Устройство для контроля степени заряженности аккумуляторной батареи

 

батю т о

gr. Q ч м

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ц 539545

Союз СоеетскихСоциалистическин

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (51) М. Кл. Н 01М 10/48 (22) Заявлено 17.10.74 (21) 2067841/07 (23) Приоритет — (32) 11.01.74 (31) А245/74 (33) Австрия

Опубликовано 15.12.76. Бюллетень № 46

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.355.1 (088.8) Дата опубликования описания 21.01.77 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Леопольд Юнгфер, Дитер Каучич и Рихард Вебер (Австрия) Иностранная фирма

Аккумуляторенфабрик Д-р Леопольд Юнгфер (Австрия) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ ЗАРЯЖЕННОСТИ

АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Изобретение касается проблемы контроля и сохранения работоспособности аккумуляторых батарей, используемых на транспортных средствах для запуска двигателей внутреннего сгорания, а также для питания потребителей.

Известно устройство для контроля состояния заряженности аккумуляторной батареи и переключения ее с заряда на разряд с помощью реверсивного счетчика ампер-часов с учетом к. п.д. заряда аккумуляторной батареи (1).

Кроме того, известно устройство для контроля емкости аккумуляторной батареи, состоящее из интегрирующего счетчика ампер-часов, фотосчитывающего элемента и шунта, включенного в цепь батареи, причем выход фотосчитывающего элемента этого устройства соединен через формирователь импульсов с реверсивным счетчиком, управляемым переключающим блоком, подсоединенным к шунту (2).

Известно также устройство для контроля емкости аккумуляторной батареи, включающее цифровой реверсивный счетчик и связанный с ним преобразователь частоты, регистрирующий ток разряда и ток саморазряда батареи (3).

Однако такие устройства не обеспечивают необходимой точности KOIHTðîëÿ, так как измеряемые этими устройствами параметры батареи нелинейно связаны со степенью ее за5 ряженности и зависят от таких факторов как температура, величина разрядного тока от напряжения аккумуляторной батареи и т. д.

С целью повышения точности контроля, предлагаемое устройство снабжено двумя вы10 числительными блоками, один из которых запрограммирован серией графиков, выражающих зависимость ампер-часовой отдачи батареи в зависимости от тока разряда и температуры, а второй — зависимость Q мин. раб.=

15 f(t ), причем первый блок подключен по одному входу к усилителю, по второ му входу— к термодатчику батареи, а по выходу через второй вычислHTBJIBHbIH блок, соединенный с термодатчиком, ко второму входу блока орав20 нения.

При этом, к выходу блока сравнения подсоединен блок сигнализации.

На фиг. 1 приведены температурозависимые характеристики а. ч.=f(a) свинцового

25 аккумулятора, в процентах номинальной емкости (С„) батареи; на фиг. 2 — зависимость от температуры для стартерной батареи минимального количества ампер-часов, требуе539545

55 оо

65 мых для обеспечения запуска двигателя, выраженная в процентах от номинальной емкости батареи (Сн); на фиг. 3 — блок-схема предлагаемого устройства.

Как видно из характеристик, показанных на фиг. 1, отбираемое от батареи количество ампер-часов уменьшается с увеличением разрядного тока и уменьшением температуры.

Из фиг. 2 следует, что при уменьшении температуры, для обеспечения зажигания двигателя, выраженная в процентах от номинальной емкости батареи величина минимальной емкости запуска возрастает.

На фиг. 3 показана стартерная батарея 1, в токовой цепи 2 которой включен низкоомный резистор 3, с которого снимается напряжение, подаваемое к измерительному усилителю 4. Выходное напряжение измерительного усилителя 4 подается на вход преобразователя напряжение — частота 5, который вырабатывает импульсы с частотой следования, про по рциональной подаваемому на вход значению напряжения. Преобразователь 5, который может быть выполнен по обычной схеме, имеет регулирующий орган 6, с помощью кото рого в зависимости от заурядного фактора (к.п.д.) батареи 1 выходная частота преобразователя при заряде аккумулятора несколько отличается от таковой при разряде. Выходная линия 7 преобразователя 5 подключена к входу схемы — ИЛИ 8, на второй вход которой подается сигнал импульсного генератора 9, частота следования импульсов которого регулируется с помощью второго регулирующего органа 10. В случае, когда исчезает входное напряжение преобразователя 5, импульсным генератором 9 вырабатывается последовательность импульсов регулируемой частоты, которая с помощью регулирующего органа

10 устанавливается такой, что скорость саморазряда батареи, которая не вызвала бы достаточного для срабатывания преобразователя 5 падения напряжения на резисторе 3, учитывается схемой — ИЛИ 8, Выходное напряжение схемы ИЛИ 8 подается на счетный вход 11 цифрового счетчика 12, который служит интегратором и выполнен, например, в виде реверсивного четырехдекадного счетчика. Этот счетчик работает в прямом направлении при заряде, и в обратном направлении — п ри раз ряде, так что о н выдает и накапливает цифровой выходной сигнал, который указывает результатирующнй отбор — количество ампер-часов, исходя из заданного полного за ряднюго состояния,Для управления счетчиком 12 в зависимости от режима заряда или разряда к его управляющему входу 13 подключен сравнивающий блок 14, который управляется в зависимости от знака выходного напряжения измерительного усилителя 4.

На выходе цифрового счетчика 12 находится цифро-аналоговый преобразователь 15, который вырабатывает аналоговое напряжение, соответствующее цифровому значению этого счетчика. Это напряжение имеет при полном заряде батареи 1 значение, равное нулю и увеличивается с увеличением разряда.

Далее к измерительному усилителю 4 подключен вычислительный блок 16 нагрузочной кривой, запрограммированной согласно изображенной на фиг. 1 связи разрядного тока, температуры и ампер-часов, и управляется с одной сто роны, на входе 17 от измерительного усилителя в соответствии с разрядным током, а с другой стороны — на входе 18 от температурного датчика 19 в батарее 1 в соответствии с ее температурой, так что на выходе 20 вырабатывается аналоговое напряжение, кото рое указывает при соответствующем раз рядном токе и действующей температуре отбираемое количество ампер-часов. Как показано на фиг. 3 штрихпунктирной линией, выход

20 вычислительного блока нагрузочных кривых 16 подключен к входу 21 сравнивающего устройства 22, на другой вход 23 которого подводится аналоговое напряжение цифровоаналогового преобразователя 15. В этом случае сравнивающее устройство 22 может быть использовано как индикаторный прибор, который образует разность напряжений на входах 21 и 23. Напряжение, подаваемое на вход

21 показывает, количество ампер-часов, которое может быть отобрано от батареи 1 при данном разрядном токе и действующей температуре с учетом нелинейной характеристики батареи. Напряжение, подаваемое на вход 23 показывает, ка кое количество амперчасов, исходя из заданного полного зарядного тока, уже было отобрано, Таким образом, разностное напряжение показывает, какое количество ампер-часов еще может быть o tîáðàaî при данном зарядном состоянии батареи, при соответствующем разрядном токе и при действующей температуре.

Шкала индикаторного прибора может быть проградуирована непосредственно в ампер-часах (а. ч.) или в процентах от номинальной емкости батареи 1, а прибор на электрофицированных транспортных средствах можно применять с тяговой батареей, аналогично применению бензомера на машинах с двигателем внутреннего сгорания.

Для того, чтобы получить данные о том, располагает ли зарядное состояние батареи

1 при данной действующей температуре необходимым количеством ампер-часов, согласно другому варианту, который предпочтителен, сигнал с выхода 20 вычислительного. блока для нагрузочной кривой 16, как показано на фиг. 3 сплошными линиями, подводится на один вход 24 корректирующего вычислительного устройства 25 кривой, которая запрограммирована согласно характеристике на фиг. 2, в соответствии с соотношением минимальной потребности ампер-часов для запуска двигателя и температуры, а к второму входу 26 подводится сигнал от датчика температуры 19. Аналоговый сигнал с выхода 27 этого корректирующего вычислительного устройства поступает на вход 21 сравнивающего

539545

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

35 1. Авторское свидетельство СССР № 118532, М Кл. Н 01М 45/04, 1959 г.

2. Автопское свидетельство СССР № 312332, М. Кл Н 01М 45/06, 1971 r.

3. Авторское свидетельство СССР ¹ 335756, 40 М, Кл. Н 01М 45/04, 1972 г. устройства 22, на другой вход которого снова поступает сигнал от преобразователя 15. К выходу сравнивающего устройства 22 подсоединена релаксационная схема 28, которая срабатывает всякий раз, когда сигнал сравнения равен нулю или меньше нуля, и вырабатывает выходной сигнал, который подводится к индикатору 29 и IKoiTolpbIH может выдавать, например, оптический или акустический сигнал.

Описанное выше устройство с успехом можно применять, например, на машинах в соединении со стартерной батареей, для того, чтобы в случае опасности выдать водителю сигнал о том, что во время разряда батареи на внешние нагрузки она разряжается настолько, что возможность зажигания двигателя ставится под сомнение. Характеристика, обработанная в корректирующем вычислительном устройстве 25, согласно фиг. 2, указывает, какой наименьший процент от номинальной емкости батареи 1 при данной температуре еще в ней имеется в распоряжении для надежного зажигания. Эта характеристика определяется опытным путем. Относительно напряжений, подаваемых на входы 24 и 26, выходное напряжение корректирующего вычислительного устройства 25 указывает, какое количество ампер-часов батареи 1 при действующей температуре и данном разрядном токе может быть отобрано вплоть до достижения остаточной емкости, еще обеспечивающей зажигание. При равновесии сигналов на входах 21 и 23 сравнивающего устройства доститается эта остаточная емкость, а индикатор устанавливается в положение, указывающее на то, что во время простоя батареи она недолжна разряжаться на различные нагрузки, если должна быть обеспечена стартерная способность транспортных средств.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля степени за ряженности аккумуляторной батареи, содержа5 щее датчик тока в цепи батареи, подключенный через усилитель, преобразователь нап ряжения в частоту, с регулирующим органом. учитывающим к. п. д. за ряда, и схему ИЛИ к реверсивному счетчику ампер-часов, блок

10 сравнения, один вход которого связан через цифро-аналоговый преобразователь с выходом реверсивного счетчика, генератор импульсов, пропорциональных току саморазряда батареи, связанный со вторым входом схемы

15 ИЛИ, и термодатчик, размещенный в батарее, отл ичающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, устройство снабжено двумя вычислительными блоками, один из которых запрограммирован серией

20 графиков, выражающих зависимость амперчасовой отдачи батареи в зависимости от тока разряда и температуры, а второй — зависимость Q„„„.ð, =,f/t /, причем первый блок подключен по одному входу к усилителю, по

25 второму входу — к термодатчику батареи, а по выходу через второй вычислительный блок, соединенный с термодатчиком, ко второму входу блока сравнения.

2. Устройства по п. 1, отличающееся

30 тем, что к выходу блока сравнения подсоединен блок сигнализации.

Редактор Н. Каменская

Составитель И. Найдина

Техред Л. Гладкова

Корректор Е, Хмелева

Заказ 2886/2 Изд. М 1906 Тираж 963 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2