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Title:
APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING AND COMPENSATING FOR BLOCK RECHARGEABLE BATTERIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/170027
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the field of electrical engineering, specifically to the method for automatically monitoring and compensating for the state of charge of a parallel-series connection of the block rechargeable batteries. The rechargeable battery temperature and the ambient temperature are monitored within the hermetic body of the rechargeable battery block by means of temperature sensors which are arranged on each rechargeable battery and by means of temperature sensors which are uniformly arranged in the inner volume of the hermetic body. The parallel connection of the rechargeable batteries in the block is carried out by connecting the positive poles of each of m rechargeable batteries to the overall wire of the row by means of resistors of equally small size. By means of the commutation block of the rechargeable batteries, all rows (the starting point is the first of m parallel-connected rechargeable battery block rechargeable batteries) are connected to rails for measuring electrical data. The temperature of the rechargeable batteries is monitored by connecting, to the commutation block, all temperature sensors of odd and even rows to in each case odd and even rails for measuring the rechargeable battery temperature.

Inventors:
GORYUNOV VLADIMIR N (RU)
SIZOV YURI A (RU)
Application Number:
PCT/IB2020/000034
Publication Date:
August 27, 2020
Filing Date:
February 18, 2020
Export Citation:
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Assignee:
GORYUNOV VLADIMIR N (RU)
SIZOV YURI A (RU)
International Classes:
H02J7/00
Foreign References:
US20170077559A12017-03-16
EP1099119A12001-05-16
EP1317045A22003-06-04
DE202016001563U12016-04-12
RU2626378C12017-07-26
US9257729B22016-02-09
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Claims:
A n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zur automatischen Überwachung und zum Ausgleichen der 5 Blockbatterien weist auf:

eine Stromquelle in Form eines Blocks der Parallel - Serien- Akkumulator verbindung,

ein Verbrauchs- und Ladesystem der Blockakkumulatoren,

einen Kommutierungsblock der Akkumulatoren,

10 - zwei Schienen zur Messung elektrischer Daten,

einen Kommutierungssteuerblock und einen Mikrocontroller, der mit dem Messblock elektrischer Daten verbunden ist und durch eine Informations schiene mit dem Digitalanzeiger der Blockakkumulatoren mit Problemen der Elektrodaten und mit dem Eingang des Kommutierungssteuerblocks ver- 15 bunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

jeder Akkumulator des Akkumulatorblocks mit einem Resistor gleich gerin ger Größe und mit einem Temperatursensor versorgt ist, die mit Anschlüs sen an den Pluskontakt jedes Akkumulators elektrisch angeschlossen sind, 0 eine parallele Akkumulatorverbindung im Block für jede waagerechte Ak kumulatorreihe durch den Zusammenschluss (Vereinigung?) der zweiten Resistoranschlüsse gleich geringer Größe in den Gesamtanschluss der Reihe von Blockakkumulatoren ausgeführt ist,

entstandene Reihen zu einem einzigen Akkumulatorblock serienverbunden 25 sind, das sind (m) parallel verbundene Akkumulatoren, die die (n) Reihen nach der Serien-Verbindung mit der Gesamtzahl (mxn) bilden, der Akkumulatorblock mit Temperaturmesssensoren im Volumen des hermeti schen Körpers versorgt ist, die gleichmäßig in seinem Innenvolumen angeord net sind und jeder von ihnen durch einen Anschluss elektrisch geerdet ist, der Akkumulatorblock mit einem Kommutierungsblock der Temperatursensoren versorgt ist. Er enthält Schlüssel der Temperatursensoren mit Steuerwicklun gen, die in Form von parallel (m) verbundenen Schlüsseln der Temperatur sensoren angeordnet sind. Sie bilden ungerade und gerade Reihen nach der Serienverbindung mit der Gesamtzahl m* (n+1 ),

die Reihe (n+1 ) für die Messung der Umgebungstemperatur innerhalb des her- metischen Körpers des Akkumulatorblocks angeordnet ist,

der Akkumulatorblock mit Analogkommutatoren mit (m) Eingängen zur Steue rung ungerader und gerader Steuerwicklungen der Schlüsselreihen der Tempe ratursensoren versorgt ist,

der Akkumulatorblock mit Schienen der Temperaturmessung der Akkumulatoren versorgt ist. Sie verbinden Ausgänge des Kommutierungsblocks der Tempera tursensoren mit Eingängen des ungeraden Blocks und des geraden Blocks der Temperaturmessung der Akkumulatoren,

der Akkumulatorblock mit Blöcken für die Temperaturmessung der Akkumulato ren ungerader und gerader Reihen versorgt ist. Sie enthalten einen Impulstrans- formator mit zwei serienverbundenen Primärwicklungen und einer Sekun därwicklung, Diodblöcke mit Kondensatoren,

der Akkumulatorblock mit einem Messverstärker mit zwei Eingängen und einem Ausgang versorgt ist,

der Akkumulatorblock mit einem Digitalanzeiger (Indikator?) eines Akkumula- torblocks mit Temperaturproblemen versorgt ist,

der Akkumulatorblock mit Displays der Temperaturverteilung ungerader und ge rader Reihen (m) der Akkumulatoren versorgt ist. Sie widerspiegeln Hysto- gramme der Temperaturverteilung in den Reihen, in denen es Akkumulatoren mit Temperaturproblemen gibt,

dass ein Steuerblock aus einem Aufwärts- und einem Abwärtsgleichspannungs wandler (-Umsetzer) besteht,

dass eine Schaltvorrichtung, die aus zwei (Einschalt?) Schlüsseln besteht, von dem Mikrocontroller gesteuert wird,

dass ein Block (Einheit) zur Messung elektrischer Daten und zum Spannungs ausgleichen vorgesehen ist. Er besteht aus einem Gleichrichter auf dem Impuls transformator mit einer Primärwicklung, zwei Sekundärwicklungen und mit zwei einstelligen Schlüsseln in der Gleichrichtungskette. An den Gleichrichteraus gang ist ein Wechselstromverstärker angeschlossen.

wobei

- ist der Kommutierungsblock der Akkumulatoren mit der Kommutierungsmög lichkeit gemeinsamer Reihenanschlüsse mit Messschienen elektrischer Daten ausgeführt,

- sind ungerade und gerade Schlüsselreihen der Temperatursensoren mit An schlüssen an jeweilige Temperatursensoren ungerader und gerader Reihen der Blockakkumulatoren und mit anderen Anschlüssen an die Messschienen der Temperatur der Akkumulatoren entsprechend ungerader und gerader Reihen angeschlossen,

- sind mit gemeinsamen Anschlüssen verbundene ungerade und gerade Schlüs selreihen der Temperatursensoren durch eine ungerade und eine gerade Mess schiene der Temperatur der Akkumulatoren mit ersten Eingängen des ungera den und des geraden Temperaturmessblocks verbunden,

- ist der zweite Eingang des Temperaturmessblocks ungerader Reihen der Tem peratursensoren mit der Messschiene (a) elektrischer Daten verbunden,

- ist der zweite Eingang des Temperaturmessblocks gerader Reihen der Tempe ratursensoren mit der Messschiene (b) elektrischer Daten verbunden, - sind die Ausgänge der Temperaturmessblöcke ungerader und gerader Reihen der Temperatursensoren mit den Eingängen des Messverstärkers und des Mikrocontrollers verbunden,

- sind einige Anschlüsse der Steuerschlüsselwicklungen der Temperatursenso- ren mit der Anschlussmöglichkeit an die Ausgänge des Kommutierungssteuer blocks und andere Anschlüsse an entsprechende (m) Eingänge analoger Kom mutatoren angeschlossen,

- sind an die Eingänge des analogen Kommutators ungerader und gerader Reihen Steuerschlüsselwicklungen jeweils ungerader und gerader Reihen der Temperatursensoren angeschlossen,

- sind der Kommutierungssteuerblock, ungerade und gerade analoge Kommuta toren, Digitalanzeiger der Blockbatterien mit Temperaturproblemen und Proble men elektrischer Daten, Displays der Temperaturverteilung ungerader und ge rader Reihen parallel-verbundener m Akkumulatoren nach der Serien- Verbindung durch Informationsschienen mit dem Mikrocontroller verbunden. Sie werden von dem Mikrocontroller gesteuert,

- ist durch Eingänge der Steuerblock mit dem h-Anschluss des Kommutierungs blocks der Akkumulatoren und dem Mikrocontroller und durch Ausgänge mit der Schaltvorrichtung verbunden;

- ist durch Eingänge die Schaltvorrichtung mit dem Mikrocontroller und durch

Ausgänge mit dem Steuerblock und dem Messblock elektrischer Daten und des Spannungsausgleichens verbunden,

- ist durch den Eingang der Messblock elektrischer Daten und des Spannungsausgleichens mit den Schienen elektrischer Daten (a) und (b) und durch den Ausgang mit dem Mikrocontroller verbunden und mit der Schaltvorrichtung durch den Eingang und durch den Ausgang verbunden. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass jeder der Temperatursensoren innerhalb des Körpers des entsprechenden Akkumulators angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass Temperatursensoren in Form von Thermoresistoren (Heißleiter?) mit großem Innenwiderstand ausgeführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass Resistoren geringer Größe im Akkumulatorblock bei unzulässigen Span nungsabweichungen in problematischen Akkumulatoren die Sicherungen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Anzahl von Temperatursensoren, die gleichmäßig nach dem inneren Volumen des hermetischen Körpers des Akkumulatorblocks angeordnet sind, der Anzahl der Akkumulatoren in der Reihe entspricht.

6. Verfahren zur automatischen Überwachung und des Ausgleichens der Blo ckakkumulatoren, umfassend die Kontrolle des Ladezustands und der Tempera tur der Akkumulatoren, die in Block-Parallel -Serien angeordnet sind,

- wobei durch den Kommutierungssteuerblock eine Abfrage der Akkumulatoren erfolgt, -wobei durch den Messblock elektrischer Daten die Spannung erzeugt wird. - wobei die Spannung dem Durchschnittswert für alle Blockakkumulatoren proportional ist.

-wobei die Spannungswerte bestimmt werden,

- wobei Spannungswerte proportional dem Unterschied zwischen dem Durch- schnittswert im Akkumulatorblock und der Spannung des Akkumulators mit

Problemen in diesem Parameter sind

- wobei die Akkumulatortemperaturen durch Temperatursensoren kontrolliert werden,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine parallele Verbindung der Akkumulatoren in einem Block für jede-waa- gerechte Akkumulatorreihe durch die Vereinigung von zweiten Resistoran schlüssen gleich geringer Größe in eine Gesamtleitun einer Reihe von Blockak kumulatoren ausgeführt wird,

dass entstandene Reihen zu einem einzigen Akkumulatorblock serienverbunden werden,

dass durch den Kommutierungsblock der Akkumulatoren paarweise Gesamtlei tungen von zwei benachbarten Reihen der Blockakkumulatoren (man beginnt mit dem ersten) an zwei Messschienen elektrischer Daten (a) und (b) ange schlossen werden,

dass die Temperatur der Akkumulatoren im Block und die Umgebungstempera tur innerhalb des hermetischen Körpers durch Temperatursensoren kontrolliert wird, die auf jedem Akkumulator angeordnet sind, und durch Temperatursenso ren, die gleichmäßig im inneren Volumen des hermetischen Akkumulatorblocks angeordnet sind,

dass die Temperaturkontrolle jedes Akkumulators in serienverbundenen Reihen des Blocks durch das Anschließen der Temperatursensoren an die Schlüssel anschlüsse der Reihen der Temperatursensoren ausgeführt wird, dass durch den Kommutierungsblock der Temperatursensoren alle Temperatur sensoren ungerader und gerader Reihen der Akkumulatoren jeweils an ungera de und gerade Messschienen (B) und (r) der Akkumulatortemperatur angeschlossen werden,

dass die Anschlussfolge der Temperatursensoren jedes der Akkumulatoren der ungeraden und der nächsten geraden Reihe durch gleichzeitige Abfrage des ungeraden und des geraden analogen Kommutators der Schlüsselsteuerwicklungen der Temperatursensoren des Kommutierungsblocks der Temperatursensoren ausgeführt wird,

dass bei der Abfrage der Schlüsselsteuerwicklungen der Temperatursensoren durch ungerade und gerade analoge Kommutatoren sich nur diejenigen Schlüssel der Temperatursensoren (ver)schließen, deren Steuerwicklungen an derzeit aktive Ausgänge des Kommutierungssteuerblocks angeschlossen sind, dass die Steuerung des Serienschaltens der Ausgänge des Kommutierungs- Steuerblocks und das Serienschalten der Eingänge ungerader und gerader analoger Kommutatoren synchron von dem Mikrocontroller durch Informations schienen ausgeführt wird,

dass die Taktfrequenz der Abfrage der analogen Kommutatoren die Abfragefre quenz des Kommutierungssteuerblocks im proportionalen Verhältnis mit der An- zahl der Akkumulatoren in der Reihe übersteigt,

dass die Ungerade und gerade Schlüsselreihen der Temperatursensoren durch Messschienen der Akkumulatortemperatur (B) und (r) an die ersten Eingänge des ungeraden und des geraden Temperaturmessblocks angeschlossen werden,

dass die zweiten Eingänge der Temperaturmessblöcke dieser Reihen der Tem peratursensoren jeweils mit Messschienen elektrischer Daten (a) und (6) ange schlossen werden, dass an den Ausgängen der Temperaturmessblöcke ungerader und gerader Reihen der Blockakkumulatoren Spannung gebildet wird,

dass die Spannung der Temperatur in allen ungeraden und geraden Akkumula torreihen proportional ist,

5 dass die Ausgangsspannung dabei entsprechend zu den Eingängen des Mikro controllers und des Messverstärkers übertragen wird,

dass durch den Messverstärker ein Gesamtsignal für die Temperatur ungerader und gerader Reihen der Blockakkumulatoren gebildet wird, das dann auch für die Bearbeitung zum Mikrocontroller übertragen wird.

0 durch den Mikrokontroller wird:

eine statistische Signalbearbeitung über die Temperatur ungerader und ge rader Reihen der Blockakkumulatoren ausgeführt;

eine mathematische Erwartung (statistischer Mittelwert) und ein Streufeld der Temperatur in den kontrollierten Reihen der Blockakkumulatoren bestimmt;

-5 seine Durchschnittstemperatur berechnet und analysiert und wird mit der durchschnittlichen Temperatur ungerader und gerader Reihen der Blockakku mulatoren nach angegebenen Grenzen zulässiger Abweichungen der Durch schnittstemperaturen der Umgebung verglichen;

der Mikrocontroller indiziert auf dem digitalen Anzeiger die Nummer eines0 Akkumulators mit Temperaturproblemen bei unzulässigem Temperaturunter schied in jeder ungeraden und geraden Akkumulatorreihe.

gleichzeitig werden auf den Anzeigern der Temperaturverteilung ungerader und gerader Akkumulatorreihen durch den Mikrocontroller Hystogramme der Temperaturverteilung in ungeraden und geraden Reihen angezeigt, die Akku-5 mulatoren mit Temperaturproblemen enthalten.

durch den Steuerblock wird die Größenregelung der Kompensationsspan nung bei der Überladung und bei der Unterladung sichergestellt, proportional dem Strom, der durch das Ladesystem fließt; durch die Schaltvorrichtung wird die Ausgleich-Spannungssetzung bei der Überladung mit einem Schalter und bei der Unterladung mit einem anderen Schalter ausgeführt für einen Zeitraum, der dem Unbalancewert und der Tem peratur proportional ist.

- durch den Mess- und Spannungsausgleichblock wird die Unbalance-

Spannung gemessen, und es wird die Impulsgabe des Spannungsausgleichens mit der Dauer ausgeführt, die der Unbalance- und Temperaturamplitude proportional ist,

auf dem Digitalanzeiger elektrischer Daten werden die Reihennummer einer Reihe von Blockakkumulatoren mit Problemen elektrischer Daten und die Stö rungsart (Überladung und Unterladung) angezeigt.

gleichzeitig wird dabei auf entsprechenden Displays der Temperaturverteilung der ungeraden und geraden Reihe die Temperaturverteilung in allen Blo ckakkumulatoren mit Problemen elektrischer Daten der Reihe angezeigt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass bei der Impulsgabe des Spannungsausgleichens in einer Akkumulatorreihe die größte elektrische Impulsenergie zum Akkumulator mit Problemen der Unba- lance kommt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass für jeden Akkumulator und jeden Sensor, der seine Temperatur misst, die selbe elektrische Spannung angelegt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass durch die letzte Reihe der Temperatursensoren, die innerhalb des hermeti schen Körpers des Akkumulatorblocks angeordnet ist, die durchschnittliche Umgebungstemperatur innerhalb des Akkumulatorkörpers gemessen wird.

Description:
Vorrichtung und Verfahren der Überwachung (Monitoring) und des Aus- gleichens von Blockakkumulatoren

Die Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Elektrotechnik. Sie kann in Vor richtungen verwendet werden, die für eine kontinuierliche automatische Kontrolle und für das Ausgleichen des Ladezustands von parallel-serien-verbundenen Akkumulatoren in einem Block bestimmt sind. Der Block ist in einem Fahrzeug auf gestellt, zum Beispiel in einem Hybridfahrzeug oder in einem Elektrofahrzeug.

In der RU 2626378 ist eine Vorrichtung für eine automatische Kontrolle und für das Ausgleichen des Ladezustands des Akkumulatorenblocks der Kombinations- Energieanlage beschrieben. Die Vorrichtung weist folgende Elemente auf:

- eine Stromquelle in Form eines Blocks von serien-verbundenen Akkumula toren,

- ein Verbrauchs- und Ladesystem der Blockakkumulatoren,

- eine Gruppe einstelliger Einschaltschlüssel mit geringem Innenwiderstand,

- zwei Stromschienen, wobei die Pluspole der Blockakkumulatoren mit ungeraden Nummern an eine elektrische Schiene angeschlossen sind, und alle Pluspole der Blockakkumulatoren mit geraden Nummern an eine an dere elektrische Schiene angeschlossen sind,

- einen Mikrocontroller (ein Mikrosteuerwerk), der mit einem Steuerblock der Spannungsabweichungen vom Normwert verbunden ist. Er ist durch eine Informationsschiene mit einem Digitalanzeiger der Ordnungsnum mern der Blockakkumulatoren mit Problemen und einem Kommutierungs steuerblock verbunden. Der Kommutierungssteuerblock ist mit einem mögli- chen konsequenten Reihenanschluss der Blockakkumulatoren an zwei elektrischen Schienen angeordnet.

Zu den Mängeln der bekannten Vorrichtung gehören die Unmöglichkeit der Dau erkontrolle und des Ausgleichens des Ladezustands jedes Blockakkumulators sowie die Komplexität der Problemlösung gleichzeitiger Temperatur- und Span nungskontrolle jedes Akkumulators bei Spannung in der Batterie des Akkublocks (AKB). Die Spannung erreicht mehrere hundert Volt.

Ferner ist in der US 9257729 ein Temperatursteuersystem eines parallel-serien- verbundenen Akkumulatorblocks beschrieben. Die Akkumulatorzellen sind waage recht in einer Parallele verbunden, und entstandene Reihen sind serienverbunden. Das Fahrzeug enthält:

eine Akkubatterie AKB des Elektrofahrzeugs, die eine Parallel-Serien- Zellenverbindung ist. Die Akkumulatorzellen sind waagerecht in einer Pa rallele verbunden, und entstandene Reihen sind serienverbunden,

- ein Temperaturkontrollsystem der AKB durch Temperatursensoren und ein Temperatursteuersystem durch einen Controller,

ein Steuersystem, das die Gesamtfunktion verschiedener Fahrzeugunter- ' Systeme überwacht und kontrolliert. Dieses System überwacht auch den Ladezustand und die Entladungsgeschwindigkeit sowohl während des Fahrzeugbetriebs als auch im Leerlauf. Der Controller vergleicht gemes sene Spannungen untereinander, indem zum Beispiel ein höchstzulässi ger Spannungsunterschied eingestellt wird.

Als Nachteil dieses Standes der Technik wird empfunden:

- die Unmöglichkeit der Dauerkontrolle und des Ausgleichens des Ladezu stands jedes Blockakkumulators,

- die Funktionszersplitterung und Probleme bei einer gleichzeitigen Kontrol le von Temperatur und Spannung,

- das Fehlen einer guten Dielektrizitätstrennung zwischen dem Kraft- Hochspannungsblock der Akkumulatoren (auf dem die Spannung in der

AKB mehrere hundert Volt erreichen kann) und den Niederspannungstei len der Spannungs-, Temperatur- und Datenkontrolle.

Daher werden beim Stand der Technik die Hochspannungs-Akkumulatorblöcke in mehrere serienverbundene Module aus Parallel-Serien-Akkumulatoren aufgeteilt. Sie werden in einen hermetischen AKB-Block verbunden. Das hat zusätzliche technische Schwierigkeiten und eine Sicherheitssenkung zur Folge. Ausgehend vom obigen Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung in der: Sicherheits- und Lebensdauererhöhung des Blocks parallel-serien- verbundener Akkumulatoren,

- Erweiterung der Funktionalität,

- Sicherstellung gleichzeitiger Balancierung (Ausgleichung) mit hohem Wir kungsgrad sowohl überladener als auch schwach geladener Akkumulato ren beim Dauerbetrieb im Lade- und Energiezustand.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das Wesen der Erfindung und deren Vorteile können wie folgt zusammengefasst werden: 1. Es wird eine gleichzeitige Temperaturkontrolle jedes Akkumulators und der

Lufttemperatur innerhalb des hermetischen Batteriekörpers der Akkumulatoren ausgeführt.

2. Ein System führt folgende Funktionen gleichzeitig aus:

Kontrolle

^ Eine Kontrolle elektrischer Daten (Spannung und innerer Stromwiderstand jedes Akkumulators in den AKB-Reihen);

Temperaturkontrolle jedes Akkumulators; ^ Lufttemperaturkontrolle innerhalb des hermetischen Blockkörpers der Ak kumulatoren in Form eines absoluten und mittleren Wertes bei der Messung in mehreren Punkten; ^ Kontrolle des Unterschieds zwischen der Umgebungstemperatur innerhalb des Akkubatteriekörpers und der Temperatur in jedem AKB-Akkumulator;

^ Erkennen unzulässiger Spannungsfehler der Akkumulatoren bei Überladung und Schwachladung und Anzeige der Reihennummer eines Akkumulators mit Problemen der Spannungsreihe und der Reihennummer eines Akkumulators mit Temperaturproblemen in der Reihe;

Anzeige der Temperaturverteilung in Form einer Grafik in der Reihe paral- lel-verbundener Akkumulatoren, bei denen es einen Akkumulator mit Problemen gibt; Temperatursensoren brauchen keine Hochspannungs-

Dielektrizitätsisolation in Bezug auf den Akkumulatorenkörper, weil jeder von ihnen unter gleicher Spannung steht wie der Akkumulatorenkörper (Anode), des sen Temperatur er misst. Folglich haben die Sensoren eine hohe Genauigkeit und eine geringe Wärmeträgheit bei der Temperaturkontrolle.

Ausgleichen

Das Ausgleichen des Ladezustands erfolgt adressenweise und proportional zum Unbalancegrad jedes Akkumulators sowohl bei der Überladung als auch bei der Schwachladung (temperaturgemäß jedes AKB-Akkumulators);

das Ausgleichen erfolgt durch Impulsströme mit dem Einstellwert größer als ein Amper bei einem Wirkungsgrad von mehr als 90 %.

3. Eine gute Dielektrizitätstrennung zwischen dem Krafthochspannungsteil und dem Niederspannungssteuersystem wird sichergestellt. Die Spannung in der Batterie kann dabei über hundert Volt sein. 4. Das System wird von einer serienmäßigen Elementbasis realisiert und benötigt keine weiteren Originalelemente. Dadurch werden die Kosten der Vorrichtung erheblich verringert. Man erkennt, dass die Erfindung jedenfalls dann verwirklicht ist, wenn die Vorrichtung eine automatische Überwachung und ein Ausgleichen der Blockakkumulatoren aufweist, wobei vorgesehen ist:

eine Stromquelle in Form eines Blocks der Parallel-Serien- Akkumulatorverbindung;

- ein Verbrauchs- und Ladesystem der Blockakkumulatoren;

einen Kommutierungsblock der Akkumulatoren;

zwei Schienen zur Messung elektrischer Daten;

einen Kommutierungssteuerblock und einen Mikrocontroller;

der Mikrocontroller ist mit dem Messblock elektrischer Daten verbunden. Durch die Informationsschiene ist er mit einem Digitalanzeiger der Blockak kumulatoren mit Problemen der Elektrodaten und mit dem Eingang des Kommutierungssteuerblocks verbunden.

Ferner ist von Bedeutung, dass

- Jeder Akkumulator des Akkumulatorenblocks ist mit einem Resistor gleich geringer Größe und mit einem Temperatursensor versorgt, die mit Anschlüssen an den Pluspol jedes Akkumulators elektrisch verbunden sind.

Eine parallele Akkumulatorverbindung im Block ist für jede waagerechte Ak kumulatorenreihe durch den Zusammenschluss (V) der zweiten Resistoran- Schlüsse gleich geringer Größe in den Gesamtanschluss der Reihe von Blo ckakkumulatoren ausgeführt. Entstandene Reihen sind zu einem einzigen Ak kumulatorblock serienverbunden. Das sind (m) parallel verbundene Akkumula- toren bildende Reihen (n) nach der Serienverbindung und die Gesamtzahl (mxn).

Der Akkumulatorblock ist mit Temperaturmesssensoren im Volumen des hermetischen Körpers ausgestattet, die gleichmäßig in seinem Innenvolumen an- geordnet sind. Jeder von ihnen ist mit einem Anschluss elektrisch geerdet.

Der Akkumulatorblock ist ausgestattet mit einem Kommutierungsblock der Temperatursensoren. Er enthält Schlüssel der Temperatursensoren mit Steuerwicklungen, die in Form von (m) parallel verbundenen Schlüsseln der Temperatursensoren angeordnet sind. Sie bilden ungerade und gerade Reihen nach der Serienverbindung mit der Gesamtzahl m*(n+1);

Die Reihe (n+1) ist für die Messung der Umgebungstemperatur innerhalb des hermetischen Körpers des Akkumulatorenblocks angeordnet.

Der Akkumulatorblock versorgt mit:

Analogschaltern mit (m) Eingängen zur Steuerung ungerader und gerader Steuerwicklungen der Schlüsselreihen der Temperatursensoren;

Schienen der Temperaturmessung der Akkumulatoren; sie verbinden Aus gänge des Anschlussblocks der Temperatursensoren mit Eingängen des un- geraden und geraden Blocks der Temperaturmessung der Akkumulatoren;

Blöcken für die Temperaturmessung der Akkumulatoren ungerader und gera der Reihen; sie enthalten einen Impulstransformator mit zwei serienverbunde nen Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung, Diodenblöcke mit Kon densatoren;

- einem Messverstärker mit zwei Eingängen und einem Ausgang;

einem Digitalanzeiger eines Akkumulatorenblocks mit Temperaturproblemen; Displays der Temperaturverteilung ungerader und gerader Reihen (m) der Akkumulatoren; sie widerspiegeln ein Hystogramm der Temperaturverteilung in den Reihen, in denen es Akkumulatoren mit Temperaturproblemen gibt.

Ein Steuerblock besteht aus einem Aufwärts- und einem Abwärtsgleichspan- nungswandler.

Eine Schaltvorrichtung besteht aus zwei Einschaltschlüsseln; sie werden von einem Mikrocontroller gesteuert.

Ein Block zur Messung elektrischer Daten und zum Spannungsausgleichen besteht aus einem Gleichrichter auf einem Impulstransformator mit einer Pri- märwicklung, zwei Sekundärwicklungs- und zwei einstelligen Schlüsseln in der

Gleichrichterkette; an den Gleichrichterausgang ist ein Wechselstromverstärker angeschlossen.

Dabei ist Folgendes vorgesehen:

- Der Kommutierungsblock der Akkumulatoren ist mit der Kommutierungsmög lichkeit gemeinsamer Reihenanschlüsse mit Messschienen elektrischer Daten ausgeführt.

Ungerade und gerade Schlüsselreihen der Temperatursensoren sind mit An schlüssen an jeweilige Temperatursensoren ungerader und gerader Reihen der Blockakkumulatoren und mit anderen Anschlüssen an die Messschienen der Temperatur der Akkumulatoren entsprechend ungerader und gerader Reihen angeschlossen.

Gemeinsame Anschlüsse verbundener ungerader und gerader Schlüsselreihen der Temperatursensoren sind durch eine ungerade und eine gerade Messschiene der Temperatur der Akkumulatoren mit ersten Eingängen des ungeraden und des geraden Temperaturmessblocks verbunden.

Der zweite Eingang des Temperaturmessblocks ungerader Reihen der Temperatursensoren ist mit der Messschiene (a) elektrischer Daten verbunden. Der zweite Eingang des Temperaturmessblocks gerader Reihen der Temperatursensoren ist mit der Messschiene (b) elektrischer Daten verbunden.

Die Ausgänge der Temperaturmessblöcke ungerader und gerader Tempera tursensoren sind mit den Eingängen des Messverstärkers und des Mikrocon trollers verbunden.

Einige Anschlüsse der Steuerschlüsselwicklungen der Temperatursensoren sind mit einer Anschlussmöglichkeit an die Ausgänge des Kommutierungs steuerblocks angeschlossen. Andere Anschlüsse sind an entsprechende (m) Eingänge analoger Kommutatoren angeschlossen.

An die Eingänge des analogen Kommutators ungerader und gerader Reihen sind Steuerschlüsselwicklungen jeweils ungerader und gerader Reihen der Temperatursensoren angeschlossen.

Der Kommutierungssteuerblock, ungerade und gerade analoge Kommutato ren, Digitalanzeiger von Temperaturproblemen und Problemen elektrischer Daten von Blockbatterien, Displays der Temperaturverteilung ungerader und gerader Reihen parallel-verbundener (m) Akkumulatoren nach der Serien- Verbindung sind durch Informationsschienen mit dem Mikrocontroller verbun den. Sie werden von dem Mikrocontroller gesteuert.

Durch Eingänge ist der Steuerblock mit dem h-Anschluss des Kommutie rungsblocks der Akkumulatoren und dem Mikrocontroller und durch Aus gänge mit der Schaltvorrichtung verbunden.

Durch Eingänge ist die Schaltvorrichtung mit dem Mikrocontroller und durch Ausgänge mit dem Steuerblock und dem Messblock elektrischer Daten und des Spannungsausgleichens verbunden,

Durch den Eingang ist der Messblock elektrischer Daten und des Spannungsausgleichens mit den Schienen elektrischer Daten (a) und (b) verbunden, Durch den Ausgang ist er mit dem Mikrocontroller und mit der Schaltvorrichtung durch den Eingang und durch den Ausgang verbunden.

Weitere Merkmale sind:

Jeder der Temperatursensoren ist innerhalb des Körpers des entsprechenden Akkumulators angeordnet.

Temperatursensoren sind in Form von Heißleitern mit großem Innenwiderstand ausgeführt:

- Resistoren geringer Größe im Akkumulatorenblock (bei unzulässigen Spannungsabweichungen in Akkumulatoren mit Problemen) sind Sicherungen. Die Anzahl von Temperatursensoren, die gleichmäßig nach dem inneren Volumen des hermetischen Körpers des Akkumulatorenblocks angeordnet sind, entspricht der Anzahl der Akkumulatoren in der Reihe.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erreicht, dass die Blockakkumulatoren automatisch überwacht werden und der Ladezustand sowie die Temperatur der Akkumulatoren kontrolliert werden. Die Akkumulatoren sind im Block paral- lel-serien-angeordnet.

Durch den Kommutierungssteuerblock erfolgt bei den Akkumulatoren:

- Durch den Messblock elektrischer Daten und des Spannungsausgleichens wird eine Spannung gebildet. Die Spannung ist dem mittleren Wert für alle Blockakkumulatoren proportional. Die Spannungswerte werden bestimmt, sie sind pro- portional dem Unterschied zwischen dem mittleren Wert im Akkumulatorenblock und der Spannung des Akkumulators mit Problemen in diesem Parameter. Die Akkumulatortemperaturen werden durch Temperatursensoren kontrol liert. Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergibt sich somit, dass:

Die parallele Verbindung der Akkumulatoren in einem Block wird für jede waagerechte Reihe durch die Vereinigung von zweiten Resistoranschlüssen gleich geringer Größe in der Gesamtleitung einer Reihe von Blockakkumulato ren ausgeführt.

Die entstandenen Reihen werden zu einem einzigen Akkumulatorenblock serienverbunden.

Durch den Kommutierungsblock der Akkumulatoren werden paarweise Gesamt- kabel zwei benachbarter Reihen der Blockakkumulatoren (man beginnt mit dem ersten) an zwei Messschienen elektrischer Daten (a) und (b) angeschlossen.

Die Temperatur der Akkumulatoren im Block und die Umgebungstemperatur innerhalb des hermetischen Körpers werden durch Temperatursensoren kontrol liert, die auf jedem Akkumulator angeordnet sind, und durch Temperatursenso- ren, die gleichmäßig im Innenvolumen des hermetischen Akkumulatorblocks angeordnet sind.

Die Temperaturkontrolle jedes Akkumulators in serienverbundenen Reihen des Blocks wird durch das Anschließen der Temperatursensoren an die Schlüssel anschlüsse der Reihen der Temperatursensoren ausgeführt.

Durch den Kommutierungsblock der Temperatursensoren wird das Anschließen aller Temperatursensoren ungerader und gerader Reihen der Akkumulatoren jeweils an ungerade und gerade Messschienen (B) und (r) der Akkumulatortem peratur ausgeführt.

Die Anschlussfolge der Temperatursensoren jedes Akkumulators der ungeraden und der nächsten geraden Reihe wird durch gleichzeitige Abfrage des ungeraden und des geraden analogen Kommutators der Schlüsselsteuerwicklungen Bei der Abfrage der Schlüsselsteuerwicklungen der Temperatursensoren durch ungerade und gerade analoge Kommutatoren schließen nur diejenigen Schlüs sel der Temperatursensoren, deren Steuerwicklungen an die gerade aktiven Ausgänge des Kommutierungssteuerblocks angeschlossen sind.

-5 Die Steuerung des Serienschaltens der Ausgänge des Kommutierungssteuer blocks und das Serienschalten der Eingänge ungerader und gerader analoger Kommutatoren werden synchron vom Mikrocontroller durch Informationsschie nen ausgeführt. Die Taktfrequenz der Abfrage der analogen Kommutatoren übersteigt die Abfragefrequenz des Kommutierungssteuerblocks im proportiona le) len Verhältnis zur Anzahl der Akkumulatoren in der Reihe.

Ungerade und gerade Schlüsselreihen der Temperatursensoren werden durch Messschienen der Akkumulatortemperatur (B) und (r) an die ersten Eingänge des ungeraden und des geraden Temperaturmessblocks angeschlossen. Die zweiten Eingänge der Temperaturmessblöcke dieser Reihen der Temperatur- 15 sensoren werden jeweils an Messschienen der elektrischen Daten (a) und (6) angeschlossen.

An den Ausgängen der Temperaturmessblöcke ungerader und gerader Reihen der Blockakkumulatoren wird eine Spannung erzeugt. Sie ist der Temperatur in allen ungeraden und geraden Akkumulatorreihen proportional. Die Ausgangs- 0 Spannung wird dabei entsprechend zu den Eingängen des Mikrocontrollers und des Messverstärkers übertragen.

Durch den Messverstärker wird ein Gesamtsignal für die Temperatur ungerader und gerader Reihen der Blockakkumulatoren gebildet und wird dann auch zur Bearbeitung zum Mikrocontroller übertragen.

5 Durch den Mikrokontroller:

wird eine statistische Signalbearbeitung über die Temperatur ungerader und gerader Reihen der Blockakkumulatoren ausgeführt, und durch ein Programm wird eine Steuereinwirkung ausgeübt, die sich auf die Dauer der Ausgleichim pulse bei der Unbalance auswirkt.

Weiter werden mathematisch ein statistischer Mittelwert und ein Streufeld der Temperatur in den kontrollierten Reihen der Blockakkumulatoren bestimmt.

-5 Ferner wird die Durchschnittstemperatur berechnet und analysiert sowie mit der durchschnittlichen Temperatur der ungeraden und geraden Reihen der Blockak kumulatoren verglichen und auf in angegebenen Grenzen zulässige Abwei chungen der Durchschnittstemperaturen der Umgebung geprüft.

Der Mikrocontroller zeigt auf dem digitalen Anzeiger die Nummer eines Akkumu- 10 lators mit Temperaturproblemen an, bei unzulässigem Temperaturunterschied in jeder ungeraden und geraden Akkumulatorreihe.

Gleichzeitig werden auf den Anzeigern der Temperaturverteilung ungerader und gerader Akkumulatorreihen durch den Mikrocontroller Hystogramme der Tempe raturverteilung in ungeraden und geraden Reihen angezeigt, die Akkumulatoren 15 mit Temperaturproblemen enthalten.

Durch den Steuerblock wird die Amplitudenregelung der Kompensationsspan nung bei Überladung und bei Schwachladung in Bezug auf den Strom sicherge stellt, der durch das Ladesystem fließt.

Durch die Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung wird die Ausgleichstromver- 20 sorgung bei Überladung mit einem Schlüssel und bei Schwachladung mit einem anderen Schlüssel für einen Zeitraum ausgeführt, der dem Unbalancewert und der Temperatur proportional ist.

Durch den Mess- und Spannungsausgleichblock wird die Unbalance-Spannung gemessen, und es wird die Impulsgabe des Spannungsausgleichens mit einer 25 Dauer ausgeführt, die der Unbalance- und Temperaturamplitude proportional ist. Die Amplitude ist dem Stromverbrauch bei einer konsequenten Serienabfra ge der Blockakkumulatoren proportional; Auf dem Digitalanzeiger elektrischer Daten werden die Reihennummer einer Reihe von Blockakkumulatoren mit Problemen elektrischer Daten und die Störungsart (Überladung und Schwachladung) angezeigt.

Gleichzeitig wird dabei auf entsprechenden Displays der Temperaturverteilung 5 der ungeraden und geraden Reihen die Temperaturverteilung in allen Blockak kumulatoren mit Problemen elektrischer Daten der Reihe angezeigt.

Weitere Maßnahmen der Erfindung sind:

Bei der Impulsgabe des Spannungsausgleichens in einer Akkumulatorreihe 10 erscheint die größte elektrische Impulsenergie am Akkumulator mit Problemen der Unbalance.

Für jeden Akkumulator und jeden Sensor, der seine Temperatur misst, wird dieselbe elektrische Spannung angelegt.

Durch die letzte Reihe der Temperatursensoren, die innerhalb des hermetischen 15 Körpers des Akkumulatorenblocks angeordnet ist, wird die durchschnittliche Umgebungstemperatur innerhalb des Akkumulatorkörpers gemessen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen:

0

Fig. 1 ein Blockschema der Vorrichtung für eine kontinuierliche automa tische Überwachung und das Ausgleichen der Blockakkumulato ren,

Fig. 2 Oszillogramme zur Kontrolle elektrischer Daten und der Tempe 5 raturkontrolle,

Fig. 3 Oszillogramme für das Ausgleichen elektrischer Daten bei Über ladung und Schwachladung. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält:

eine Stromquelle in Form eines in einem hermetischen Körper angeordneten Blocks (m) parallelverbundener Akkumulatoren 1 (AKB). Sie bilden die Reihen der Serien-Verbindung mit der Gesamtzahl (m*n) * . An den Pluspol jedes Akku-

5 mulators sind durch einige Anschlüsse ein Resistor geringer Größe und ein Temperatursensor (z. B. ein Thermoresistor mit großem Innenwiderstand) elektrisch angeschlossen;

nachfolgend nach dem Text: m Akkumulatoren 1 (AKB, die Reihen bilden);

Temperatursensoren, die gleichmäßig im Innenvolumen des hermetischen

10 Akkumulatorkörpers angeordnet sind und seine Umgebungstemperatur kontrol lieren;

^ ein Verbrauchs- und Ladesystem 2 (VLS) AKB im Betrieb;

^ Der AKB hat einen Anschluss von der h-Reihe für die Verbindung mit dem Steuerblock 21 (SB) zur Kompensation überladener und schwachgeladener

15 AKB-Akkumulatoren beim Ausgleichen des Ladezustands in Bezug auf den Strom, der durch 2 (VLB) fließt;

Der Kommutierungsblock der Akkumulatoren 3 (KBA) enthält:

n+1 einstellige Einschaltschlüssel mit geringem Innenwiderstand (nachfolgend im Text: Schlüssel mit geringem Innenwiderstand) und mit Steuerwicklungen. 0 Sie werden paarweise an die Messschienen elektrischer Daten 4 (a), 5 (b) angeschlossen, n serien-eingeschaltete Akkumulatorreihen. Die Schlüsselsteuerwicklungen mit geringem Innenwiderstand sind dabei durch einige Anschlüsse mit entsprechenden Ausgängen des Kommutierungssteuerblocks 7 (KSB) ver bunden.

jeder Reihe der AKB-Akkumulatoren sind die zweiten Resistoranschlüsse geringer Größe in einem Gesamtkabel einer Akkumulatorreihe verbunden. ^ eine Messschiene elektrischer Daten 4 (a), an die alle Gesamtkabel der serien verbundenen Reihen der AKB-Akkumulatoren mit ungeraden Nummern ange schlossen sind;

^ eine Messschiene elektrischer Daten 5 (6), an die alle Gesamtdrähte der serien- 5 verbundenen Reihen der AKB-Akkumulatoren mit geraden Nummern ange schlossen sind;

^ Der Kommutierungsblock der Temperatursensoren 6 (KBTS) enthält einstellige Einschaltschlüssel der Temperatursensoren (im nachfolgenden Text Schlüssel der Temperatursensoren genannt) mit Steuerwicklungen. Sie sind in Form von0 (m) parallel-verbundenen Schlüsseln der Temperatursensoren angeordnet, die ungerade und gerade Reihen der Serien-Verbindung mit einer Gesamtzahl mx(n+1) *‘ bilden;

* * im nachfolgenden Text genannt: Schlüssel der Temperatursensoren mit Steu erwicklungen, die ungerade und gerade Reihen bilden;

5 · n+1 Reihe ist für die Messung der Umgebungstemperatur innerhalb des hermetischen Akkumulatorkörpers angeordnet.

•Alle Temperatursensoren, die die Temperatur der Akkumulatoren ungerader und gerader AKB-Reihen messen, sind durch ungerade und gerade Schlüssel reihen der Temperatursensoren an die Messschienen 10 (B) und 1 1 (r) der0 Temperatur der Akkumulatoren angeschlossen.

• ln jeder Schlüsselreihe der Temperatursensoren sind einige Anschlüsse im Gesamtkabel verbunden. Alle ungeraden Reihen sind an die Messschiene der Temperatur der Akkumulatoren 10 (B) angeschlossen. Alle geraden Reihen sind an die Messschiene der Temperatur der Akkumulatoren 11 (r) angeschlossen.5 Durch die anderen Anschlüsse sind die Schlüssel der Temperatursensoren an die anderen Anschlüsse der Temperatursensoren angeschlossen, die in Akku mulatoren jeder ungeraden und geraden Reihe angeordnet sind. • Die anderen Anschlüsse der Steuerwicklungen ungerader und gerader Schlüssel der Temperatursensoren sind entsprechend an die Eingänge des ungeraden und geraden analogen Kommutators 8 (AK U ) und 9 (AK g ) angeschlossen.

Der Kommutierungssteuerblock 7 (KSB) ist ein Doppel-Demultiplexer für jeweils 5 (n) Ausgänge. Sie sind miteinander entsprechend verbunden mit einer Gesamt zahl der Ausgänge von n+1 für die Steuerung 3 (KBA) und gedoppelt durch den Demultiplexor für (n) Ausgänge für die Steuerung 6 (KBTS).

^ einen analogen Kommutator 8 (K u ) der Steuerwicklungen ungerader Schlüssel reihen der Temperatursensoren mit (m) Eingängen;

rtf einen analogen Kommutator 9 (K g ) der Steuerwicklungen gerader Schlüsselreihen der Temperatursensoren mit (m) Eingängen;

Die Messschiene der Temperatur der Akkumulatoren 10 (B) ist verbunden mit den Gesamtanschlüssen der Schlüsselreihen der Temperatursensoren des Kommu tierungsblocks der Temperatursensoren nur ungerader AKB-Reihen.

f$ Die Messschiene der Temperatur der Akkumulatoren 11 (r) ist verbunden mit den Gesamtanschlüssen der Schlüsselreihen der Temperatursensoren des Kommu tierungsblocks der Temperatursensoren nur gerader AKB-Reihen.

< einen Mikrokontroller 12;

^ Der Temperaturmessblock 13 (TMBu) jeder ungeraden Reihe der AKB- 20 Akkumulatoren weist auf: einen Impulstransformator mit zwei serienverbunde nen Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung, einen Diodenblock mit Kondensatoren.

^ Der Temperaturmessblock 14 (TMB g ) jeder ungeraden Reihe der AKB- Akkumulatoren weist auf: einen Impulstransformator mit zwei serienverbunde- 25 nen Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung, einen Diodenblock mit Kondensatoren;

4 einen Messverstärker 15 (MV) mit zwei Eingängen und einem Ausgang; ^ einen digitalen Anzeiger 16 (DAt) eines AKB-Akkumulators mit Tem peraturproblemen;

Das Display 17 (Dtu) der Temperaturverteilung ungerader Reihen der AKB- Akkumulatoren zeigt einen Akkumulator mit Temperaturproblemen an.

5 Das Display 18 (Dt g ) der Temperaturverteilung gerader Reihen der Akkumulatoren zeigt einen Akkumulator mit Temperaturproblemen an.

◄ Der Steuerblock 19 (SB) besteht aus einem Aufwärts- und einem Abwärtsgleich spannungswandler (-Umsetzer) DC/DC. Er stellt die Größenveränderung der Kompensationsspannung bei Überladung und Schwachladung sicher (proporti-0 onal dem Strom, der durch den Block 2 (VLB) fließt).

◄ Die Schaltvorrichtung 20 (SV) besteht aus zwei (Einschalt-?) Schlüsseln K1 und

K2. Sie werden von dem Mikrocontroller 12 (MK) gesteuert. Sie stellt das Anle gen der Ausgleichspannung auf einen bestimmten Zeitraum in Abhängigkeit vom Zustand der Überladung und der Unterladung des Akkumulators sicher. 5 Der Messblock 21 (MBA) elektrischer Daten und des Spannungsausgleichens besteht aus einem Gleichrichter auf einem Impulstransformator mit einer Pri märwicklung, zwei Sekundärwicklungen und mit zwei einstelligen Schlüsseln in der Gleichrichtungskette. An den Gleichrichterausgang ist ein Wechselstrom verstärker angeschlossen.

t einen digitalen Anzeiger elektrischer Daten 22 (DA e ) der Reihennummer der AKB-Akkumulatoren mit Problemen elektrischer Daten.

Die vorliegende Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

5 Arbeitsfolqe zur Kontrolle und zum Temperaturausqleich der AKB Akkumulato- ren Nach dem Signal des Mikrokontrollers 12 (MK) (es wird zum Eingang der Adres- senkommutation des Doppel-Demultiplexers des Kommutierungssteuerblocks 7 (KSB) mit der Zahl der Ausgänge n+1 gesendet) wird die erste ungerade Reihe aus m AKB-Akkumulatoren durch den ersten und den zweiten Schlüssel mit ge- ringem Innenwiderstand des Kommutierungsblocks 3 (KBA) an die Messschienen elektrischer Daten 4 (a) und 5 (6) angeschlossen. Dabei werden gleichzeitig die Temperatursensoren ungerader und gerader Reihen der Akkumulatoren durch die Schlüssel der Temperatursensoren an die Messschienen der Tempe ratur der Akkumulatoren 10 (e) und 1 1 (a) angeschlossen.

Während der Schließzeit des ersten und des zweiten Schlüssels mit geringem Innenwiderstand des Kommutierungsblocks 3 (KBA) sollen der ungerade und der gerade Analogkommutator 8 (K u ) und 9 (K g ) alle Temperatursensoren unge rader und gerader Reihen der AKB-Akkumulatoren entsprechend abfragen.

Bei der Kommutation der Schlüssel der Temperatursensoren ist die Stromrichtung durch die Temperatursensoren für ungerade Reihen positiv und für gerade Reihen negativ. An den Messschienen elektrischer Daten 4 (a) und 5 (6) wird zu den Tempera tursensoren ungerader Reihen aus (m) Akkumulatoren eine positive Spannung geliefert. Zu den Temperatursensoren gerader Reihen wird aus (m) Akkumulatoren eine negative Spannung geliefert. Die Versorgungsspannung wird auf die Steuerwicklungen der Schlüssel der Temperatursensoren des Kommutierungsblocks 6 (KBTS) nur vom ersten und zweiten Ausgang des Kommutierungssteuerblocks 7 (KSB) geliefert. Dabei wird die Spannung von den Steuerwicklungen der Schlüssel der Temperatursenso- ren der ersten ungeraden und geraden Reihe des Kommutierungsblocks 6 (KBTS) entsprechend zu den Eingängen der ungeraden und geraden Analog kommutatoren 8 (K u ) und 9 (K g ) geliefert. Weiter (mit der Frequenz, die die Abfragefrequenz des Kommutierungsblocks 7 (KSB) um das m-fache überschreitet, von den ungeraden und geraden Analogkommutatoren 8 (K u ) und 9 (K g ) durch die Schlüssel der Temperatursensoren) werden die Temperatursensoren (sie messen die Temperatur zweier benach barter ungerader und gerader Reihen der AKB- Akkumulatoren) synchron abge- fragt.

Die Spannung von den Temperatursensoren ungerader und gerader Reihen der AKB-Akkumulatoren kommt durch die Messschienen der Temperatur der Akku mulatoren 10 (B) n 1 1 (r) entsprechend zu Eingängen ungerader und gerader Temperaturmessblöcke 13 (TMB U ) und 14 (TMB g ). An ihren Ausgängen wird ei ne Spannung gebildet. Sie ist der Temperatur jedes AKB-Akkumulators ungerader und gerader Reihen proportional.

Die Spannung von jedem der ungeraden und geraden Temperaturmessblöcke 13 (TMBu) und 14 (TMB g ) wird an den Mikrocontroller 12 (MK) und an die Eingänge des Messverstärkers 15 (MV) zur Bearbeitung übertragen.

Am Ausgang des Messverstärkers 15 (MV) wird ein Gesamtsignal für die Tem peratur ungerader und gerader Reihen der AKB-Akkumulatoren gebildet. Dieses Gesamtsignal wird dann auch zur Bearbeitung in den Mikrocontroller 12 (MK) übertragen. Der oben beschriebene Messablauf der Akkumulatortemperatur wird beim An schließen jeder nächsten Reihe von m parallel-verbundenen AKB- Akkumulatoren an die Schienen elektrischer Daten 4 (a) und 5 (b) wiederholt. Bei der Abfrage aller Temperatursensoren der AKB-Akkumulatoren wird auf dem digitalen Anzeiger 16 (DAt) die Reihennummer des AKB-Akkumulators mit Tem peraturproblemen angezeigt. Auf den Displays 17 (Dtu) und 18 (Dt g ) wird die Temperaturverteilung jeweils ungerader und gerader Reihen der m AKB- Akkumulatoren angezeigt, die einen Akkumulator mit Temperaturproblemen ha- ben.

Arbeitsfolqe zur Kontrolle elektrischer Daten der AKB-Akkumulatoren

Bei einer Serien-Paar-Abfrage mit geringem Innenwiderstand des Blocks 3 (KBA) werden vom Kommutierungssteuerblock 7 (KSB) an den Messschienen elektrischer Daten 4 (a) und 5 (b) eine positive und negative Spannung recht eckiger Form und mit der Amplitude gewechselt, die der Spannung auf jedem der AKB-Akkumulatoren (siehe Fig. 2) proportional ist. Die Spannung gelangt zu Eingängen des Blocks 21 (MBA). Im Block 21 (MBA) wird ein Durchschnittswert der Spannung in allen Akkumula torreihen gebildet. Bei einem Unterschied der Amplitude der Verstimmumgs- spannung vom Durchschnittswert in jeder der Akkumulatorreihen am Ausgang dieses Blocks erscheint ein Spannungsimpuls, dessen Amplitude der Größe der Verstimmumgsspannung der Reihe proportional ist. Der positive Impulswert der Verstimmumgsspannung entspricht der Überladung und der negative Wert der Unterladung einer kontrollierten Reihe der AKB-Akkumulatoren. Bei der Signalbearbeitung im Mikrocontroller 12 (MK) wird das Zeichen (plus und minus) des Eingangsimpulses der Verstimmumgsspannung berücksichtigt, da die positiven Spannungsimpulse der Überladung und die negativen der Schwachladung der AKB- Akkumulatoren entsprechen. Demzufolge verschlie- ßen die Steuersignale vom Mikrocontroller 12 (MK), die zum Eingang der Schaltvorrichtung 20 (SV) kommen, bei einem positiven Eingangsimpuls der Verstimmumgsspannung einen Einschaltschlüssel Ki . Bei einem negativen Ein gangsimpuls der Verstimmungsspannung verschließen sie einen Einschalt schlüssel K2 auf Zeit, die der Unbalance- und Temperaturgröße proportional ist. Bei einer Überschreitung der Spannungsabweichung vom Durchschnitt in den Akkumulatoren mit Problemen der zulässigen Grenzwerte zeigt der Mikrocontroller 12 (MK) auf dem digitalen Anzeiger elektrischer Daten 22 (DA e ) eine Rei hennummer der AKB- Akkumulatoren mit Problemen elektrischer Daten und die Störungsart (Überladung und Schwachladung) an.

So kommen alle Messinformationen zur Temperaturkontrolle und Kontrolle elektrischer Daten der AKB-Akkumulatoren an den Mikrocontroller 12 (MK). Da werden die Ergebnisse bearbeitet, und die Softwareverarbeitung (Umwandlung?) in Steuersignale und visuelle Anzeige in den externen Außenvorrichtun gen wird realisiert.

Das vorgeschlagene Verfahren_wird wie folgt realisiert:

Innerhalb des hermetischen Körpers in jedem AKB-Akkumulator werden ein Temperatursensor und ein Resistor gleich geringer Größe angeordnet. Mit einem Ende sind an die Akkumulatoranode zur Kontrolle und zum Ausgleichen des Ladezustands parallel-serien-verbundene AKB-Akkumulatoren angeschlossen. Eine parallele Verbindung der Akkumulatoren in dem AKB für jede waagerechte Akkumulatorreihe wird durch Verbindung der zweiten Resistoranschlüsse gleich geringer Größe zu den Gesamtreihen realisiert. Sie werden zu einem einzigen Akkumulatorblock durch die elektrischen Anodenanschlüsse aller Akkumulato- ren der vorherigen Reihe an Kathoden der nächsten Reihe serienverbunden.

Zur Kontrolle des Ladezustands der Akkumulatorreihen in AKB werden durch den Kommutierungsblock der Akkumulatoren 3 (KBA) paarweise die Gesamtka bel zweier benachbarter Akkumulatorreihen (man beginnt mit dem ersten) an die Messschienen 4 (a) und 5 (b) elektrischer Daten angeschlossen.

Die Akkumulatortemperatur wird durch Temperatursensoren kontrolliert, die in jedem Akkumulator angeordnet sind. Die Umgebungstemperatur innerhalb des hermetischen Akkumulatorkörpers wird mit Temperatursensoren gemessen, die gleichmäßig im Innenvolumen des hermetischen Körpers der AKB- Akkumulatoren angeordnet sind.

Zur Temperaturkontrolle jedes Akkumulators werden im Kommutierungsblock der Temperatursensoren 6 (KBTS) die Schlüssel der Temperatursensoren mit Steuerwicklungen angeordnet. Die Temperaturkontrolle jedes Akkumulators wird durch Anschließen der Temperatursensoren an die Schlüsselanschlüsse der Reihen der Temperatursensoren des Kommutierungsblocks der Tempera tursensoren 6 (KBTS) ausgeführt. Durch den Kommutierungsblock der Temperatursensoren 6 (KBTS) wird ein Se- rien-Anschließen aller Temperatursensoren ungerader und gerader Reihen der AKB-Akkumulatoren entsprechend an ungerade und gerade Messschienen 10 (B) und 1 1 (r) der Akkumulatortemperatur ausgeführt. Die Anschlussfolge der Temperatursensoren jedes Akkumulators der ungeraden und der nächsten geraden Reihe wird durch gleichzeitige Abfrage von ungera den und geraden analogen Kommutatoren 8 (AK U ) und 9 (AK g ) der Steuerwicklungen der Schlüssel der Temperatursensoren des Kommutierungsblocks der Temperatursensoren 6 (KBTS) ausgeführt.

Bei der Abfrage der Steuerwicklungen der Schlüssel der Temperatursensoren von ungeraden 8 (AK U ) und geraden 9 (AK g ) Analogkommutatoren verschließen sich nur die Schlüssel der Temperatursensoren, deren Steuerwicklungen an den gerade aktiven Ausgängen des Kommutierungssteuerblocks 7 (KSB) angeschlossen sind.

Die Steuerung des Serien-Anschließens der Ausgänge des Kommutierungssteu erblocks 7 (KSB) und des Serien-Anschließens der Eingänge ungerader 8 (AK U ) und gerader 9 (AK g ) Analogkommutatoren erfolgt synchron vom Mikrocontroller 12 (MK) durch Informationsschienen.

Die Taktfrequenz der Abfrage ungerader 8 (AK U ) und gerader 9 (AK g ) Analog kommutatoren übersteigt die Abfragefrequenz des Kommutierungs-steuerblocks 7 (KSB) im proportionalen Verhältnis zur Anzahl der Akkumulatoren in der Reihe.

An den Ausgängen der Temperaturmessblöcke 13 (TMB U ) und 14 (TMB g ) unge rader und gerader Akkumulatoren wird eine Spannung gebildet, die der Tempe- ratur in allen ungeraden und geraden AKB-Akkumulatorreihen proportional ist. Sie wird zur Bearbeitung an den Mikrocontroller 12 (MK) übertragen. Die Ausgangsspannung wird dabei jeweils zu Eingängen des Mikrocontrollers 12 (MK) und des Messverstärkers 15 (MV) übertragen. An dessen Ausgang wird ein Gesamtsignal für die Temperatur ungerader und gerader AKB- Akkumulatorreihen gebildet und dann auch zur Bearbeitung an den Mikrocon- troller 12 (MK) übertragen.

Durch den Mikrocontroller 12 (MK) realisiert man:

Signale über die Temperatur ungerader und gerader Reihen der Blockak kumulatoren werden statistisch bearbeitet, und es wird eine Programmsteuer- Wirkung erzielt, die sich auf die Dauerveränderung der Impulse des Ausglei- chens bei der Unbalance auswirkt.

Eine mathematische Erwartung und das Streufeld der Temperatur in den kontrollierten Reihen der Blockakkumulatoren werden bestimmt.

Der zulässige Temperaturunterschied ungerader und gerader AKB- Akkumulatorreihen wird zur Prüfung der angegebenen Grenzen zulässiger Un terschiede der Durchschnittstemperaturen bewertet.

Für die letzte Reihe, die zur Messung der Umgebungstemperatur innerhalb des hermetischen AKB-Akkumulatorkörpers angeordnet ist, wird die Durch schnittstemperatur berechnet und analysiert.

Man vergleicht mit der durchschnittlichen Temperatur ungerader und gerader Reihen der AKB-Akkumulatoren nach angegebenen Grenzen zulässiger Unter schiede der Durchschnittstemperaturen der Umgebung und der Akkumulatoren zur Aufrechterhaltung komfortabler Betriebsbedingungen der AKB- Akkumulatoren.

- Die Schwingungsspannung wird im Zeitintervall umgewandelt. Sie ist der

Unbalance nach elektrischen Daten proportional.

Das analoge Signal der Temperatursensoren wird im Zeitintervall umge wandelt. Das allgemeine Zeitintervall der Steuerung wird durch die Informationsverarbeitung elektrischer Daten und Temperaturen gebildet.

Der Mikrocontroller 12 (MK) zeigt auf dem digitalen Anzeiger 16 (DAt) die Num mer des Akkumulators mit Temperaturproblemen bei unzulässigem Tempera- turunterschied in jeder ungeraden und geraden Akkumulatorreihe an.

Gleichzeitig werden auf den Displays der Temperaturverteilung ungerader 17 (D t u) und gerader 18 (Dt g ) Reihen der AKB-Akkumulatoren die Hystogramme der Temperaturverteilung in ungeraden und geraden Reihen angezeigt, die Akku- mulatoren mit Temperaturproblemen enthalten.

Ein Signal vom Stromsensor des Blocks 2 (VLB) gelangt zum Mikrokontroller 12 (MK). Dort wird es in ein hochfrequentes Pulsbreiten-Steuersignal umgewandelt und in den Steuerblock 19 (SB) geliefert. Hier wird aufgrund der Spannungsver- änderung des Wandlers DC/DC bezüglich der Spannung des h-Anschlusses des Blocks 1 (BA) die Spannungsgröße des Ausgleichens gesteuert.

Die Steuerung der Impulsdauer des Ausgleichens erfolgt durch die Schaltvorrichtung 20 (SV) wie folgt:

- Durch einen Einschaltschlüssel Ki wird die Spannung des Ausgleichens vom Block 21 (MBA) zum Block 19 (SB) angelegt, bei der eine Überladung bei der Steuerung von 12 (MK) auf Zeit erfolgt, die der Unbalance-Größe mit Rück sicht auf Parameter (U, R B H . ) und der Temperatur proportional ist.

Durch einen anderen Einschaltschlüssel Ki wird die Spannung des Ausglei- chens vom Block 19 (SB) zum Block 21 (MBA) angelegt, bei der eine Schwach ladung bei der Steuerung von 12 (MK) auf Zeit erfolgt, die der Unbalance- Größe mit Rücksicht auf Parameter (U,R BH , ) und der Temperatur proportional ist. Zum Eingang des Mikrocontrollers 12 (MK) wird eine Differenzspannung in Form von Messimpulsen der Abweichung vom Durchschnittswert angelegt, positive bei der Überladung und negative bei der Unterladung der Akkumulatoren. Durch den Mikrocontroller 12 (MK) werden programmgemäß Amplituden der Messimpulse der Verstimmungsspannung in Steuersignale umgewandelt. Die Dauer hierfür ist der Amplitude der Eingangsimpulse der Verstimmungsspan nung und der Temperatur proportional. Durch den Mikrocontroller 12 (MK) wird ein Steuersignal auf das Adressen- Aus gleichen der Akkumulatorspannung gebildet, mit der Genauigkeit bis zu Akku mulatoren mit Problemen elektrischer Daten und mit der Amplitude, die dem Strom proportional ist, der durch 2 (VLB) in einer Akkumulatorreihe mit Hilfe der Kompensationsvorrichtungen der Überladung und der Schwachladung des Steuerblocks 19 (SB) jedes Akkumulators fließt.

So kommt zum Block 21 (SB) ein Steuersignal in Form eines Impulses, der nach der Dauer durch elektrische Daten (U und RBH) , die Temperatur und nach der Amplitude durch den Verbrauchs-Ladestrom geregelt wird.

Auf die Primärwicklung des Impulstransformators des Blocks 21 (MBA) wird die Spannung in Form rechteckiger Spannungsimpulse von den Messschienen elektrischer Daten 4 (a) und 5 (b) angelegt. Das Spannungsausgleichen am Ausgang des Blocks 21 (MBA) erfolgt durch zwei einstellige Schlüssel in der Ausgleichskette. Sie werden vom Mikrocontroller 12 (MK) gesteuert.

Das Ausgangssignal des Blocks 21 (MBA) ist eine Spannung, die eine konstante Komponente enthält. Sie ist dem Durchschnittswert der Spannung in allen Bio- ckakkumulatoren proportional und der Spannungsgröße des h-Anschlusses des Blocks 1 (AB) gleich. Diese Spannung enthält auch eine Wechselkomponente in Form rechteckiger Impulse der Abweichung vom Durchschnittswert. Auf dem digitalen Anzeiger elektrischer Daten 22 (DA e ) wird eine Reihennummer der AKB-Akkumulatoren mit Problemen elektrischer Daten und die Störungsart (Überladung und Unterladung) angezeigt. Gleichzeitig wird auf entsprechenden Displays der Temperaturverteilung ungerader 17 (Dtu) und gerader 18 (Dtg) Rei he die Temperaturverteilung in allen Akkumulatoren der Reihe mit Problemen elektrischer Daten angezeigt.

Bei der Impulsgabe des Spannungsausgleichens auf eine Akkumulatorreihe kommt die größte elektrische Impulsenergie zum AKB-Akkumulator mit Problemen der Unbalance.

Für jeden Akkumulator und jeden Sensor, der die Temperatur misst, wird dieselbe elektrische Spannung angelegt.

Durch die letzte (n+1) Reihe der Temperatursensoren, die innerhalb des herme- tischen Körpers des Akkumulatorblocks angeordnet ist, wird die durchschnittliche Temperatur innerhalb des AKB-Akkumulatorkörpers gemessen.

Es wurden Experimente zur Realisierung (Ausführung) des vorgeschlagenen Verfahrens in der Programmierumgebung MULTISIM durchgeführt.

Beispiel 1

Das Experiment wurde bei der Arbeitssimulation eines Systemfragments für die automatische Überwachung und das Ausgleichen des Ladezustands der Paral- lel-Serien-Verbindung der Akkumulatoren in einem Block durchgeführt. Dieser wies eine Reihe aus zwei parallel eingeschalteten Akkumulatoren mit der Reihenanzahl vier und mit der Gesamtanzahl der Akkumulatoren acht auf.

Auf jedem Akkumulator wurde ein Temperatursensor in Form eines Thermoresis- tors mit großem Innenwiderstand angeordnet. Die Reihen aus zwei parallel eingeschalteten Akkumulatoren wurden mit Resistornutzung mit einem Nennwert von weniger als 1 Ohm gebildet, die an Akkumulatoren angeschlossen sind. Als einstellige Einschaltschlüssel wurden elektromechanische Schlüssel mit geringem Kontaktwiderstand verwendet. Die Taktfreqenz der Abfrage von Thermore- sistoren war 200 Hz und die der Blockakkumulatoren 50 Hz.

Das Ausgleichen bei der Überladung und Schwachladung erfolgte beim Spannungsvergleich auf dem Akkumulator mit Problemen mit der Spannung auf dem Akkumulatorblock, der aus vier serienverbundenen Akkumulatorreihen bestand.

Auf der Fig. 2 sind die Oszillogramme aufgezeichnet:

◄ der Taktimpulse mit der Frequenz von 50 Hz;

◄ der Unbalance elektrischer Daten der Spannung (U) und des Widerstandes ( RBH) bei der Überladung in Form der Abweichung vom Durchschnittswert in allen Blockakkumulatoren;

◄ der Temperaturverteilung in allen Blockakkumulatoren;

◄ des Spannungsimpulses, der auf dem Akkumulator mit Problemen entsteht, bei der Überschreitung des zulässigen Temperaturwerts darauf.

Aus dem zweiten Oszillogramm ist ersichtlich, dass man nach der Größe des positiven Impulses bei der Unbalance in Bezug auf den Durchschnittswert über eine Überladung einer Reihe der Akkumulatoren sprechen kann. Bereiche mit minimalem Spannungswert entsprechen dem Ausgleichzustand. Auf dem dritten Oszillogramm der Temperaturmessung in allen Reihen der Blockakkumulatoren ist ersichtlich, dass die Temperatur auf dem zweiten Akkumulator der zweiten Reihe des Akkumulatorblocks höher ist als die Temperatur des ersten Akkumulators der Reihe. Diese Überschreitung war größer als zulässig, was das Auslösen eines Schwellwertschalters des Mikrocontrollers verursacht hat. Dieser Impuls ist auf der vierten Grafik der Fig. 2 gezeigt.

Demzufolge wurde die Auswirkungszeit des Kompensationsimpulses beim Ausgleichen proportional verkürzt (Zahn auf dem zweiten Oszillogramm).

In Fig. 3 sind die Oszillogramme aufgezeichnet:

◄ der Taktimpulse mit einer Frequenz von 50 Hz;

◄ der Unbalance elektrischer Daten der Spannung (U) und des Widerstands (R EH ) bei der Schwachladung auf dem ersten Akkumulator und bei der Überla- düng auf dem zweiten Akkumulator in Form der Abweichung vom Durchschnittswert in allen Blockakkumulatoren;

◄ der Temperaturverteilung in allen Blockakkumulatoren;

◄ des Spannungsimpulses, der auf dem Akkumulator mit Problemen bei der Überschreitung des zulässigen Temperaturwertes darauf entsteht.

Aus dem vorgestellten Oszillogramm ist ersichtlich, dass in einer Situation, wenn überladene und unterladene Akkumulatoren entdeckt werden, die Mittellinie vom Ausgleichzustand verschoben wird. Somit wird die Zuverlässigkeitssteigerung und die Lebensdauererhöhung der Blockakkumulatoren durch kontinuierliche automatische Kontrolle (Überwachung) und das Adressenausgleichen der Spannung jedes der Akkumulatoren erreicht. Dies geschieht mit hoher Genauigkeit beim Ausgleichen durch Ströme in einem Impuls (sie erreichen mehrere Ampere), mit hohem Wirkungsgrad der Energiewandlung mit der Anzeigemöglichkeit der Reihennummern mit unzuläs siger Spannungsabweichung der Überladung und Unterladung der Blockakku mulatoren bei minimalen Einrichtungskosten und Kosten, die auf einen Ar- beitsakkumulator des Akkumulatorblocks entfallen. Besonders steigt dieser Ef fekt proportional bei der Steigerung der Anzahl der Akkumulatoren im Block.

Die Möglichkeit, in einer Vorrichtung elektrische Daten der Akkumulatoren zu überwachen und auszugleichen und gleichzeitig die Temperatur jedes von ihnen zu kontrollieren, sollte als neues zusätzliches diagnostisches Zeichen betrachtet werden, das die Zuverlässigkeit des Systems erhöht.