Автоматический электронный выключатель аккумуляторной батареи

Автоматический электронный выключатель аккумуляторной батареи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Автоматический электронный выключатель аккумуляторной батареи относится к области электрооборудования транспортных средств и может быть использован на автомобиле для автоматического и повседневного отключения аккумуляторной батареи с целью предупреждения аварии или пожара в случае опасного изменения параметров, влияющих на эксплуатацию автомобиля: отсутствие тормозной жидкости, высокая температура, большой ток потребления, пьяный водитель и др., может быть использован как противоугонное средство.

Известны устройства, описанные в [1, 2, 3, 4].

За прототип принято устройство «Электронный выключатель массы автомобиля» В.В.Бякова [4], содержащее кнопку 1; лампочку 2; контакт 3; резистор 4; резистор 5; резистор 6; аккумулятор 7; конденсатор 8; конденсатор 9; импульсный трансформатор 10; диод 11; реле 12; кнопку 13; тиристор 14; диод 15; диод 16; диод 17 (Фиг. 1).

С целью повышения надежности в работе в него дополнительно введены три резистора, три диода, два конденсатора, импульсный трансформатор и реле, причем управляющий электрод тиристора подключен к точке соединения катода первого диода и нормально разомкнутого контакта реле, через первый резистор соединенного с плюсовым выводом. Анод первого диода соединен с первым выводом вторичной обмотки импульсного трансформатора, второй вывод которой соединен с катодом тиристора, первой обкладкой первого конденсатора, с первым выводом включающей кнопки и минусовой клеммой аккумулятора. Первичная обмотка трансформатора первым выводом подключена ко второй обкладке первого конденсатора, третьему резистору, соединенному с плюсовым выводом, и аноду второго диода. Второй вывод первичной обмотки трансформатора соединен с анодом третьего диода, катод которого подключен к первой обкладке второго конденсатора, второму резистору, соединенному с плюсовым выводом, и второму выводу включающей кнопки, катод второго диода подключен к катоду четвертого диода, второй обкладке второго конденсатора, аноду тиристора, первому выводу обмотки реле и заземляющему проводу автомобиля, второй вывод обмотки реле подключен через соединенные параллельно лампочку и замок зажигания к плюсовому выводу (Фиг. 1).

Как видно из электрической схемы устройства, в качестве ключа используется тиристор.

Недостатком этого устройства (прототипа) является то, что при отключении аккумуляторной батареи обесточивается бортовая сеть и не работает охранная сигнализация, компьютер, радиоприемник и др. Так как тиристор проводит ток в одном направлении, для обеспечения зарядки аккумулятора при запущенном двигателе необходимо включать диод. Кроме того, на тиристоре и диоде падает напряжение на 1,5÷2В, что при работе на аккумуляторе снижает напряжение бортовой сети на 10÷15%, затрудняет запуск двигателя. На столько же придется поднять напряжение в бортовой сети, чтобы обеспечить заряд аккумулятора, электроприборы будут питаться повышенным напряжением.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение безопасности транспорта за счет невозможности включения аккумуляторной батареи перед запуском двигателя, если один из параметров, влияющих на эксплуатацию автомобиля, не соответствует норме и аккумулятор всегда отключен при выключенном зажигании.

Это достигается тем, что в автоматический электронный выключатель аккумуляторной батареи, содержащий аккумулятор, ключ-тиристор, выключатель, согласно предлагаемому изобретению дополнительно введены силовой полевой транзистор, датчики и самовосстанавливающий предохранитель.

Кроме того, с целью снижения падения напряжения на устройстве отключения массы и исключения диода, шунтирующего ключ, в качестве ключа предлагается использовать силовой полевой MOSFET транзистор N-проводимости.

При этом к минусовой клемме аккумулятора подключен исток полевого транзистора, сток подключен к массе автомобиля, затвор через резистор подключен к истоку и через датчики и контакт замка зажигания к плюсу бортовой сети.

Вместе с тем, самовосстанавливающий предохранитель включен к истоку и стоку.

Введение новых элементов, исключение других и изменение связей между ними обеспечивает решение поставленной задачи.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема предлагаемого автоматического электронного выключателя аккумуляторной батареи.

Автоматический электронный выключатель аккумуляторной батареи содержит: 1 - выключатель; 2...n - датчики; 3 - резистор; 4 - транзистор; 5 - самовосстанавливающий предохранитель; 6 - аккумулятор.

Выключатель 1 - это контакты центрального замка зажигания, с помощью которых подается или отключается напряжение питания (+12 В) на узлы автомобиля, обеспечивающих его функционирование. Это напряжение через датчики 2...n подается на затвор полевого транзистора 4 и открывает его, и он подключает минус аккумулятора 6 к массе.

Работает устройство следующим образом: положительный потенциал с аккумулятора через контакты замка зажигания 1 поступает через датчики 2...n на затвор транзистора 4 и открывает его.

Датчиками и контактами положительный потенциал может быть отключен от базы, в этом случае транзистор закрывается и минус аккумулятора 6 отключается от массы.

В качестве датчиков могут использоваться как контактные датчики, так и параметрические. Например, контакты уровня тормозной жидкости, плавкие температурные предохранители, которые широко используются для защиты от возгорания электронных и других устройств; n-датчик непосредственно подключен к затвору. В качестве него рекомендуется, но не обязательно, использовать один из драйверов, которые предназначены для управления работой силовых полевых транзисторов. Например, 1R2121. В нем предусмотрено отключение (закрытие транзистора) при повышении температуры, тока и при опасном снижении величины напряжения питания. Резистор R3, включенный между затвором и стоком, обеспечивает закрытие транзистора. Самовосстанавливающий предохранитель 5 на ток 10÷15А, обеспечивающий работу радио, компьютера, охранной сигнализации при отключенном аккумуляторе.

В предлагаемом изобретении с целью снижения падения напряжения на устройстве отключения аккумулятора и исключения диода, шунтирующего ключ, вводится силовой полевой MOSFET транзистор N-проводимости, и для обеспечения работы радио, компьютера, охранной сигнализации введен самовосстанавливающий предохранитель.

По данной заявке были разработаны, изготовлены и испытаны несколько вариантов автоматических электронных выключателей аккумуляторных батарей. Один из вариантов размещается в проводе подключающего минусовую клемму аккумулятора к массе. Внешний вид приведен на фотографии (Фиг. 3).

Технические характеристики:

- максимальный коммутируемый ток i max=360 А;

- падение напряжения при токе 100 A, Uп=0,15 В;

- отключение аккумулятора при температуре 150°С в моторном отсеке.

Второй вариант размещен в «шайбе», которая располагается между корпусом двигателя и наконечником минусового провода аккумулятора. Внешний вид приведен на фиг. 4.

Технические характеристики:

- I max=720 А;

- Uп=0,075 В, при токе 100 А.

Один из описанных вариантов автоматического выключателя установлен на автомобиле (Фиг.5) и эксплуатируется более 2 месяцев. Он обеспечивает отключение аккумулятора при повышении температуры свыше 150°С в моторном отсеке или салоне автомобиля, не подключается аккумулятор при недостаточном уровне тормозной жидкости. Выключатель снабжен дополнительной охранной сигнализацией, аккумулятор включается через контроллер Z-5R, который предназначен для установки и для ограничения доступа в подъездах жилых домов и др., индикатор и считыватель которого размещены в передней облицовке автомобиля (фото на фиг.6).

Источники информации

1. Данов Б.А., Рогачев В.Д. Электрооборудование автомобилей КамАЗ. - М.: Транспорт, 2001.

2. Рогачев В.Д., Дмитриев В.В., Мальчиков С.М., Евстафьев М.В. «Выключатель автомобильной аккумуляторной батареи». RU 2301749 С2, 27.06.2007.

3. Аралов В. Защита от замыкания. - Моделист-конструктор, 1989, №1, с.36.

4. Бяков В.В. SU 1699833 А1, 23.12.1991. Бюл. №47.

Автоматический электронный выключатель аккумуляторной батареи, содержащий выключатель, силовой ключ и аккумуляторную батарею, отличающийся тем, что дополнительно введены датчики, полевой транзистор и самовосстанавливающий предохранитель, при этом к минусовой клемме аккумулятора подключен исток полевого транзистора, сток подключен к массе, затвор через резистор подключен к истоку и через датчики и контакт замка зажигания к плюсу аккумулятора, между стоком и истоком включен самовосстанавливающий предохранитель.