RU2477236C2

RU2477236C2 - Method of controlling hybrid vehicle power buffer accumulator

Info

Publication number: RU2477236C2
Application number: RU2008145978/11A
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Ипатов; Николай Анатольевич Хрипач; Лев Юрьевич Лежнев; Алексей Александрович Авдеев
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2013-03-10
Also published as: RU2008145978A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to instrumentation of hybrid vehicles. In operation, every storage battery accumulator is controlled by separate module switched on/off by relays supplied by separate current source. Said module is supplied from controlled accumulator via pickup relay. Accumulator temperature and electric current voltage generated thereby are measured to actuate signal to solenoid relay to actuate accumulator state indicators that register its parameters: "high voltage", "low voltage", "normal voltage", "temperature".

EFFECT: real-time determination of operating conditions.

1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортным средствам с гибридной энергоустановкой. Оно касается контроля и управления буферным накопителем электрической энергии гибридной энергоустановки.The invention relates to vehicles with a hybrid power plant. It relates to the control and management of the buffer storage of electrical energy of a hybrid power plant.

Сокращение запасов нефти, служащей сырьем для производства автомобильных топлив, а также ухудшение экологической обстановки, в частности накопление парниковых газов в атмосфере, приводящее к глобальному потеплению, вынуждает вести работы по созданию принципиально новых автомобильных энергоустановок, позволяющих уменьшить расход топлива и снизить токсичность выбросов. Одним из перспективных направлений решения этой проблемы является разработка гибридных энергоустановок, использующих первичный источник электроэнергии (двигатель-генераторную установку либо батарею топливных элементов), буферный накопитель энергии, состоящий из нескольких аккумуляторов, и тяговый электродвигатель.The reduction in oil reserves, which serve as a raw material for the production of automotive fuels, as well as environmental degradation, in particular, the accumulation of greenhouse gases in the atmosphere, leading to global warming, forces us to work on the creation of fundamentally new automobile power plants that can reduce fuel consumption and reduce emissions. One of the promising directions for solving this problem is the development of hybrid power plants using a primary source of electricity (engine-generator set or a fuel cell battery), a buffer energy storage unit consisting of several batteries, and a traction motor.

Одной из основных функций управления буферным накопителем энергии является определение граничных значений критических параметров состояния аккумуляторных батарей накопителя. Известны различные способы контроля накопителей электрической энергии, представленные в выданных в СССР авторских свидетельствах №959189, 1024996, 1061198, в патентах РФ №2086053, 2246155. Более близким аналогом является способ контроля накопителя энергии, приведенный в выданном в СССР авторском свидетельстве №1607045, Н01M 10/48. При этом способе контроля аккумуляторов накопителя энергии измеряют напряжение каждого из аккумуляторов, сравнивают полученную величину с напряжением уставки, производят подзаряд компенсирующем током от компенсационного преобразователя тех аккумуляторов, напряжение которых меньше напряжения уставки, измеряют величину компенсационного тока каждого аккумулятора, сравнивают с сигналом дополнительной уставки, определяют число неисправных аккумуляторов, компенсирующий ток которых превышает сигнал дополнительной уставки, и затем отключают накопитель энергии от цепи нагрузки. Однако при таком способе аппаратура, его реализующая, имеет существенные габариты и массу, что крайне нежелательно в случае применения в составе транспортного средства.One of the main functions of controlling a buffer energy storage device is to determine the boundary values of the critical state parameters of the storage batteries of the storage device. There are various methods for controlling electric energy storage devices presented in copyright certificates issued in the USSR No. 959189, 1024996, 1061198, in Russian patents No. 2086053, 2246155. A closer analogue is the method for monitoring energy storage, given in the USSR author's certificate No. 1607045, Н01M 10/48. With this method of monitoring the energy storage batteries, the voltage of each of the batteries is measured, the obtained value is compared with the set voltage, the compensating current is charged from the compensation converter of those batteries whose voltage is less than the set voltage, the compensation current of each battery is measured, compared with the additional set signal, determined the number of faulty batteries, the compensating current of which exceeds the additional setpoint signal, and then open They take energy storage from the load circuit. However, with this method, the equipment that implements it has significant dimensions and weight, which is extremely undesirable if used as part of a vehicle.

Задача - создание удобного и надежного способа контроля и управления буферным накопителем энергии гибридного транспортного средства, обеспечивающего простыми и надежными средствами оперативное определение состояния накопителя энергии при его мониторинге.The task is to create a convenient and reliable way to control and manage the buffer energy storage of a hybrid vehicle, which provides simple and reliable means of quickly determining the state of the energy storage during its monitoring.

Решение задачи обеспечено тем, что при контроле буферного накопителя энергии гибридного транспортного средства каждый аккумулятор контролируют отдельным модулем, который включают и выключают посредством реле, питаемых от отдельного источника электрического тока, питают модуль электрической энергией через подхватывающее реле от контролируемого аккумулятора, измеряют температуру аккумулятора и создаваемое им электрическое напряжение и подают сигнал к электромагнитным реле на включение индикаторов состояния аккумулятора, регистрирующих его параметры: «высокое напряжение», «низкое напряжение», «нормальное напряжение», «температура». В случае отклонения критических параметров за допустимые пределы полученный информационный сигнал может служить командой для аварийного отключения накопителя энергии.The solution to the problem is ensured by the fact that when monitoring the buffer energy storage device of a hybrid vehicle, each battery is controlled by a separate module, which is turned on and off by relays powered from a separate electric current source, feed the module with electric energy through a pickup relay from a controlled battery, measure the battery temperature and the they are supplied with electric voltage and signal to the electromagnetic relay to turn on the battery status indicators, register uyuschih its parameters "high voltage", "low voltage", "normal stress", "temperature". If critical parameters deviate from the permissible limits, the received information signal can serve as a command for emergency shutdown of the energy storage device.

Способ контроля буферного накопителя энергии, охарактеризованный приведенной совокупностью признаков, простыми действиями посредством простых и надежных средств позволяет оперативно индицировать наиболее важные параметры состояния аккумуляторов накопителя энергии, касающиеся их температуры и создаваемого ими напряжения электрического тока, для своевременного принятия мер по приведению накопителя энергии в нормальное состояние. Указанное измерение температуры аккумуляторов и создаваемых ими напряжений посредством отдельных модулей позволяет выявлять отстающие аккумуляторы для своевременного прекращения их разряда, не допуская снижения напряжения ни на одном из аккумуляторов ниже предельного значения, а также не допускать превышение напряжения, предотвращая, таким образом, выход из строя аккумуляторов и, следовательно, накопителя энергии.A method for monitoring a buffer energy storage device, characterized by a given set of features, by simple actions by means of simple and reliable means, allows to promptly display the most important state parameters of energy storage batteries, concerning their temperature and the voltage of the electric current created by them, for timely adoption of measures to bring the energy storage device to normal condition . The indicated measurement of the temperature of the batteries and the voltages created by them by means of separate modules makes it possible to detect lagging batteries in order to stop their discharge in a timely manner, preventing the voltage on any of the batteries from falling below the limit value, and also to prevent overvoltage, thus preventing the battery from failing and therefore energy storage.

Способ контроля и управления буферным накопителем энергии, состоящим из нескольких аккумуляторов, заключается в следующем (см. чертеж). Каждый аккумулятор накопителя, например аккумулятор 1, контролируют отдельным модулем системы управления и контроля, который включают посредством реле 2 путем кратковременной подачи к нему дискретного сигнала по каналу 3 дискретной шины от отдельного источника электрического тока. После включения модуля его блок питания 4 питают электрической энергией от контролируемого аккумулятора 1 через подхватывающее реле 5, которое включают по программе, заложенной в процессор 6. Измеряют температуру аккумулятора 1 посредством датчика температуры и создаваемое аккумулятором 1 напряжение электрического тока по упомянутой программе, заложенной в процессор 6, посредством находящихся в его составе аналогово-цифровых преобразователей. Измеряя указанные параметры, подают сигнал к электромагнитным реле 7-10 на включение индикаторов состояния аккумулятора, регистрирующих его параметры: «высокое напряжение», «низкое напряжение», «нормальное напряжение», «температура». Так, реле 7 при замыкании индицирует состояние «нормальное напряжение». При недопустимо низком напряжении на аккумуляторе замыкается реле 8, индицирующее состояние «низкое напряжение». При недопустимо высоком напряжении на аккумуляторе замыкается реле 9, индицирующее состояние «высокое напряжение». При выходе за допустимые пределы температуры аккумулятора 1 замыкается реле 10, индицирующее состояние «температура». Тем самым путем указанных простых действий обеспечен оперативный контроль состояния аккумулятора.The method of monitoring and controlling a buffer energy storage device consisting of several batteries is as follows (see drawing). Each accumulator battery, for example, accumulator 1, is controlled by a separate module of the control and monitoring system, which is turned on by relay 2 by briefly supplying a discrete signal to it via channel 3 of a discrete bus from a separate source of electric current. After the module is turned on, its power supply unit 4 is supplied with electric energy from the monitored battery 1 through a pickup relay 5, which is turned on according to the program embedded in the processor 6. The temperature of the battery 1 is measured by means of a temperature sensor and the voltage of the electric current created by the battery 1 is measured according to the program embedded in the processor 6, by means of the analog-to-digital converters contained therein. Measuring these parameters, they signal the electromagnetic relay 7-10 to turn on the battery status indicators that record its parameters: "high voltage", "low voltage", "normal voltage", "temperature". So, the relay 7 when the circuit indicates the state of "normal voltage". With an unacceptably low voltage on the battery, relay 8 closes, indicating the state of "low voltage". With an unacceptably high voltage on the battery, relay 9 closes, indicating the "high voltage" state. When the temperature limits of the battery 1 are exceeded, the relay 10 closes, indicating the “temperature” state. Thus, through these simple steps, operational monitoring of the battery condition is ensured.

При соединении реле 7 нескольких модулей последовательно можно судить данным способом контроля об исправности накопителя энергии. При соединении параллельно реле 8 нескольких модулей, индицирующих состояние «низкое напряжение», реле 9, индицирующих состояние «высокое напряжение», реле 10, индицирующих состояние «температура», можно оперативно определить, что один или несколько аккумуляторов накопителя энергии находятся в критическом состоянии. Своевременное оповещение об аварийном состоянии какого-либо аккумулятора накопителя повышает безопасность эксплуатации энергоустановки.When connecting relay 7 of several modules in series, it is possible to judge by this monitoring method the operability of the energy storage device. By connecting in parallel to relay 8 several modules indicating the state of “low voltage”, relay 9, indicating the state of “high voltage”, relay 10, indicating the state of “temperature”, you can quickly determine that one or more batteries of the energy storage device are in critical condition. Timely notification of the emergency state of any storage battery increases the safety of operation of the power plant.

Отключают питание модулей контроля буферного накопителя энергии посредством нормально замкнутых реле 11 путем подачи сигнала к ним по каналу 12 от упомянутого отдельного источника электрической энергии.The power of the control modules of the buffer energy storage device is turned off by means of normally closed relays 11 by supplying a signal to them via channel 12 from the aforementioned separate source of electrical energy.

Claims

The method of monitoring and controlling the buffer energy storage device of a hybrid vehicle, namely, that each energy storage battery is controlled by a separate module, which is turned on and off by relays powered from a separate electric current source, the module is supplied with electrical energy through a pick-up relay from a controlled battery, measured the battery temperature and the voltage of the electric current created by it and give a signal to the electromagnetic relay to turn on indicators with standing battery registering its parameters "high voltage", "low voltage", "normal stress", "temperature".