УСТРОЙСТВО ОТКЛЮЧЕНИЯ АККУМУЛЯТОРА НА АВТОМОБИЛЕ ПРИ АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОКА
DEVICE FOR THE CAR BATTERY DISCONNECTION WITH THE CURRENT CONSUMPTION EMERGENCY MODE

Изобретение относится к области электрооборудования транспортных средств и может быть использовано для защиты аккумуляторных батарей на автомобилях от чрезмерных токовых перегрузок в цепи электростартера при замыкании в обмотках якоря или статора, приводящих к возгоранию.
Актуальность разработки устройства обусловлена следующими факторами:
- возрастанием требований к пожаробезопасности транспортных средств;
- повышением уровня автоматизации бортовых систем контроля и предупреждения аварийных режимов работы агрегатов, систем и механизмов автомобиля.
Известно устройство автоматической защиты электрооборудования транспортного средства (патент Российской Федерации RU 2293032 С1), которое содержит ключевое устройство, датчик тока, ручной выключатель и микроконтроллер, включенные в схему электрооборудования транспортного средства.
Недостатками данного устройства являются:
- сложность конструкции, связанная с использованием микроконтроллера, снижающая надежность устройства;
- необоснованный дополнительный контроль аварийных режимов работы всех элементов электрооборудования транспортного средства, защищенных блоком предохранителей, кроме системы электростартерного пуска, приводящих к дублированию;
- отсутствие прямой связи датчика тока с системой электрооборудования транспортного средства (автомобиля).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является выключатель аккумуляторной батареи ВК-860 с дистанционным управлением, сведения о котором опубликованы в книге Барун В.Н., Азаматов Р.А., Машков Е.А. и др. Автомобили КАМАЗ - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987. - С. 320. Он состоит из трех основных частей: контактного устройства, электромагнита и системы передачи усилий от штока электромагнита к контактному устройству. Для включения всех потребителей, питаемых от аккумуляторной батареи, нажимают на кнопку К 2 (фиг. 1) управления выключателем массы. Для отключения всех потребителей от аккумуляторной батареи повторно нажимают на кнопку К 2 (фиг. 1) управления выключателем. Если аккумуляторная батарея разряжена, включение и выключение выключателя "массы" можно осуществить нажатием на якорь через резиновый защитный чехол (фиг. 1).
Недостатком данного устройства является ручное отключение аккумуляторной батареи от цепей электрооборудования автомобиля, которое не обеспечивает необходимого быстродействия и может приводить к возгоранию или выходу из строя последней, в случае возникновения аварийных ситуаций, связанных с замыканием в цепи электростартера.
Техническим результатом изобретения является автоматизация процесса контроля и предотвращения возможных аварийных ситуаций, связанных с замыканием в цепи электростартера транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство снабжено датчиком Холла, измеряющим бесконтактно ток на стартерном проводе автомобиля, который передает сигнал на компаратор, определяющий аварийный режим по току стартера. При его превышении компаратор подает электрический сигнал на усилитель, управляющий работой электромагнитного реле, которое своими контактами подключает обмотку электромагнита выключателя ВК-860 к аккумуляторной батарее и отключает ее от бортовой сети автомобиля (отключение "массы").
Отличительными признаками предлагаемого устройства от прототипа являются элементы автоматической системы отключения аккумуляторной батареи от бортовой сети автомобиля, состоящей из датчика Холла, установленного на стартерный провод системы электростартерного пуска транспортного средства и измеряющего бесконтактно ток, потребляемый стартером, компаратора, отслеживающего аварийный режим потребления тока стартером и срабатывающего при его превышении, усилителя сигнала с компаратора и электромагнитного реле, которое своими контактами при срабатывании управляет работой выключателя ВК-860 и отключает "массу" автомобиля от минусовой клеммы аккумуляторной батареи.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства.
На фиг. 2 - диаграмма токов и напряжений устройства в рабочем и аварийном режимах.
Общая схема устройства состоит из выключателя ВК-860 1, кнопки дистанционного включения и выключения "массы" автомобиля 2, аккумуляторных батарей 3, электромагнитного реле отключения "массы" автомобиля 4, контакты которого включены параллельно кнопке 2 дистанционного включения и выключения "массы" автомобиля, электрического усилителя 5, компаратора 6, датчика Холла 7, установленного на стартерный провод системы электростартерного пуска и нагрузки 8, представляющей систему электрооборудования автомобиля.
акб
акб
Устройство посредством датчика Холла 7 постоянно отслеживает токовую нагрузку аккумуляторной батареи 3 при включенной "массе" автомобиля выключателем ВК-860 1 (фиг. 1). Компаратор 6 и усилитель сигнала 5 находятся в дежурном режиме, контакты реле 4 разомкнуты. Система электрооборудования автомобиля (силовая цепь электростартера) находится в исправном состоянии. На диаграмме (фиг. 2) видно стабильное напряжение бортовой сети U и тока I.
комп
усил
При аварийном увеличении тока в силовой цепи электростартера, связанного с межвитковым или коротким замыканием обмоток стартера (ток может достигать сотен ампер в зависимости от емкости аккумуляторной батареи), на датчике тока 7 увеличивается напряжение, которое передается на компаратор 6 устройства. Когда величина напряжения превысит порог срабатывания компаратора 6, последний переключается (фиг. 2 U) и на его выходе появляется напряжение, которое усиливается усилителем 5 до уровня срабатывания реле 4 (фиг. 2 U.). Реле 4 своими контактами подключает обмотку выключателя ВК-860 1 к аккумуляторной батарее 3, которая, воздействуя на сердечник выключателя электромагнитной силой, отключает "массу" автомобиля от аккумулятора, предотвращая ее выход из строя и возникновение пожара. Быстродействие устройства таково, что оно успевает сработать до максимального падения напряжения и увеличения тока. Устройство будет постоянно отключать массу автомобиля до устранения неисправности.
Установка таких устройств на автомобилях позволит снизить аварийность электростартерных систем, исключить их пожаробезопасность, уменьшить материальные и финансовые затраты на их восстановление в случаях возникновения отказов.