intended purpose, and the charging parameters (voltage, current and charging time) are determined by the operator complex aggregated controls
6. В подводном положении для повышения эффективности эксплуатации аккумуляторных батарей и, как следствие, увеличения их ресурса и срока службы, а также повышение автономности подводной лодки, оператору комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой предоставляется достаточно достоверная информация по ключевым параметрам первой 7 и второй 58 аккумуляторной батареи - остаточная емкость аккумуляторной батареи и ряд значений времени до окончания ее полного разряда при различных токах разряда.6. In the underwater position, in order to increase the operational efficiency of rechargeable batteries and, as a result, increase their life and service life, as well as increase the autonomy of the submarine, the operator of the complex of aggregated controls for the electric power system is provided with fairly reliable information on key parameters of the first 7 and second 58 battery - the residual capacity of the battery and a number of time values until the end of its full discharge at various discharge currents.
Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемая электроэнергетическая система может быть изготовлена в соответствии с приведенным описанием и схемой (см. чертеж) на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования.Industrial applicability of the invention is determined by the fact that the proposed electric power system can be manufactured in accordance with the above description and diagram (see drawing) based on known components and technological equipment.
Предлагаемые технические решения практически реализованы в перспективных дизель-электрических подводных лодках проектов «Лада» и «Амур» на базе системы контроля параметров аккумуляторов и диагностирования аккумуляторных батарей, серийно выпускаемой ЗАО «Интеллектуальные робастные интегрированные системы (ИРИС)».The proposed technical solutions are practically implemented in promising diesel-electric submarines of the Lada and Amur projects on the basis of the battery parameters monitoring and battery diagnostics system, commercially available from Intelligent Robust Integrated Systems (IRIS) CJSC.
Таким образом, предлагаемая электроэнергетическая система может быть использована для дизель-электрических подводных лодок, подводных аппаратов (батискафы, необитаемые глубоководные аппараты и т.д.) с аккумуляторными батареями, являющимися единственными источниками электроэнергии в подводном положении.Thus, the proposed electric power system can be used for diesel-electric submarines, underwater vehicles (bathyscaphes, uninhabited deep-sea vehicles, etc.) with storage batteries, which are the only sources of electricity in the underwater position.
В предлагаемой электроэнергетической системе обеспечен эффективный мониторинг текущего технического состояния аккумуляторных батарей и, как следствие, достигается высокая достоверность информационной поддержки экипажа дизель-электрической подводной лодки в части электроэнергетической системы.The proposed electric power system provides effective monitoring of the current technical condition of the batteries and, as a result, high reliability of information support for the crew of the diesel-electric submarine in the electric power system is achieved.
На основании вышеизложенного и по результатам проведенного нами патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемая электроэнергетическая система перспективных дизель-электрических подводных лодок с мониторингом состояния аккумуляторных батарей отвечает критериям «Новизна», «Изобретательский уровень» и может быть защищена патентом Российской Федерации на изобретение.Based on the foregoing and based on the results of our patent information search, we believe that the proposed electric power system of promising diesel-electric submarines with battery condition monitoring meets the criteria of “Novelty”, “Inventive step” and may be protected by a patent of the Russian Federation for an invention.
Claims (3)
первый и второй датчик тока,
первый и второй датчик напряжения,
шкаф ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей,
две группы из первого, второго, … и n-го датчиков напряжения, подключенных к отрицательным и положительным клеммам первого, второго, … и n-го аккумуляторов первой и второй аккумуляторных батарей, две группы из первого, второго, … и n-го датчиков уровня электролита и две группы из первого, второго, … и n-го датчиков температуры электролита, помещенных непосредственно в межэлектродное пространство банок первого, второго, … и n-го аккумуляторов первой и второй аккумуляторных батарей,
две группы из первого, второго, … и n-го устройств контроля параметров первого, второго, … и n-го аккумуляторов, установленных непосредственно на верхние части банок первого, второго, … и n-го аккумуляторов первой и второй аккумуляторных батарей,
первая шина информационного обмена, объединяющая первое, второе, … и n-е устройства контроля параметров первого, второго, … и n-го аккумуляторов первой аккумуляторной батареи и первый блок обработки информации,
вторая шина информационного обмена, объединяющая первое, второе, … и n-е устройства контроля параметров первого, второго, … и n-го аккумуляторов второй аккумуляторной батареи и второй блок обработки информации,
к первому, второму и третьему входам первого, второго, … и n-го устройств контроля параметров аккумуляторов первого, второго, … и n-го аккумуляторов первой и второй аккумуляторных батарей подключены соответственно первый, второй, … и n-й датчик напряжения, первый, второй, … и n-й датчик уровня электролита и первый, второй, … и n-й датчик температуры электролита первого, второго,… и n-го аккумуляторов первой и второй аккумуляторных батарей,
в разрыв между третьим автоматическим выключателем и n-м аккумулятором первой аккумуляторной батареи включен первый датчик тока, в разрыв между шестым автоматическим выключателем и n-м аккумулятором второй аккумуляторной батареи включен второй датчик тока, информационные выходы первого и второго датчиков тока подключены к первым входам соответственно первого и второго блока обработки информации, входы первого и второго датчиков напряжения подключены к силовым выходам соответственно первого и второго датчиков тока, выходы первого и второго датчиков напряжения подключены ко вторым входам соответственно первого и второго блоков обработки информации,
к первому и второму входам шкафа ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей подключены соответственно первый и второй блоки обработки информации, выход шкафа ЭВМ автоматизированной подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей подключен ко входу комплекса агрегатированных средств управления электроэнергетической системой.1. An electric power system of promising diesel-electric submarines with battery monitoring, comprising a first battery assembled from a series of first, second, ... and nth batteries of a first battery and connected through a third circuit breaker and a distribution bus of the first connected in series network of the electric power system to the first input of the propeller motor shield, the second battery assembled from the connected first, second, ... and n-th batteries of the second battery and connected via a sixth circuit breaker and a distribution bus of the second network of the electric power system connected to the second input of the propeller motor shield, the first input-output of the propeller motor shield is connected to the propeller motor and the propeller motor is mechanically connected to the propeller, the first power distribution board, connected respectively through the first and a second circuit breaker to the first coastal power supply network and to the first group of consumers, a second power distribution board connected respectively through the ninth and tenth circuit breakers to the second coastal power supply network and to the second group of consumers, while the distribution bus of the first network of the electric power system is connected through the fourth circuit breaker to the first power distribution board and through the fifth circuit breaker to the first connected in series to the rectifier, the first diesel generator and the first diesel generator shield, and the distribution bus of the second network of the electric power system is connected through the seventh circuit breaker to the second power distribution board and through the eighth automatic switch to the second rectifier, the second diesel generator and the second diesel shield connected in series generator, a complex of aggregated controls for the electric power system, connected by the first input-output to the input-output of the first switchboard diz spruce generator, the second input-output - to the second input-output of the shield of the propeller motor and the third input-output - to the input-output of the second shield of the diesel generator, characterized in that it is introduced
first and second current sensor,
first and second voltage sensor,
computer cabinet of an automated subsystem for monitoring the state of batteries,
two groups of the first, second, ... and nth voltage sensors connected to the negative and positive terminals of the first, second, ... and nth batteries of the first and second batteries, two groups of the first, second, ... and nth sensors the electrolyte level and two groups of the first, second, ... and nth electrolyte temperature sensors placed directly in the interelectrode space of the cans of the first, second, ... and nth batteries of the first and second storage batteries,
two groups of the first, second, ... and nth devices for monitoring the parameters of the first, second, ... and nth batteries installed directly on the upper parts of the cans of the first, second, ... and nth batteries of the first and second batteries,
the first bus of information exchange, combining the first, second, ... and nth devices for monitoring the parameters of the first, second, ... and nth batteries of the first battery and the first information processing unit,
a second bus of information exchange, combining the first, second, ... and nth devices for monitoring the parameters of the first, second, ... and nth batteries of the second battery and the second information processing unit,
the first, second, and third inputs of the first, second, ... and nth devices for monitoring the parameters of the batteries of the first, second, ... and nth batteries of the first and second batteries are connected, respectively, the first, second, ... and nth voltage sensor, the first , the second, ... and the nth electrolyte level sensor and the first, second, ... and the nth electrolyte temperature sensor of the first, second, ... and nth batteries of the first and second batteries,
the first current sensor is connected to the gap between the third circuit breaker and the nth battery of the first battery, the second current sensor is connected to the gap between the sixth circuit breaker and the nth battery of the second battery, the information outputs of the first and second current sensors are connected to the first inputs, respectively the first and second information processing unit, the inputs of the first and second voltage sensors are connected to the power outputs of the first and second current sensors, respectively, the outputs of the first and orogo voltage sensors connected respectively to the second inputs of the first and second information processing units,
the first and second information processing units are connected to the first and second inputs of the computer cabinet of the automated subsystem for monitoring the state of the battery, the output of the computer cabinet of the automated subsystem for monitoring the state of the batteries is connected to the input of the complex of aggregated controls for the electric power system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008112979/11A RU2377157C1 (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Power energetic system of next-generation diesel-electric submarines with monitoring of accumulator batteries state |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008112979/11A RU2377157C1 (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Power energetic system of next-generation diesel-electric submarines with monitoring of accumulator batteries state |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008112979A RU2008112979A (en) | 2009-10-10 |
| RU2377157C1 true RU2377157C1 (en) | 2009-12-27 |
Family
ID=41260483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008112979/11A RU2377157C1 (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Power energetic system of next-generation diesel-electric submarines with monitoring of accumulator batteries state |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2377157C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534470C1 (en) * | 2013-05-27 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Electric power system for perspective non-nuclear submarines |
| RU2690686C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-06-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Method of guaranteed power supply of two adjacent railway infrastructure facilities |
-
2008
- 2008-04-04 RU RU2008112979/11A patent/RU2377157C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534470C1 (en) * | 2013-05-27 | 2014-11-27 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Electric power system for perspective non-nuclear submarines |
| RU2690686C1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-06-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Method of guaranteed power supply of two adjacent railway infrastructure facilities |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008112979A (en) | 2009-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106415975B (en) | Onboard power system and method for running onboard power system | |
| JP6187930B2 (en) | Hybrid propulsion system and hybrid propulsion ship equipped with the same | |
| CN105916726B (en) | Method for making onboard power system run | |
| Balsamo et al. | Hybrid storage system control strategy for all-electric powered ships | |
| CN109334937B (en) | Ship battery electric propulsion system and control method thereof | |
| CN106685034A (en) | Power distribution method and system of electric vehicle charging post | |
| Shen et al. | Power and energy management in integrated power system | |
| CN102593925A (en) | Power battery pack voltage transformation system and transformation method | |
| RU2377157C1 (en) | Power energetic system of next-generation diesel-electric submarines with monitoring of accumulator batteries state | |
| CN104908604B (en) | Onboard network | |
| KR20190054207A (en) | The battery management system for underwater vehicle | |
| CN117977773A (en) | Intelligent photovoltaic controller, related method and storage medium and computer program | |
| CN102791572A (en) | Electric propulsion system for leisure boats, and method for managing the same | |
| CN109941118A (en) | New-energy automobile power supply system | |
| US11349326B2 (en) | Electrical energy storage system and method for operating same | |
| Budashko et al. | Conceptualization of research of power hybrid electric power complexes | |
| CN204030692U (en) | A kind of power-supply management system of inland navigation craft electronic message terminal | |
| CN205022838U (en) | Solar energy clean energy electric ship structure | |
| RU2534470C1 (en) | Electric power system for perspective non-nuclear submarines | |
| CN110091977A (en) | A kind of mixed dynamic switching system of unmanned boat | |
| CN108336779A (en) | Battery module and the battery system for having it | |
| Leiner | Research solar power boat-data management and online visualization | |
| CN103515994A (en) | A power battery set equalizing charging and a device | |
| Wu et al. | Design and performance evaluation of power system for unmanned ship based on proton exchange membrane fuel cell | |
| CN110065595A (en) | A kind of unmanned boat and its control system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110304 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110405 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120827 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20121121 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160405 |