Устройство для определения степени недозаряда аккумуляторной батареи

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ НЕДОЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащее измеритель величины производной зарядного тока по времени, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, в него введены измеритель величины зарядногр тока, квадратор, индикатор текущего значения степени недозаряда аккумуляторной батареи и делитель,причем один из входов делителя соединен через квадратор с выходом измерителя зарядного тока, другой вход - с измерителем величины проивводной зарядного тока по времени, а выход деi лителя соединен с входом индикатора текущего значения степени недозаряел . да аккумуляторной батареи.

CO)03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) !

3(Я) Н 01 М 10 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY CBNQETFJlbCTBY

jf

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3460877/24-07 ! (22) 29.06.82 (46) 23. 10. 83 .. Бюл. 9 39 (72) В.A . .Попов (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени механический институт (53) 621.355.1(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 550708, кл. Н 01 М 10/48, 1973 ° .

2. Авторское свидетельство СССР

9 542270, кл. Н 01 М 10/42, 1974.

3. Заявка ФРГ В 2333134, кл. Н 01 М 10/44, 1976.

4. Патент США 9 3889172, кл. 320-39, 1974.

5. Заявка Франции 9 2303389, кл. Н 01 М 10/42, 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТЕПЕНИ НЕДОЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ

- EATAPEH содержащее измеритель величины производной зарядного тока пО времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повью)ения точности и достоверности измерений, в него введены измеритель величины зарядного тока, квадратор, индикатор текущего значения степени недозаряда ак- . кумуляторной батареи и делитель,при.чем один из входов делителя соединен через квадратор с выходом измерителя зарядного тока, другой вход — с измерителем величины производной зарядного тока по времени, а выход делителя соединен с входом индикатора 9 текущего значения степени недозаря.да аккумуляторной батареи.

1050015

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стационарных установках для зарядки аккумуляторных батарей, а также для контроля состояния заряженности аккумуляторных батарей, установленных на подвижных объектах (автомобилях, тракторах и т.д,).

В энергетическом хозяйстве все более широкое применение находят кислотные аккумуляторные батареи, ис- 0 пользуемые, в основном, как источники электроэнергии постоянного тока.

Известны способы и устройства контроля технического состояния аккумуляторной батареи, т ° е. определяющие 15 степень ее заряженности (1) — (4) .

Однако эти способй и устройства могут быть применены только в стационарных зарядных устройствах, а точность полученных результатов не р0 всегда является достаточной, Наиболее близким к изобретению является устройство для определения конца заряда щелочного аккумулятора, содержащее измеритель величины производной зарядного тока по времени, измеритель знака производной тока, пороговое устройство, схему совпадения, один из входов которой подключен через пороговое устройство к выходу измерителя величины производной зарядного тока по времени, а другой к выходу измерителя знака производной зарядного тока ° Сущность указанного устройства заключается в прекращении или ограничении величины зарядного тока в конце заряда, когда эквивалентное сопротивление аккумуляторной батареи сначала возрастает, а затем резко падает под воздействием увеличения температуры электролита, 40 что обуславливает сначала уменьшение, а затем лавинообразное изотермическое увеличение тока, протекающего через аккумуляторную батарею, способное быстро разрушить последнюю. В указан- 45 ном устройстве производится измерение величины изменения тока (производной тока) заряда по времени, связанное с иэотермическими процессами в аккумуляторной батареи, которая сравнивается с положительной, заранее заданной величиной, и при условии превышения положительной величины производной тока заряда над заранее выбранным значением батарея отключается от источника постоянного напряжения.

В процессе заряда аккумуляторной батареи постоянным напряжением ток заряда непрерывно уменьшается. В соответствии с этим производная тока 60 всегда меньше нуля, а величина ее зависит от степени заряженности. В конце заряда аккумуляторной батареи, вследствие протекания в ней лавинных иэотермических процессов, происхоцит 65 резкое увеличение зарядного тока (что справедливо только для щелочных и герметичных аккумуляторных батарей).

Производная зарядного тока по времени становится положительной. Таким .образом производится фиксировайие именно положительной величины производной по времени, и по этому признаку устанавливают момент конца заряда аккумуляторной батареи (51 .

Однако известное устройство не позволяет определить текущее значение степени заряженности аккумуляторной батареи, а для кислотных аккумуляторов, в силу отсутствия участка заряда с положительной величиной производной тока при заряде аккумуляторной батареи от источника постоян" ного напряжения, его применение вообще невозможно.

Целью изобретения является получение возможности определения текущего значения степени заряженности аккумуляторных батарей при их заряде от источника постоянного напряжения, а также повышение точности и достоверности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения степени недоэаряда аккумуляторной батареи, включающем измеритель величины производной зарядного тока по времени, введены измеритель величины зарядного тока, квадратор, индикатор текущего значения степени недозаряда аккумуляторной батареи и делитель, причем один из входов делителя соединен через квадратор с выходом измерителя зарядного тока, другой вход — с измерителем величины производной зарядного тока по времени, а выход делителя соединен с входом индикатора текущего значения степени недозаряда аккумуляторной батареи, На чертеже представлена структур" ная схема устройства для определения степени недозаряда аккумуляторной батареи.

-Устройство содержит измеритель 1 величины производной зарядного тока, измеритель 2 тока заряда аккумуляторной батареи, квадратор 3.. делитель

4 и индикатор 5 степени недоэаряца аккумуляторной батареи. Один иэ вхо.цов делителя 4 соединен через квадратор 3 с выходом измерителя 2 величины зарядного тока. Квадратор 3 представляет собой устройство, реализующее квадратичную зависимость между выходом и входом. Другой вход делителя 4 соединен с выходом измерителя 1 производной зарядного тока, а выход с входом индикатора 5 степени недозаряда аккумуляторной батареи.

Воэможность построения устройства для определения степени недозаряда аккумуляторной батареи по предложен1050015 ной схеме может быть пояснена следующим образом.

Величина зарядного тока аккумуляторной батареи может быть получена путем решения дифференциального уравЬ

5 — pug — Я6-(Q

t (As =(.e и равна

d< 16 где . (3t производная зарядного тока аккумуляторной батареи; напряжение, равное разности напряжения источника питания и ЭДС аккумуляторной батареи; коэффициент пропорцйональности между величиной тока заряда и площадью сульФата свинца; — .толщина пленки сульфата свинца; ток заряда аккумуляторной

1 батареи; проводимость единицы пло- ,щади, покрытой сульфатом,. свинца; проводимость электролита, подводящих проводов, бор- нов и т.д.;

30 активная площадь сульфата свинца; коэффициент пропорциональности. между производной

3(av1 — т- и величиной зарядного

35 тока; постоянная времени, полу ченная при решении уравнения и равная 40 и ,(ЬаМ,Ь 6,1а что

45 п

Я6

Ь„6о учитывая, о A6 n e

Величина степени недоэаряда аккумуляторной батареи может быть получена как

0н =Оо

Ф.

0к =aloe где Цд — номинальная емкость аккумуляторной батареи; емкость недоэаряда аккумуляторной батареи; 65 где Qo — номинальная емкость аккуму; ляторной батареи, можно эаписатьг

g — емкость аккумуляторной батареи, которой она обладает на данный момент времени.

Разделив квадрат тока заряда дэ на производную; этого тока 4 >>/d(,, получим: ?(, Ъ

Q,е "

° ?

ЯБ

С)(Я6

dt t

-Q,e

Д.

) p

Л

Сравнивая правые части уравнений (1) и (2), убеждаясь, что они одинаковые, можно приравнять и их ление части, В результате получаем ?

4p,g

ДС

Экспериментальная проверка работоспособности предлагаемого устройства определения степени недозаряда проводилась с использованием аккумуляторной батареи типа 3МТ6 для различной величины начальной степени недозаряда и при различных напряжениях источника зарядного тока.

На вход, измерителя 2 величины то/ ка заряда аккумуляторной батареи и вход измерителя 1 величины производной зарядного тока по времени поступает сигнал, пропорциональный абсолютной величине зарядного тока.

Сигнал с выхода измерителя 2 величины зарядного тока через квадратор 3, где он возводится в квадрат, поступает на один иэ входов делителя 4, на другой вход которого поступает сигнал с выхода измерителя 1 величины производной зарядного тока по времени. На выходе делителя 4 образуется сигнал, пропорциональный отношению сигнала с выхода кнадратора 3 к сигналу с выхода измерителя 1 производной зарядного тока по нремени, который поступает на индикатор 5 степени недозаряда аккумуляторной батареи.

Результаты эксперимента показывают, :что среднеквадратичная ошибка измерения степени недозаряда, отнесенная

-к номинальной емкости аккумуляторной батареи, не превышает 8%.

Использование предлагаемого устройства для определения степени недоэаряда аккумуляторной батареи обеспечивает по сравнению с известными возможность измерения степени заряженности (недоэаряда) аккумуляторной батареи в любой момент времени зарядного прбцесса, независимость получаемых результатов от величины

1 зарядного напряжения источника пита-

1050015

Составитель И. Найдина

Редактор И. Николайчук Техред И.Тепер . Корректор О. Билак

Тирам 703. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Эакаэ 8439/51

Филиал ППП Патент, г. Уигород, ул. Проектная, 4 ния и повышение точности проводимых ,измерений (ошибка измерения степени недоэаряда аккумуляторной батареи не превышает 8%), что значительно повышает достоверность получаемых результатов °,