Устройство для контроля степени заряда аккумуляторной батареи

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам контроля степени заряда аккумуляторной батареи (АБ), и может быть использовано в качестве автономного устройства для измерения электрической энергии заряда и разряда АБ, устанавливаемых, например, на электронно-тр анс пор тных машинах. Цель изобретения - повышение точности контроля путем учета изменения ее энергоемкости АБ в зависимости от одновременного изменения температуры электролита и величины разрядного тока. Дпя достижения поставленной цели в устройство, содержащее датчики 1 тока, 2 напряжения и 3 температуры электролита, аналого-цифровой преобразователь 4, блок 7 постоянной памяти, коммутатор 10 и реверсивный счетчик 16, дополнительно введены аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, блоки 8 и 9 постоянной памяти, коммутатор 11, сумматоры 12 и I3, накапливающий сумматор 14, дешифратор 15 и синхрогенератор 17. Изобретение позволяет за счет автоматического учета изменения энергоемкости АБ в зависимости от изменения температуры электролита и величины разрядного тока более точно контролировать степень заряда и судить о количестве электрической энергии, которую может выделить АБ в процессе разряда. 2 ил. Q . СО ел ьо со 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4063779/24-21 (22) 17.02.86 (46) 15.11,87. Бюл. М 42 (71) Ульяновский политехнический институт (72) N.Â.Èoèñååâ и А,А.Смагин (53) 621.317.38(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1314272, кл. G 01 R 11/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1291884, кл. G 01 R 11/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ

ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам контроля степени заряда аккумуляторной батареи (AS), и может быть использовано в качестве автономного устройства для измерения электрической энергии заряда и разряда

АБ, устанавливаемых, например, на электронно-транспортных машинах.

Цель изобретения — повышение точности контроля путем учета изменения ее

ÄÄSUÄÄ 1352376 А1 энергоемкости Ab в зависимости от одновременного изменения температуры электролита и величины разрядного тока. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее датчики 1 тока, 2 напряжения и 3 температуры электролита, аналого-цифровой преобразователь 4, блок 7 постоянной памяти, коммутатор 10 и реверсивный счетчик 16, дополнительно введены аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, блоки 8 и 9 постоянной памяти, коммутатор 11, сумматоры 12 и 13, накапливающий сумматор 14, дешифратор

15 и синхрогенератор 17. Изобретение позволяет sa счет автоматического учета изменения энергоемкости АБ в зависимости от изменения температуры электролита и величины разрядного тока более точно контролировать степень заряда и судить о количестве электрической энергии, которую может выделить АБ в процессе разряда.

2 ил.

1 13523

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам контроля степени заряда аккумуляторной батареи, и может быть использовано в качестве автономного о устройства для измерения электрической энергии зарядя и разряда аккумуляторных батарей, устанавливаемых, например на электротранспортных маэ

10 шинах.

Целью изобретения является повышение точности контроля степени заряда батареи за счет учета изменения ее энергоемкости в зависимости от:— одновременного изменения температу15 ры электролита и величины разрядного тока.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы выходных сигналов синхрогенератора.

Устройство содержит датчики 1 тока, 2 напряжения и 3 температуры электролита, три аналого-цифровых преобразователя 4, 5 и 6, три блока

7, 8 и 9 постоянной памяти, два коммутатора 10 и 11, два сумматора 12 и 13, накапливающий сумматор 14, дешифратор 15, реверсивный счетчик

16 и синхрогенератор 17.

Выход датчика 1 соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя 5, имеющего разрядность выходного кода, например, 9 битов, причем старший, т.е. знаковый бит, име- д5 ет значение "0" при положительном входном напряжении и "1" при отрицательном, выход датчика 2 соединен с входом третьего аналого-цифрового преобразователя 6, имеющего логариф- 40 мическую характеристику преобразования и разрядность выходного кода, равную, например, 8 битов, выход датчика 3 соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя 45

4, выходной код которого имеет разрядность, например, 8 битов, выход преобразователя 4 соединен с адресным входом второго блока 8 постоянной памяти, имеющего разрядность выходных 5р данных, например, 8 битов, выход которого соединен с первым входом первого,сумматора 12, к второму входу которого подключен выход третьего преобразователя: 6, выход первого преобразователя 4 соединен с адресным входом первого блока 7 постоянной памяти, имеющего разрядность выходных данных, например, 8 битов, 76 г выход которого соединен с входом второго коммутатора 11, состоящего, например, из восьми элементов И, первые входы которых соединены с выходами блока 7 постоянной памяти, а вторые — соединены между собой и подключены к знаковому разряду преобразователя 5, выход сумматора 12 соединен с первым входом второго сумматора 13, к второму входу которого подключен выход коммутатора ll вьгход сумматора 13 соединен с адресным входом третьего блока 9 постоянной памяти, имеющего девятиразрядную адресную шину и разрядность выходных данных, например, 8 битов, выход блока 9"соединен с входом накапливающего сумматора 14, выход которого соединен с входом дешифратора 15, выход которого соединен с входом установки в "0" накапливающего сумматора 14 и с входом первого коммутатора

10, первый переключаемый выход которого соединен с суммирующим входом, а второй — с вычитающим входом реверсивного счетчика 16, первый выход синхрогенератора 17 соединен с управляющими входами преобразователей

4, 5 и 6, а второй выход — с управляющими входами сумматоров 12 и 13, выход знакового разряда преобразователя 5, соединенный со старшим разрядом адресного входа блока 8 постоянной памяти, соединен также с управляющими цходами коммутаторов 10 и 11.

При разряде аккумуляторной бата-. реи, количество электрической энер- гии, полученной ею, определяется следующим выражением:

Э>= I k U Х>.dtQk;V,.I dt;, =0 где k — коэффициент пропорциональности; — напряжение на зажимах батареи;

I>„ - ток заряда;

at,. — приращение времени заряда.

Выражение для электрической мощности P=k-U -I можно представить в

1 виде:

P=k -U. Х,=ехр ln(k U.l>)=

=exp(in U+ln(kI>)j .

Тогда

Эр=Е. ехр(1п U;+ln(k I>,.)) .4т, .

2376

1+gnj

---- U dt =Q К

P !

=О

1+of Т; — — -! U -dt

/ 5-! ! э,=1к.

25!!

=Q exp 1n э=о

55

3 135

При разряде аккумуляторной батареи величина ее энергоемкости зависит от температуры электролита и величины разрядного тока следующим образом:

1+0/ T! (К,.-- — - U; j.gt..,,=,> ехр(1n(К, (1+

? р, !

+olT ) +lnI р! +In U! 5 Л р э где К, — постоянный коэффициент; — температурный коэффициент;

T; — текущая температура;

I« — текущий ток; — постоянная (для свинцовокислотных аккумуляторов

p=1,4).

Устройство работает следующим образом.

При заряде - аккумуляторной батареи напряжение с выхода датчика 1 тока, пропорциональное току заряда

I > и имеющее положительную полярность, поступает на вход второго аналого-цифрового преобразователя 5, выходной девятиразрядный код которого подается на адресный вход второго блока 8 постоянной памяти емкостью

2 =512 восьмиразрядных ячеек. Адресное пространство блока 8 разделено на два адресных поля емкостью по

256 ячеек каждое. Во время заряда знаковый разряд выходного кода преобразователя 5 имеет значение "0", по которому второй коммутатор 11 выдает нулевой код, а первый коммутатор 10 соединяет выход дешифратора 15 с суммирующим входом "+1" реверсивного счетчика 16 и поэтому в блоке 8 выбираются ячейки с адресами 0-255, в которых хранятся рассчитанные заранее

256 значений

a„„„<1n(k I ) < a„„, где a„«-а„ „, — диапазон возможных изменений: величины

,(1;.I ).

Одновременно сигн !л с выхода датчика 2 напряжения, пропорциональный напряжению на зажимах аккумулятора, подается на вход третьего аналогоцифрового преобразователя 6, на выходе которого образуется восьмиразрядный код, пропорциональный величине 1nU. Работой преобразователей 4, 5 и 6 управляет синхрогенератор 17.

Сигнал, разрешающий преобразование, соответствует высокому уровню выходного сигнала П (фиг. 2). После окончания цикла преобразования по заднему фронту сигнала П синхрогенератор

17 вырабатывает сигнал С, по которому происходит сложение данных в сумматорах 12 и 13. Данные с выходов блока 8 и преобразователя 6 поступают на первый и второй входы сумматора 12, выходной девятиразрядный код которого, равный сумме 1n(l-. I>)+

+1nU подается на первый вход второ- . го сумматора 13, на второй вход которого подается нулевой код с выхода коммутатора Il. С выхода сумматора

3 девятиразрядный код, равный в этом случае также 1n(k I>)+1nU, подается на адресный вход третьего блока 9 постоянной памяти емкостью 2

=512 восьмиразрядных ячеек, на выходе которого будет цифровой код, пропорциональный величине

exp(1n(k I >)+1nUj=kI .U.

Восьмиразрядный двоичный код, пропорциональный величин k Х П по) дается на вход накапливающего сумматора 14. В момент появления в сумматоре 14 двоичного кода, соответствующего единице затраченной на заряд электрической энергии, дешифратор 15 выдает сигнал, который, пройдя через коммутатор 10 на вход "+1" реверсивного счетчика 16, увеличивает его показания на единицу и одновременно подается на обнуление накапливающего сумматора 14.

При разряде аккумуляторной бата45 реи выходное напряжение датчика 1 тока имеет отрицательную полярность, поэтому знаковый разряд преобразователя 5 имеет значение "1", коммутатор 11 соединяет выход блока 7 памя50 ти с вторым входом сумматора 13, первый коммутатор !О соединяет выход дешифратора 15 с вычитающим вхоI! !! дом -1 реверсивного счетчика 16 и из блока 8 памяти выбираются ячейки с адресами 256-511, в которых хранятся рассчитанные заранее 256 значений:

1352376

bìèí bìàêñ диапазон aosMo>x«bn изменений величины

lnI1-Р.

Напряжение с выхода датчика 2 подается на вход преобразователя 6, выходной код которого, пропорциональный величине lnU подается на второй вход сумматора 12, на первый вход которого подается двоичный код с выхода блока 8 памяти. Одновремен- 10 но выходное напряжение с выхода датчика 3 температуры поступает на вход первого аналого-цифрового преобразователя 4, выходной восьмираэрядный код которого, пропорциональный тем- 15 пературе . электролита, подается на с адресный вход первого блока 7 памяти, в котором хранятся рассчитанные заранее 256 значений:

cÄÄ

1п(К,.(1+с(Т)) .

Цифровой код с выхода сумматора 25

12, равный сумме lnl P +lnU подается на первый вход второго сущ атора 13, на нторой вход которого через ком— .мутатор 11 подается цифровой двоичный код с выхода блока 7 памяти. 30

Выходной код сумматора 13, равный сумме 1п(К, (1+ ТЦ +1пХ +1пБ, подается на нход третьего блока 9 памяти, на выходе которого будет цифровой код, пропорциональный величине

exp/in(K, (1+с/ТЦ +1пХ +1пЯ=

1+с/Т

=К -- — = ° U о

I1

Этот код поступает на вход накапли- д0 вающего сумматора 14, с выхода которого цифровой код поступает на вход ,цешифратора 15, выходной сигнал которого, пройдя через коммутатор 10 на вычитающий вход "-1" реверсивного счетчика 16, уменьшает его показания на единицу.

Таким образом, устройство за счет автоматического учета изменения энергоемкости батареи в зависимости от изменения температуры электролита и величины разрядного тока позволяет более точно контролировать степень заряда батареи и более объективно электрической энергии, которую можетвЫцелить аккумуляторная батареяв процессе разряда.

Формула изобретения

Устройство для контроля степени заряда аккумуляторной батареи, содержащее датчики тока, напряжения и температуры, коммутатор, ренерсивный счетчик и подключенные к выходу датчика температуры последовательно соединенные аналого-цифровой преобразовательи блок постоянной памяти,, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля степени заряда аккумуляторной батареи, в него дополнительно введены второй и третий аналого-цифровые преобразователи, второй и третий блоки постоянной памяти, первый и второй сумматоры, второй коммутатор, накапливающий сумматор, дешифратор и синхрогенератор, причем вход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу датчика тока, а выход — к адресному входу второго блока постоянной памяти, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, к второму входу которого через третий аналого-цифровой преобразователь подключен выход датчика напряжения, выход первого сумматора подключен к первому входу второго .сумматора, к второму входу которого через второй коммутатор подключен выход первого блока постоянной памяти, выход второго сумматора подключен к адресному входу третьего блока постоянной памяти, выход которого через последовательно соединенные накапливающий сумматор и дешифратор подключен к входу первого коммутатора, переключаемые выходы которого подключены к суммирующему, и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход знакового разряда второго аналого-цифрового преобразователя соединен с входами управления первого и второго коммутаторов и с управляющим входом второго блока памяти, выход дешифратора соединен также с входом установки в "0" накапливающего сумматора, а синхрогенератор первым выходом соединен с управляющими входами первого, второго и третьего аналого-цифровых преобразователей, а вторым выходом — с управляющими входами первого и второго суммато— ров.

1352376

Составитель Ю.Макаревич

Редактор И.Рыбченко Техред А.Кравчук Корректор М.Максимишинец

Заказ 5561/43

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, .ул. Проектная, 4