Устройство для контроля состояния аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ В РЕЖИМЕ ИМПУЛЬСНОГО РАЗРЯДА, содержащее последовательно включенные в цепи батарей датчик тока, прерыватель и нагрузку, задатчик номинального тока, параллельно подключенные к батарее два измерителя напряжения, выходы которых подключены на входы первого блока вычитания, а второй вход второго измерителя напряжения подключен к выходу прерывателя и через элемент НЕ к второму входу первого измерителя напряжения, выход которого подключен на первый вход второго блока вычитания, который своим выходом соединен с первыми входами блока индикации и элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом эадатчика минимального напряжения, а его выход через триггер - с вторым входом блока индикации , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, в него введены два интегратора, три ключа, нуль-орган, компаратор и элемент памяти, причем выход датчика тока соединен с входом нуль-органа, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, и с входом первого интегратора , выход которого зашунти (Л рован вторым ключом и подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к выходу задатчика номинального тока,выход первого блока вычитания через первый ключ соединен с входом второго интегратора ,выход которого зашунтирован третьим ключом и подключен через элемент памяти на второй вход второго , блока вычитания,а управляющие входы второго и третьего ключей и элеСл мента памяти подключены к выходу .компаратора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН <50 Н 01 М 10/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3605861/24-07 (22) 17 ° 06.83 (46) 23,09 ° 84. Бюл. 9 35 (72) В.П.Сисев, A.Н.Маркелов, И.A.Ìàðòoâèöêèé и A.Ï,Oâcèåíêî (71) Ворошиловградский филиал Проектно-конструкторского и научно-исследовательского института по автоматизации угольной промышленности (53) 621.355.1 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 599300, кл. Н 01 М 10/48, 1976 °

2.Авторское свидетельство СССР

9 66887. 449966,, кклл. Н 01 М 10/48, 1975,, З.Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3500908/24-07, кл. Н 01 M 10/48, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО Н КОНТРОЛЯ

СОСТОЯНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ В

РЕЖИМЕ ИМПУЛЬСНОГО РАЗРЯДА, содержащее последовательно включенные в цепи батарей датчик тока, прерыватель и нагрузку, задатчик номинального тока, параллельно подключенные к батарее два измерителя напряжения, выходы которых подключены на входы первого блока вычитания, а второй вход второго измерителя напряжения подключен к выходу прерывателя и через элемент НЕ к второму входу первого измерителя напряжения, выход которого подключен на первый вход второго блока вычитания, который своим выходом соединен с первыми входами блока индикации и элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика минимального напряжения, а его выход через триггер — c вторым входом блока индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, в него введены два интегратора, три ключа, нуль-орган, компаратор и элемент памяти, причем выход датчика тока соединен с входом нуль-органа, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, и с входом первого ин- со тегратора, выход которого зашунтирован вторым ключом и подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к выходу ва- датчика номинального тока, выход первого блока вычитания через первый ключ соединен с входом второго интегратора,выход которого зашунтирован третьим ключом и подключен через элемент памяти на второй вход второ- го. блока вычитания,а управляющие входы второго и третьего ключей и элемента памяти подключены к выходу ,компаратора.

Изобретение относится к электро= технике и может быть использовано при эксплуатации и испытаниях химических источников тока, применяемых, например, для рудничных аккумуляторных электровозов.

Известно устройство для контроля степени заряженности химического источника тока, состоящего из двух последовательно включенных секций аккумуляторов, по величине внутреннего сопротивления секций. С помощью измерителей напряжений и токов, суммирующих трансформаторов, ключей и блока управления при поочередном подключении к нагрузке каждой секции батареи вычисляют отношение среднедействующего напряжения к сумме токов от каждой секции, которое принимают за величину, пропорциональную внутреннему сопротивлению батареи, и по нему судят о степени заряженности всей батареи fl) .

Недостатками устройства являются малая точность измерений из-за неидентичности характеристик отдельных секций батареи, абсолютное равенство ЭДС и напряжений которых практически маловероятно, а также невозможность его применения для работы с одной несекционированной батареей.

Известно также устройство для контроля состояния аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда, в котором напряжение нагруженной аккумуляторной батареи сравнивают с эталонным напряжением, равным разности между заданной минимальной ЭДС батареи и напряжением, пропорцио-. нальным току разряда. Снижение напряжения аккумуляторной батареи ниже эталонного. регистрируется индикато.ром, который сигнализирует о том, что батарея неснособна отдать в нагрузку требуемую мощность (2), Недостатками устройства являются низкая точность контроля, поскольку не учитывается вариация внутреннего сопротивления батареи ЭДС от величины снятой, емкости, а также отсутствие количественной оценки состояния заряженности батареи (дается лишь качественная оценка: заряжен или разряжен).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее последовательно включенные в цени батарей датчик тока, прерыватель и нагрузку, задатчик номинального тока, параллельно. подключенные к батарее два измерителя напряжения, выходы которых подключены на входы первого блока вычитания, а второй вход второго измеригеля напряжения подключен к выходу прерывателя и через элемент НЕ

Цель изобретения — повышение надежности контроля устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно включенные в цепи батарей датчик тока, прерыватель и нагрузку, задатчик номинального тока, параллельно подключенные к батарее два измерителя напряжения, выхо,—

35 д которых подключены на вход перво. го блока вычитания, а второй вход второго измерителя напряжения подключен к выходу прерывателя и через элемент НЕ к второму входу первого

40 измерителя напряжения, выход которого подключен на первый вход второго блока вычитания, который своим выходом соединен с первыми входами блока индикации и элемента сравне45 ния, второй вход которого соединен с выходом задатчика минимального напряжения, а его выход через триггер с вторым входом блока индикации, введены два интегратора, три ключа, нуль-орган, компаратор и элемент памяти, причем выход датчика. тока соединен с входом нуль-органа, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, и с входом первого интегратора, выход которого зашунтирован вторым ключом и подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к выходу задатчика номинального тока, выход первого блока вычи60 тания через первый ключ соединен с входом второго интегратора, выход которого зашунтирован третьим ключом и подключен через элемент памяти на второй вход второго блока вы- у читания, а управляющие входы второ5

25 к второму входу первого измерителя напряжения, выход которого подключен на первый вход второго блока вычитания, который своим выходом соединен с первыми входами блока индикации и элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика минимального напряжения, а его выход через триггер — с вторым входом блока индикации (3J.

Недостатком известного устройства является ограниченная надежность работы из-за наличия в схеме блоков, которые выполняют функции деления и умножения значений параметров батареи прямым способом. Поэтому в случаях, когда разрядный ток уменьшают (или он уменьшается) вплоть до нуля (например, при движении электровоза под уклон), устройство либо проявляет неустойчивость в работе и выдает ошибочную информацию, либо вообще теряет работоспособность, что затрудняет контроль состояния аккумуляторной батареи при таких режимах работы.

1115141

KZK< (Š— П ) го и третьего ключей и элемента памя ти подключены к выходу компаратора.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит аккумуляторную батарею 1, датчик 2 тока, прерыватель 3, нагрузку 4, первый и второй измерители 5 н 6 напряжения, элемент НЕ 7, первый блок 8 вычитания, первый йнтегратор 9, первый ключ 10, нуль-орган 11, второй интегратор 12, задатчик 13 номинального тока, компаратор 14, второй и третий ключи 15 и 16, элемент 17 памяти, второй блок 18 вычитания, задатчик 19 минимального напряжения, элемент 20 сравнения, триггер 21 и блок 22 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Аккумуляторная батарея 1 через датчик 2 тока и прерыватель 3 (например, тиристорный преобразователь) импульсно разряжается на нагрузку 4.

В интервалы времени, когда прерыватель 3 разомкнут, первый измеритель

5 напряжения фиксирует величину ЭДС батареи, а в интервалы времени, когда прерыватель 3 замкнут, батарея подключена к нагрузке и второй измеритель 6 напряжения фиксирует величину напряжения нагруженной батареи. (В качестве измерителей напряжения могут быть использованы, например, схемы выборки и хранения, емкостные накопители к др.). Управление измерителями напряжения осуществляется выходным напряжением с прерывателем 3, причем на первый измеритель (фиксирующий ЭДС) сигнал воздействует через элемент HE 7, а на второй (фиксирующий напряжение батареи) непосредственно. Сигналы, пропорциональные ЭДС и напряжению батареи, поступают в блок 8 вычитания, где на каждом цикле коммутации батареи определяется падение напряжения на внутреннем сопротивлении батареи.

Сигнал, пропорциональный среднезарядному за период коммутации току, поступает на интегратор 9, выходное напряжение которого измеряется по линейному закону и равно

К1К 31

Где К вЂ” коэффициент передачи датчика

1 тока;

К - коэффициент передачи инте3 гратора;

I — ток разряда батареи)

t — время.

Сигнал, пропорциональный разности

ЭДС и напряжению через ключ 10, замыкаемый при токах разряда, отличных от нуля, поступает на интегратор 12, выходное напряжение которого равно

40 где К вЂ” коэффициент передачи измери2 телей напряжения;

Е и U- соответственно ЭДС и напряжение батареи;

К К вЂ” коэффициент передачи инте3 гратора.

При равенстве напряжения, пропорционального номинальному току разряда, которое поступает с задатчика 13, и выходного напряжения инте- гратора 9 (U,= К1?„) компаратор 14 в моменты времени = ")н.1 выдает сигнал, с приходом которого ключи 15 и

16 замыкаются, а элемент 17 памяти осуществляет фиксацию текущего напряжения, поступающего с интегратора 12„ которое равно

Е

Ч 2 1Н= KIIHr

При каждом замыкании ключей 15 и 16 напряжение с выходов интеграторов 9 и 12 сбрасывается в нуль и после очередных измерений параметров батареи (Е, U и 1) операции интегрирования повторяются в последующих периодах коммутации, т.е. на выходах обоих интеграторов формируются пилообразные напряжения, причем максимальное значение с выхода интегратора 12 запоминается элементом 17 памяти.

В блоке 18 вычитания из сигнала,. пропорционального ЭДС батареи, вычитается сигнал, пропорциональный падению напряжения на внутреннем сопротивлении батареи при номинальном токе разряда. Полученный после вычитания сигнал соответствует текущему значению напряжения батареи в предполагаемом номинальном режиме разряда

Š— U

Пч К2 (E И)

Сравнение этого напряжения с напряжением, минимально допустимым при номинальном режиме разряда и задаваемым задатчиком 19, осуществляется в элементе 20 сравнения

0, » П„ ;„, При снижении контролируемого напряжения батареи ниже заданного уровня сигнал рассогласования напряжений через триггер 21 управляет световым или звуковым сигнализатором блока 22 индикации, который выдает информацию как о предельном разрядном состоянии аккумуляторной батареи, так и о текущем значении напряжения батареи в предполагаемом номинальном режиме разряда.

Таким образом, независимо от ве-. личины тока разряда в устройстве постоянно сохраняется информация как об измеренной ЭДС, когда батарея отключена от нагрузки, так и информация о напряжении батареи при пос1115141

Составитель В.Оглоблев

Редактор О.Юрковецкая Техред M.Тепер Корректор Г.Решетник

Заказ 6783/40..Тираж б82 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

3, 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная,4 леднем цикле ее нагружения, сохраняемая элементом памяти даже при последующем длительном отключении батареи от нагрузки.

Следовательно, в предлагаемом устройстве осуществляется более надежный контроль за зарядным состоянием аккумуляторной батареи, поскольку оно сохраняет работоспособность и выдает устойчивую информацию на всем диапазоне изменения токов разряда и продолжительностей включения.

Повышение надежности контроля состояния аккумуляторной батареи позволяет увеличить срок службы составляющих ее аккумуляторов, а также повысить точность количественной оценки энергоресурса аккумуляторной ба тареи.