Устройство для контроля емкости аккумуляторной батареи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЗЩЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик но997145 (6т)Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 190581 (21)3286793/24-07 с присоединением заявки No—

f51}М. Ка.з

H 01 М )10/48, Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 150 83. Бюллетень М 6

-(зз} УДК (088 ° 8) Дата опубликования описания 150283 (72) Авторы изобретения

А,А.Áàëàttåâñêèé и Г.И.Друбачевскнй

Ордена Трудового Красного Знамени Московс и автомобильно-дорожный институт

P3) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ КОНТРОЛЯ ЕМКОСТИ

АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Изобретение относится к системам контроля электрических параметров аккумуляторных батарей и может найти применение на транспортных средствах с автономным питанием от аккумуляторных батарей. Преимущественно изобретение может быть использовано на электромобилях.

Кроме того, оно может найти применение при контроле работоспособности аккумуляторных батарей, исполь-. зуемых на.транспортных средствах для запуска двигателя внутреннего схорания.

Известно устройство для определе" ния степени заряженности тяговОй аккумуляторной батареи, содержащее токовое. реле, обмотка которого вклю чена. в силовую цепь аккумуляторной батареи, блок усиления постоянного тока, выполненный в виде параллель» ного ряда двухкаскадных электронных реле. Выходные каскады блока усиления соединены последовательно с батареей через первый замыкающий контакт тягового реле, а параллельно .полупроводниковым управляеьым вентилям выходных .каскадов через второй замыкающий контакт токового реле подключена резистивно-емкостная цепь гашения f„l 1.

Недостатками данного устройства являются низкая точность результата, невозможность определять допустимую продолжительность разряда при изменающемся токе. Указанные недостатки обусловлены тем, что не учитывает16 ся тепловое состояние;аккумуляторной батареи, измерение производится по току, соответствующему среднему разрядуе

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому Результату к предлагаемому является устройство для контроля степени заряженнос.ти аккумуляторной батареи, снабженное ыунтом, включенным в силовую цепь аккумуляторной батарей: усилителем, сигнал которого подается.на блок нелинейности, запрограммированный серией графиков, выражасцих за» висщаость емкости от токе при !раз« личных температурах, соединенных с блоком нелинейности, запрограммированньм зависимостью минимальной емкости от температуры, сигналы с этого блока подаются на блок вычитания, терморезистором, установленным в акЗО кумуляторе, сигнал которого подается

997145

65 на оба блока нелинейности; блоком интегрирующего сумматора, сигнал на который подается с усилителя, а снимается на блок вычитания, сигнал с которого подается на блок сигнализации (2)

Однако известное устройство характеризуется недостаточной точностью измерения, недостаточной информативностью, его сложностью и ограниченным применением. 10

Указанные недостатки обусловлены тем, что отсутствует элемент, учитывающий влияние предшествующего тока разряда на емкость, показывающим органом служит индикаторная лампочка, а не 1 стрелочный или цифровой прибор, в качестве интегрирующего сумматора используется цифровой счетчик, блок преобразователя напряжения в частоту,аналоговый преобразователь цифрового кода 2О в напряжение. Данное устройство может " работать только в качестве индикатора г показывающего состояние аккумуляторной батареи в автомобиле.

Целью изобретения является повыше- 25 ние точности измерения и получение информативности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее шунт в силовой цепи аккумуляторной бата-. реи, последовательно соединенные блок усилителя, блок интегрирующего сумматора и терморезистор, установ-. ленный в аккумулятор, и подсоединен. ный к нему блок нелинейности, выход которого вместе с выходом блока интегрирующего сумматора подсоединен к блоку вычитания, введены два блока возведения в степень, блок умножения и регистрирующий блок, вход которого подключен к выходу блока 4() умножения, вход первого блока возведения в степень соединен с выходом усилителя, а выход его — с входом интегрирующего сумматора, вход второго блока возведения .в степень 45 подключен к выходу усилителя, а выход его — ко входу блока умножения.

На чертеже изображено устройство, общий вид

Устройство содержит силовую цепь аккумуляторной батареи 1, шунт 2, включенный в силовую цепь, усилитель

3, на который подается сигнал с шунтау первый блок 4 возведения в сте пень, включенный посЛе усилителя; второй блок 5 возведения в степень") включенный между усилителем.и блоком умножения; интегрирующий сумматор 6, включенный последовательно блоку возведения в степеньу терморезистор 7, расположенный в акку- муляторе; блок 8 нелинейности, расположенный после терморезисторау блок 9 вычитания, на который подается сигнал с блока нелинейности и интегрирующего сумматора; блок 10 умножения; регистрируниаий блок 11, на который подается сигнал с блока умножения.

Устройство работает следующим образом.

В общем виде емкость аккумуляторной батареи равна

С"- 1(3Т, (e) где i = ток;

С: — продолжительность разряда.

Емкость, которую может отдать аккумуляторная батарея, зависит от большого числа факторов, основными из которых являются ток разряда, температура электролита и состояние аккумуляторной батареи на данный момент времени, т.е. продолжительности условий и режимов предшествующего разряда.

При постоянном токе разряда емкость, которую может отдать полностью заряженная аккумуляторная батарея, определяется по формуле с= д 34-и (2) где A — емкостной коэффициент, зависящий от конструктивных параметров аккумулятора и температуры электролита; и — постоянный: коэффициент.

Под номинальной емкостью подразумевают;:, емкость, которую может отдать полностью заряженная аккумуляторная батарея при определенной температуре в номинальном токе разряда (Эц).

В данном случае эа номинальную емкость принята емкость 5-часового режима разряда (С„) токомЗ„при температуре электролита +25 С.

Применив формулу (2), получим выражение номинальной емкости:

С„Л:)„" " (3)

Если предшествующий разряд проводился номинальным током,то остаточную емкость можно определить по уравнению

СQc,= Ñ„-Э„-„, ($)

При изменяющемся токе предшествующего разряда применение уравнения (4) недопустимо.

В предлагаемом устройстве емкость, снимаемая с батареи изменяющимся током, приводится к емкости, снимае= мой номинальным током с помощью коэф« фициента К„, который как установлено является постоянным для данных условий эксплуатации и состояния батареи: < Си ум где С; — емкость, снятая током 1.

Снятая с батареи емкость, приведен ная к номинальному режиму, с учетом выражений . (1) и (5) равна

С„= К„.1а-.=э „ Р аС. () о

5 997145 6

Остаточная емкость в номинальной режиме с учетом выражений (3) и (6) имеет внд ьи -н

Состссн-> Х1 67 (} о

5 . Так как емкость, которую может отдать аккумуляторная батарея, зависит от тока разряда, та..остаточная емкость в зависимости от тока разряда равна . — с

С . и = ("" (А-У4"aZ) (8)

Ост К ° о

1 где i — ток, при котором можно снять с аккумуляторной батареи емкость Сост-. ост„-. при прохождейии тока по силовой (5 цепи аккумуляторной батареи 1 на шунте 2 происходит падение напряжения, пропорциональное этому току, которое усиливается усилителем 3.

Полученный сигнал,- пропорциональный току, подается одновременно,воба 4 и 5 блока возведения в степень.

В первом блоке 4 значение тока возводится в степень и а во втором блоке

5 значение тока возводится в степень п-1.

С блока 4 ток, возведенный в степень и, подается в иитегрирующий сую атор 6, где происходит интегрирование тока по времени и накопление результата интегрирования. Накопленный результат, пропорциональный сня.той с аккумуляторной батареи емкости,. подается на первый вход блока вычитания 9.

С установленного в аккумуляторной батарее терморезистора. 7 сигнал, про» пороциональный температуре электролита, подается на блок нелинейности

8, запрограммированный зависимостью емкостного коэффициента A от темпера-40 туры. С блока 8 сигнал, пропорциональный емкостному коэффициенту при дан- . ной температуре, подается на второй вход блока вычитания 9.

:. В блоке 9 происходит вычитание . сигнала с блока 6 из сигнала с блока 8. В результате этого получаем сигнал, пропорциональный остаточной емкости аккумуляторной батареи.

Результат, полученный в бло,ке 9, 50 поступает на первый вход блока умножения 10, на второй вход которого поступает сигнал с блока 5, пропорцнональный току, возведенному в степень, n-l.

В результате умножения на выходе блока 10..получается сигнал, пропорциональный остаточной емкости, которую можно получить с аккумуляторной

;батареи при разряде ее током протеt кающим .по силовой цепи. Этот сигнал поступает на вход регистрирующего блока 11, Угол отклонения стрелки регистрирующего блока пропорционален емкости, которую можно получить с ак-, кумуляторной батареи при данном токе силовой цепи.

Таким образом, получаемая информация о величийе остаточной емкости, обеспечивает своевременное обслуживание аккумуляторной батареи, повьнаает их срок службы, коэФФициент выхода на линию транспортных средств с автономным питанием от аккумуляторных батарей, а также повышает безопасность движения в городских-условиях.

Формула изобретения

Устройство для контроля емкости аккумуляторной батареи, содержащее, шунт в силовой цепи аккумуляторной батареи, последовательно соединенйыв блок усилителя, блок интегрирующего сумматора и терморезистор, установлен- . ный в аккумуляторе, и подсоединенный к нему блок нелинейности, выход которого вместе с выходом блока интегри« рующего сумматора подсоединен к блоку вычитания, о т л и ч а ю щ е еся тем, что с целью повышения точ« ности измерения и увеличения информативности, в него введены два блока возведения в степень, блок умножения и регистрирующий блок, вход которого подключен к выходу блока умножения, вход перэого блока возведения в степень соединен с выходом усилителя, а выход-со входом интегрирующего сумматора, вход второго блока возведения в степень подключен к выходу усили-. теля, а выход его-ко входу блока умножения.

Источники ннФормации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 457128, Ыл. Н 01 М 10/48, 1972.

2. Патент СССР 9 539545, кл, Н 01 И 10/48, 1976.

Составитель И.Найдина

Редактор М.Дылын Техред Т.Маточка Корректор, М.демчик

Эаказ 946/72 Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4