RU2766312C1

RU2766312C1 - Self-diagnosing system of providing uninterrupted power supply of on-board equipment

Info

Publication number: RU2766312C1
Application number: RU2021113825A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Попов; Дмитрий Павлович Тетерин; Андрей Сергеевич Кучеров; Кирилл Александрович Безгрешнов; Тимофей Тимофеевич Ведясов; Денис Владимирович Булатников
Original assignee: Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова"
Priority date: 2021-05-14
Filing date: 2021-05-14
Publication date: 2022-03-15

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, in particular to systems for ensuring uninterrupted power supply of onboard equipment. The effect is achieved by the fact that the device additionally includes two overvoltage protection units; voltage generation unit of the logical and switching parts; two additional ideal diodes; unit for measuring the voltage of the charger; two isolation diodes; input voltage measurement unit; microprocessor system; a charger consisting of a gate signal amplification unit, an input voltage increase circuit, an input voltage decrease circuit, a charging current measurement unit; an electrochemical recuperator assembly containing a heating element control assembly, two heating elements, two temperature sensors; unit for measuring the output current; unit for measuring voltage of the electrochemical recuperator; three inputs for connection to the on-board DC network, two outputs for connection to on-board DC consumers, an output for signaling readiness for operation, an output for signaling operation, an output for signaling the need to replace an electric recuperator (supercapacitor), a digital input and a digital output.

EFFECT: providing electricity to consumers in normal and emergency operating modes.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к источникам аварийного/резервного электропитания и может быть использовано для снабжения электропитанием отдельных бортовых потребителей постоянного тока авиационной техники.The invention relates to sources of emergency/reserve power supply and can be used to supply power to individual on-board DC consumers of aviation equipment.

Известна система электропитания транспортного средства, защищенная патентом РФ № 2520180, состоящая из аккумуляторной батареи, молекулярного накопителя энергии, представленного в виде электрохимического конденсатора, модуля управления и контроля, модуля преобразования напряжения, зарядного устройства и модуля силовой коммутации. Недостатками данной системы является применение в качестве основного энергозапасающего элемента аккумуляторной батареи, что обуславливает сужение области применения такой системы за счет невозможности функционирования при низких температурах, а также низкий срок эксплуатации и ненадежность из-за ограниченного количество циклов заряд-разряд аккумулятора и необходимости его периодической замены. Также к недостаткам следует отнести отсутствие средств защиты от перенапряжения на шине питания бортовой сети, что снижает надежность системы электропитания.Known vehicle power supply system, protected by RF patent No. 2520180, consisting of a battery, a molecular energy storage device, presented in the form of an electrochemical capacitor, a control and monitoring module, a voltage conversion module, a charger and a power switching module. The disadvantages of this system are the use of a battery as the main energy storage element, which narrows the scope of such a system due to the impossibility of functioning at low temperatures, as well as low service life and unreliability due to the limited number of charge-discharge cycles of the battery and the need for its periodic replacement. . Also, the disadvantages include the lack of overvoltage protection on the on-board power supply bus, which reduces the reliability of the power supply system.

Известен модуль бесперебойного питания потребителей постоянного тока, защищенный патентом РФ № 2491696, который обеспечивает сохранение гарантированной емкости аккумуляторных батарей и повышение надежности ответственных потребителей постоянного тока особой группы первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания. Недостатками данного устройства является ограниченная область применения, ввиду возможности работы модуля только от сети переменного тока, отсутствие системы контроля и управления, получающей необходимую информацию о напряжении сети, напряжении аккумуляторной батареи, напряжении молекулярного накопителя энергии, общей мощности подключенной к шинам бесперебойного питания нагрузки и принимающей решения, основываясь на полученных данных в соответствии с заданным алгоритмам работы. К недостаткам также следует отнести невозможность контроля состояния аккумуляторной батареи и молекулярного накопителя энергии и сигнализации о возможной неисправности, что значительно ухудшает надежность системы, а также узкий диапазон температур эксплуатации модуля, в связи с использованием в качестве накопительного элемента аккумуляторной батареи.A module for uninterruptible power supply of DC consumers is known, protected by RF patent No. 2491696, which ensures the preservation of the guaranteed capacity of batteries and the increase in the reliability of responsible DC consumers of a special group of the first category of power supply reliability that do not allow power interruption. The disadvantages of this device are a limited scope, due to the possibility of the module to work only from the AC mains, the lack of a control and management system that receives the necessary information about the mains voltage, battery voltage, voltage of the molecular energy storage device, the total power of the load connected to the uninterruptible power supply buses and receiving decisions based on the data obtained in accordance with the specified work algorithms. The disadvantages also include the impossibility of monitoring the state of the battery and the molecular energy storage device and signaling a possible malfunction, which significantly impairs the reliability of the system, as well as the narrow temperature range of the module operation, due to the use of a battery as a storage element.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является источник бесперебойного питания бортовой аппаратуры, защищенный патентом РФ № 2496418, работающий от сети постоянного или переменного тока, и позволяющий обеспечить бортовые потребители постоянного тока бесперебойной электроэнергией во всех режимах работы системы электроснабжения летательного аппарата, в том числе, в случае аварийной ситуации. Недостатками данного устройства является отсутствие интерфейсов обмена данными с блоками верхнего уровня, возможность отключения источника в аварийном режиме работы в связи с программными и аппаратными задержками переключения входного питания при недостаточной емкости выходных фильтров преобразователя напряжения, а также возможность питания устройства только от одной шины постоянного и одной шины переменного тока, что сужает область его применения.The closest in technical essence to the claimed device is an uninterruptible power supply for onboard equipment, protected by RF patent No. , in the event of an emergency. The disadvantages of this device are the lack of data exchange interfaces with upper-level blocks, the ability to turn off the source in emergency operation due to software and hardware input power switching delays with insufficient capacity of the output filters of the voltage converter, as well as the ability to power the device from only one DC bus and one AC busbars, which narrows the scope of its application.

Задача заявленного изобретения - бесперебойное обеспечение электроэнергией бортовых потребителей постоянного тока, в том числе оборудования 1 категории, в нормальном и аварийном режимах работы системы электроснабжения летательного аппарата, увеличение надежности системы за счет обеспечения возможности работы от двух шин постоянного тока и за счет обеспечения многокритериального централизованного самоконтроля состояния системы и отдельных его компонентов, в том числе энергонакопительного элемента, расширение функциональных возможностей и полноты контроля системы за счет введения цифрового интерфейса взаимодействия с блоками верхнего уровня, к примеру, бортовой центральной вычислительной машиной.The objective of the claimed invention is the uninterrupted supply of electricity to onboard DC consumers, including category 1 equipment, in normal and emergency operating modes of the aircraft power supply system, increasing the reliability of the system by providing the ability to operate from two DC buses and by providing multi-criteria centralized self-control the state of the system and its individual components, including the energy storage element, expanding the functionality and completeness of the system control by introducing a digital interface for interaction with upper-level units, for example, an on-board central computer.

Задача решается тем, что в заявленное устройство, состоящее из электрохимического рекуператора - накопителя энергии, двух силовых коммутаторов с нормально разомкнутыми контактами и двух идеальных диодов, дополнительно введены два узла защиты от повышенного напряжения; узел формирования напряжения логической части; узел формирования напряжения коммутирующей части; два дополнительных идеальных диода; узел измерения напряжения зарядного устройства; два разделительных диода; узел измерения входного напряжения; микропроцессорная система; зарядное устройство, состоящее из узла усиления затворных сигналов, цепи повышения и цепи понижения входного напряжения, узла измерения зарядного тока; узел электрохимического рекуператора, который помимо электрохимического рекуператора содержит узел управления нагревательными элементами, два нагревательных элемента, два датчика температуры; узел измерения выходного тока; узел измерения напряжения электрохимического рекуператора; три входа силового сигнала для подключения к бортовой сети постоянного тока, два выхода для подключения к бортовым потребителям постоянного тока, выход сигнализации о готовности к работе, выход сигнализации о работе, выход сигнализации о необходимости замены электрохимического рекуператора (ионистора), цифровой вход и цифровой выход, при этом первый, второй и третий вход силового сигнала подключены к бортовой сети постоянного тока, а первый и второй выход силового сигнала - к бортовым потребителям постоянного тока; узел электрохимического рекуператора соединен с сетью постоянного тока через два идеальных диода и зарядное устройство, а с бортовыми потребителями постоянного тока - через силовой коммутатор с нормально разомкнутыми контактами; два нагревательных элемента подключены последовательно к бортовой сети через первый и второй идеальный диод и узел управления нагревательными элементами; вход узла формирования напряжения логической части и вход узла формирования напряжения коммутирующей части соединен с выходами двух идеальных диодов через один разделительный диод, а с выходом энергонакопительного элемента - через другой разделительный диод; выход узла формирования напряжения логической части подключен к микропроцессорной системе, первому и второму датчику температуры; выход узла формирования напряжения коммутирующей части подключен к первому и второму силовому коммутатору, узлу управления нагревательными элементами и узлу усиления затворных сигналов; входы микропроцессорной системы подключены к выходам датчиков температуры, цифровому входу, выходу узла измерения зарядного тока, выходу узла измерения выходного тока, выходу узла измерения входного напряжения, выходу узла измерения напряжения зарядного устройства, а выходы - к информационным входам первого и второго силового коммутатора, цифровому выходу, входам узла управления нагревательными элементами входам узла усиления затворных сигналов, выходам сигнализации о готовности к работе, сигнализации о работе и сигнализации о необходимости замены электрохимического рекуператора (ионистора).The problem is solved by the fact that in the claimed device, consisting of an electrochemical recuperator - energy storage, two power switches with normally open contacts and two ideal diodes, additionally introduced two overvoltage protection nodes; unit for generating the voltage of the logical part; node for generating voltage of the switching part; two additional ideal diodes; charger voltage measuring unit; two isolation diodes; node for measuring the input voltage; microprocessor system; a charger consisting of a gate signal amplification unit, an input voltage increase and decrease circuit, a charge current measurement unit; an electrochemical heat exchanger unit, which, in addition to the electrochemical heat exchanger, contains a heating element control unit, two heating elements, two temperature sensors; unit for measuring the output current; unit for measuring the voltage of the electrochemical recuperator; three power signal inputs for connection to the onboard DC network, two outputs for connection to onboard DC consumers, ready-to-work signaling output, operation signaling output, signaling output about the need to replace the electrochemical heat exchanger (ionistor), digital input and digital output , wherein the first, second and third power signal inputs are connected to the onboard DC network, and the first and second outputs of the power signal are connected to the onboard DC consumers; the node of the electrochemical recuperator is connected to the DC network through two ideal diodes and a charger, and to the onboard DC consumers - through a power switch with normally open contacts; two heating elements are connected in series to the onboard network through the first and second ideal diodes and the heating element control unit; the input of the voltage generation node of the logical part and the input of the voltage generation node of the switching part are connected to the outputs of two ideal diodes through one separating diode, and to the output of the energy storage element through another separating diode; the output of the voltage generating unit of the logical part is connected to the microprocessor system, the first and second temperature sensors; the output of the voltage generation unit of the switching part is connected to the first and second power switches, the heating element control unit and the gate signal amplification unit; the inputs of the microprocessor system are connected to the outputs of the temperature sensors, the digital input, the output of the charging current measurement unit, the output of the output current measurement unit, the output of the input voltage measurement unit, the output of the charger voltage measurement unit, and the outputs are connected to the information inputs of the first and second power switches, digital output, inputs of the heating element control unit, inputs of the gate signal amplification unit, outputs of signaling readiness for operation, signaling the operation and signaling the need to replace the electrochemical recuperator (ionistor).

Таким образом, заявляемое изобретение лишено недостатков, которыми обладают вышеуказанные аналоги.Thus, the claimed invention is devoid of the disadvantages of the above analogues.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 1. Устройство состоит из двух узлов защиты от повышенного напряжения 1 и 2, каждый из которых содержит предохранитель и ограничитель напряжения; четырех идеальных диодов 3, 4, 7 и 8, каждый из которых содержит контроллер идеального диода и силовой коммутатор с нормально разомкнутыми контактами и служит для предотвращения утечки заряда из электрохимического рекуператора в бортовую сеть в аварийном режиме и при работе зарядного устройства; узла формирования напряжения логической части 5, представляющего собой понижающий импульсный преобразователь напряжения и служащего для обеспечения электропитанием логической части схемы; узла формирования напряжения коммутирующей части 6, представляющего собой понижающий импульсный преобразователь напряжения и служащего для формирования затворных сигналов силовых коммутаторов; узла измерения напряжения зарядного устройства 9; двух разделительных диодов 10 и 11, служащих для обеспечения входным электропитанием узла формирования напряжения логической части 5 и узла формирования напряжения коммутирующей части 6 от бортовой сети в штатном режиме и от электрохимического рекуператора в аварийном режиме; узла измерения входного напряжения 12; двух силовых коммутаторов 13 и 26 с нормально разомкнутыми контактами, где первый обеспечивает бортовой потребитель постоянного тока электропитанием от бортовой сети в штатном режиме, а второй от электрохимического рекуператора в аварийном режиме; микропроцессорной системы 14; зарядного устройства 15, состоящего из узла усиления затворных сигналов 16, цепи повышения входного напряжения 17, цепи понижения входного напряжения 18, узла измерения зарядного тока 19; узла электрохимического рекуператора 38, состоящего из узла управления нагревательными элементами 20, двух нагревательных элементов 21 и 22, электрохимического рекуператора 23, двух датчиков температуры 24 и 25; узла измерения напряжения электрохимического рекуператора 39; узла измерения выходного тока 27; трех входов силового сигнала 28, 29 и 30, подключаемых к бортовой сети постоянного тока по двухбортовой схеме с общим отрицательным входом; выхода сигнализации о готовности к работе 31, типа «Корпус/Обрыв»; выхода сигнализации о работе 32, типа «Корпус/Обрыв»; выхода сигнализации о необходимости замены электрохимического рекуператора (ионистора) 33, типа «Корпус/Обрыв»; двух выходов силового сигнала 34 и 35, подключаемых к бортовым потребителям постоянного тока; цифрового выхода 36 и цифрового входа 37, подключаемых к системам верхнего уровня или системам контроля для расширения функционала изделия.The block diagram of the proposed device is shown in Fig. 1. The device consists of two overvoltage protection units 1 and 2, each of which contains a fuse and a voltage limiter; four ideal diodes 3, 4, 7 and 8, each of which contains an ideal diode controller and a power switch with normally open contacts and serves to prevent charge leakage from the electrochemical recuperator into the on-board network in emergency mode and during charger operation; the voltage generating unit of the logical part 5, which is a step-down pulse voltage converter and serves to provide power to the logical part of the circuit; a voltage generation unit of the switching part 6, which is a step-down pulse voltage converter and serves to form the gate signals of power switches; node measuring the voltage of the charger 9; two separating diodes 10 and 11, which serve to provide input power supply to the voltage generation unit of the logical part 5 and the voltage generation unit of the switching part 6 from the on-board network in normal mode and from the electrochemical heat exchanger in emergency mode; node measuring the input voltage 12; two power switches 13 and 26 with normally open contacts, where the first one provides the onboard DC consumer with power from the onboard network in normal mode, and the second one from the electrochemical heat exchanger in emergency mode; microprocessor system 14; charger 15, consisting of a gate amplification unit 16, an input voltage increase circuit 17, an input voltage decrease circuit 18, a charge current measurement unit 19; an electrochemical heat exchanger unit 38, consisting of a heating element control unit 20, two heating elements 21 and 22, an electrochemical heat exchanger 23, two temperature sensors 24 and 25; unit for measuring the voltage of the electrochemical recuperator 39; unit for measuring the output current 27; three power signal inputs 28, 29 and 30, connected to the onboard DC network in a double-board scheme with a common negative input; output signaling readiness for operation 31, type "Case/Break"; work signaling output 32, type "Case/Break"; alarm output about the need to replace the electrochemical heat exchanger (ionistor) 33, type "Case/Break"; two outputs of the power signal 34 and 35, connected to on-board DC consumers; digital output 36 and digital input 37 connected to higher-level systems or control systems to expand the functionality of the product.

Узел защиты от повышенного напряжения 2 включает в себя цепь защиты от повышенного напряжения на входе, реализуемую на ограничительных диодах. Силовые коммутаторы 13 и 26 могут быть реализованы на полевых транзисторах с индуцированным затвором и драйверах, либо на твердотельных или электромагнитных реле. Зарядное устройство 15 представляет собой комбинацию повышающего и понижающего импульсного преобразователя напряжения, включающего в себя цепи управления коммутирующими элементами и датчик тока. Узел управления нагревательными элементами 20 включает в себя два силовых коммутатора для подключения к бортовой сети нагревательных элементов 21 и 22.The overvoltage protection unit 2 includes an input overvoltage protection circuit implemented on clamping diodes. Power switches 13 and 26 can be implemented with induced gate field effect transistors and drivers, or with solid state or electromagnetic relays. Charger 15 is a combination of a step-up and step-down pulse voltage converter, which includes control circuits for switching elements and a current sensor. The control unit for heating elements 20 includes two power switches for connecting heating elements 21 and 22 to the onboard network.

Предлагаемая самодиагностируемая система обеспечения бесперебойного питания бортовой аппаратуры работает следующим образом.The proposed self-diagnosing system for uninterruptible power supply of onboard equipment operates as follows.

В отключенном состоянии на входах силового сигнала 28, 29 и 30 напряжение отсутствует, электрохимический рекуператор 23 разряжен или имеет остаточный заряд. После установки системы на борт летательного аппарата и подключении к системе распределения электропитания, входы силового сигнала 28, 29 и 30 подключаются к бортовой сети постоянного тока, выходы силового сигнала 34 и 35 подключаются к потребителю постоянного тока, где выход 34 подключается к положительному полюсу, а выход 35 - к отрицательному полюсу.In the off state, there is no voltage at the inputs of the power signal 28, 29 and 30, the electrochemical heat exchanger 23 is discharged or has a residual charge. After the system is installed on board the aircraft and connected to the power distribution system, power signal inputs 28, 29 and 30 are connected to the onboard DC network, power signal outputs 34 and 35 are connected to a DC consumer, where output 34 is connected to the positive pole, and output 35 - to the negative pole.

В штатном режиме, при условии присутствия напряжения хотя бы в одной бортовой сети, включение системы происходит следующим образом: ток из бортовой сети постоянного тока с наибольшим напряжением начинает протекать через идеальные диоды 3 и 7 или 4 и 8, а также через узел защиты от повышенного напряжения 1 или 2 соответственно в цепь повышения входного напряжения 17, цепь понижения входного напряжения 18 в зарядном устройстве 15, а также через разделительный диод 10 в узел формирования напряжения логической части 5 и узел формирования напряжения коммутирующей части 6. Узел формирования напряжения логической части 5 преобразует входное напряжение в низковольтное, обеспечивая электропитанием микропроцессорную систему 14, которая при включении посылает сигнал включения в силовой коммутатор 13, переходящий в закрытое состояние, коммутируя бортовое напряжение на цепи питания потребителя. Далее микропроцессорная система 14 анализирует внутреннюю информацию: сигналы с узла измерения входного напряжения 12, узла измерения напряжения зарядного устройства 9, узла измерения напряжения электрохимического рекуператора 39, датчиков температуры 24 и 25, узла измерения выходного тока 27.In normal mode, provided that voltage is present in at least one on-board network, the system is switched on as follows: current from the on-board DC network with the highest voltage begins to flow through ideal diodes 3 and 7 or 4 and 8, as well as through the overvoltage protection unit. voltage 1 or 2, respectively, into the input voltage increase circuit 17, the input voltage decrease circuit 18 in the charger 15, and also through the separating diode 10 into the voltage generation unit of the logic part 5 and the voltage generation unit of the switching part 6. The voltage generation unit of the logic part 5 converts the input voltage to low-voltage, providing power to the microprocessor system 14, which, when turned on, sends a turn-on signal to the power switch 13, which goes into the closed state, switching the on-board voltage to the consumer's power circuit. Next, the microprocessor system 14 analyzes internal information: signals from the input voltage measurement unit 12, the voltage measurement unit of the charger 9, the voltage measurement unit of the electrochemical heat exchanger 39, temperature sensors 24 and 25, the output current measurement unit 27.

Если значение температуры, полученное с датчиков температуры 24 и 25, ниже минимального рабочего значения, то микропроцессорная система 14 посылает сигнал включения в узел управления нагревательными элементами 20, который коммутирует напряжение бортовой сети на нагревательные элементы 21 и 22. При достижении минимальной рабочей температуры (на практике - порядка минус 40°С) микропроцессорная система 14 посылает сигнал отключения в узел управления нагревательными элементами 20.If the temperature value received from the temperature sensors 24 and 25 is below the minimum operating value, then the microprocessor system 14 sends a switch-on signal to the control unit for the heating elements 20, which switches the voltage of the on-board network to the heating elements 21 and 22. When the minimum operating temperature (on in practice - about minus 40 ° C), the microprocessor system 14 sends a shutdown signal to the control unit of the heating elements 20.

Если значение температуры, полученное с датчиков температуры 24 и 25, выше или равно минимальному рабочему значению, то микропроцессорная система 14 посылает в узел усиления затворных сигналов 16 сигнал о начале цикла заряда.If the temperature value received from the temperature sensors 24 and 25 is higher than or equal to the minimum operating value, then the microprocessor system 14 sends a signal to the gate signal amplification unit 16 to start the charge cycle.

Зарядное устройство 15 работает в режиме стабилизации мощности с ограничением максимального зарядного тока и ограничением напряжения.Charger 15 operates in power stabilization mode with maximum charging current limitation and voltage limitation.

Цикл заряда состоит из следующих этапов:The charge cycle consists of the following steps:

1) заряд постоянным током при расчетной мощности заряда ниже максимальной;1) charge with direct current at the calculated charge power below the maximum;

2) заряд постоянной мощностью;2) constant power charge;

3) режим компенсации при достижении номинального напряжения на электрохимическом рекуператоре.3) compensation mode when the rated voltage on the electrochemical heat exchanger is reached.

Если значение, полученное микропроцессорной системой 14 с узла измерения напряжения зарядного устройства 9, меньше значения (вариант 1), или уравнивается со значением (вариант 2), полученным с узла измерения напряжения электрохимического рекуператора 39, то микропроцессорная система 14 посылает в узел усиления затворных сигналов 16 сигнал о включении цепи понижения входного напряжения 18 (для варианта 1), или сигнал о включении цепи повышения входного напряжения 17 (для варианта 2). При этом, в обоих вариантах, узел усиления затворных сигналов 16 приводит верхнее плечо цепи повышения входного напряжения 17 в замкнутое состояние, нижнее плечо - в разомкнутое состояние, а управление нижним и верхним плечом цепи понижения входного напряжения 18 производится широтно-импульсным модулированным сигналом, формируемым микропроцессорной системой 14 и узлом усиления затворных сигналов 16. Скважность сигнала постоянно корректируется с учетом значений, получаемых с узла измерения зарядного тока 19, узла измерения напряжения зарядного устройства 9 и узла измерения напряжения электрохимического рекуператора 39.If the value received by the microprocessor system 14 from the voltage measurement unit of the charger 9 is less than the value (option 1), or equals with the value (option 2) obtained from the voltage measurement unit of the electrochemical recuperator 39, then the microprocessor system 14 sends gate signals to the amplification unit 16 a signal to turn on the input voltage lowering circuit 18 (for option 1), or a signal to turn on the input voltage increase circuit 17 (for option 2). At the same time, in both versions, the gate signal amplification unit 16 leads the upper arm of the input voltage increase circuit 17 to the closed state, the lower arm to the open state, and the lower and upper arms of the input voltage decrease circuit 18 are controlled by a pulse-width modulated signal generated by microprocessor system 14 and gate signal amplification unit 16. The duty cycle of the signal is constantly adjusted taking into account the values obtained from the charging current measurement unit 19, the voltage measurement unit of the charger 9 and the voltage measurement unit of the electrochemical recuperator 39.

По достижении номинального напряжения электрохимического рекуператора 23 микропроцессорная система 14 переводит зарядное устройство в режим компенсации тока саморазряда и формирует логическую единицу на выходе сигнализации о готовности к работе 31.Upon reaching the nominal voltage of the electrochemical heat exchanger 23, the microprocessor system 14 puts the charger into the self-discharge current compensation mode and forms a logical unit at the output of the ready-to-work signaling 31.

В аварийном режиме, при отсутствии напряжения в обеих бортовых сетях, система работает следующим образом: микропроцессорная система 14 фиксирует сигнал о снижении напряжения (ниже минимального рабочего значения), получаемого с узла измерения входного напряжения 12, и посылает сигнал отключения в силовой коммутатор 13, который переходит в закрытое состояние. Затем микропроцессорная система 14 посылает сигнал включения в силовой коммутатор 26, который переходит в открытое состояние, коммутируя напряжение электрохимического рекуператора на цепи питания бортового потребителя. Далее микропроцессорная система 14 формирует логическую единицу на выходе сигнализации о работе 32. При этом питание узла формирования напряжения логической части 5 и узла формирования напряжение коммутирующей части 6 производится непосредственно от электрохимического рекуператора 23 через разделительный диод 11.In emergency mode, in the absence of voltage in both on-board networks, the system operates as follows: the microprocessor system 14 detects a voltage drop signal (below the minimum operating value) received from the input voltage measurement unit 12, and sends a shutdown signal to the power switch 13, which goes into the closed state. Then the microprocessor system 14 sends a turn-on signal to the power switch 26, which switches to the open state, switching the voltage of the electrochemical recuperator on the power supply circuit of the on-board consumer. Next, the microprocessor system 14 forms a logical unit at the output of the operation signaling 32. In this case, the voltage generation unit of the logical part 5 and the voltage generation unit of the switching part 6 are powered directly from the electrochemical recuperator 23 through an isolating diode 11.

Таким образом, обеспечивается бесперебойное питание бортового потребителя при отсутствии напряжения в бортовой сети.Thus, uninterrupted power supply of the onboard consumer is ensured in the absence of voltage in the onboard network.

В системе предусмотрена защита от короткого замыкания на выходе. Если значение, получаемое микропроцессорной системой 14 от узла измерения выходного тока 27, значительно превышает заданное, то микропроцессорная система посылает сигналы отключения в силовые коммутаторы 13 и 26, принудительно приводя их в разомкнутое состояние, и формирует сигнал о коротком замыкании, посылаемый в блок верхнего уровня по цифровому выходу 36.The system provides output short circuit protection. If the value received by the microprocessor system 14 from the output current measurement unit 27 significantly exceeds the specified one, then the microprocessor system sends shutdown signals to the power switches 13 and 26, forcibly bringing them into an open state, and generates a short circuit signal sent to the upper level block via digital output 36.

Если в процессе работы зарядного устройства 15 наблюдается слишком быстрое увеличение напряжения на электрохимическом рекуператоре 23, то микропроцессорная система 14 посылает сигнал отключения в узел усиления затворных сигналов 16 и формирует логическую единицу на выходе сигнализации о необходимости замены электрохимического рекуператора (ионистора) 33.If during the operation of the charger 15 there is a too rapid increase in the voltage on the electrochemical heat exchanger 23, then the microprocessor system 14 sends a shutdown signal to the gate signal amplification unit 16 and generates a logical unit at the alarm output about the need to replace the electrochemical heat exchanger (ionistor) 33.

Цифровой выход 36 и цифровой вход 37 позволяют значительно расширить функциональные возможности заявляемого изобретения и увеличить полноту контроля путем использования системы команд и сигналов, к примеру - контроль сигналов с датчиков температуры, напряжения, тока, текущего состояния системы, количества циклов заряда/разряда электрохимического рекуператора. А использование импульсного повышающего/понижающего преобразователя напряжения в составе зарядного устройства 15 и отсутствие линейных преобразователей напряжения позволяет достичь высокого значения коэффициента полезного действия.Digital output 36 and digital input 37 can significantly expand the functionality of the claimed invention and increase the completeness of control by using a system of commands and signals, for example, control of signals from sensors of temperature, voltage, current, the current state of the system, the number of charge/discharge cycles of the electrochemical recuperator. And the use of a pulse step-up / step-down voltage converter as part of the charger 15 and the absence of linear voltage converters makes it possible to achieve a high efficiency value.

Claims

Self-diagnosing system for uninterrupted power supply of on-board equipment, containing an electrochemical recuperator (energy storage device), the first and second power switches with normally open contacts, the first and second ideal diode, characterized in that two overvoltage protection nodes are introduced into the device; unit for generating the voltage of the logical part; node for generating voltage of the switching part; two additional ideal diodes; charger voltage measuring unit; two isolation diodes; node for measuring the input voltage; microprocessor system; a charger consisting of a gate signal amplification unit, an input voltage increase and decrease circuit, a charge current measurement unit; an electrochemical heat exchanger unit, which, in addition to the electrochemical heat exchanger, contains a heating element control unit, two heating elements, two temperature sensors; unit for measuring the output current; unit for measuring the voltage of the electrochemical recuperator; three power signal inputs for connection to the onboard DC network, two outputs for connection to onboard DC consumers, ready-to-work signaling output, operation signaling output, signaling output about the need to replace the electrochemical heat exchanger (ionistor), digital input and digital output , while three inputs of the power signal are connected to the onboard DC network, and two outputs of the power signal are connected to the onboard DC consumers; the node of the electrochemical recuperator is connected to the DC network through two ideal diodes and a charger, and to the onboard DC consumers - through a power switch with normally open contacts; two heating elements are connected in series to the on-board network through two ideal diodes and a heating element control unit; the input of the voltage generation node of the logical part and the input of the voltage generation node of the switching part are connected to the outputs of two ideal diodes through one separating diode, and to the output of the energy storage element through another separating diode; the output of the voltage generation unit of the logical part is connected to the microprocessor system, two temperature sensors; the output of the voltage generation unit of the switching part is connected to two power switches, the heating element control unit and the gate signal amplification unit; the inputs of the microprocessor system are connected to the outputs of the temperature sensors, the digital input, the output of the charging current measurement unit, the output of the output current measurement unit, the output of the input voltage measurement unit, the output of the charger voltage measurement unit, and the outputs are connected to the information inputs of two power switches, digital output, to the inputs of the heating element control unit, to the inputs of the gate signal amplification unit, to the outputs of signaling readiness for operation, signaling the operation and signaling the need to replace the electrochemical recuperator (ionistor).