СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 1997 года по МПК H01M10/48 G01R31/36 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к эксплуатации аккумуляторных батарей.

Известен способ определения одного из параметров внутреннего сопротивления аккумулятора активной составляющей из экспериментально установленного падения напряжения в момент подачи единичного импульса напряжения и тока импульса [1]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения параметров полного внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи путем сравнения измерений напряжения на ней и на выходе аналоговой моделирующей установки при прохождении импульсов зарядного или разрядного токов через батарею и включенный последовательно с ней безиндуктивный резистор, падение напряжения на котором подается на вход аналоговой моделирующей установки [2]
Напряжение с клемм аккумуляторной батареи подается на один из входов двухлучевого осциллографа. На второй вход осциллографа подается напряжение с выхода аналогового устройства, моделирующего эквивалентную схему математической модели аккумуляторной батареи. Изменением параметров моделирующего устройства добиваются совпадения хода обоих лучей на экране осциллографа, после чего по установленным значениям элементов моделирующей установки определяют ее передаточную функцию и производят определение составляющих полного внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи из условия равенства передаточной функции моделирующей установки и математического выражения полного внутреннего сопротивления батареи в операторной форме.

Способ этот недостаточно точен из-за субъективности оценки совпадения переходных характеристик аккумуляторной батареи и моделирующей установки.

Недостатком способа является также большое время, затрачиваемое на определение параметров внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи путем варьирования параметров передаточной функции моделирующего устройства.

Необходимость ручного регулирования моделирующего устройства и большое время определения составляющих внутреннего сопротивления исключают возможность использования данного способа в автоматизированных системах диагностики аккумуляторных батарей.

Задача изобретения повышение точности и уменьшение времени определения параметров аккумуляторной батареи.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе определения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи путем измерения напряжения и тока батареи в переходном режиме при создании в ней импульса постоянного тока согласно изобретению напряжение и ток измеряют в нескольких фиксированных моментах времени, а параметры аккумуляторной батареи определяют из системы уравнений, описывающих соотношения между напряжением и током батареи в эти моменты времени для выбранной эквивалентной цепи аккумуляторной батареи методом аппроксимации экспериментальных данных аналитическим выражением, описывающим соотношение между током и напряжением для эквивалентной цепи аккумуляторной батареи.

Сравнение предлагаемого не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие данное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена в общем виде общепринятая эквивалентная схема аккумуляторной батареи; на фиг. 2 график переходного процесса в аккумуляторной батарее при создании в ней импульса постоянного тока.

Приведенная схема аккумуляторной батареи описывается системой дифференциальных уравнений, являющихся ее математической моделью, параметры которой R_м, L, C, R_у являются параметрами батареи.

Сущность способа определения параметров аккумуляторной батареи заключается в следующем.

На аккумуляторную батарею генератором импульсов подается для определения ее параметров импульс постоянного тока. В качестве такого генератора может быть применен любой регулируемый источник тока, например, регулятор RFT (тип 3217).

Одновременно с подачей импульса постоянного тока на аккумуляторную батарею в фиксированные моменты (t₁, t₂ t_n) времени осуществляется измерение напряжения (U₁, U₂, U_n) на батарее и сила тока i(t) в ней цифровым измерительным устройством, например, аналого-цифровым преобразователем Ф422.

При создании в эквивалентной схеме аккумуляторной батареи прямоугольного импульса постоянного тока I закон изменения напряжения в ней переходном в режиме описывается уравнением

где U (0) напряжение батареи при t 0;
R_м сопротивление металлических частей аккумуляторной батареи;
R_y сопротивление утечки;
C эквивалентная электростатическая емкость,
L эквивалентная индуктивность не учитывается.

После выполнения заданного предварительно числа измерений значения напряжения и тока в заданные моменты времени вводятся в электронную вычислительную машину.

Электронная вычислительная машина решает задачу нахождения коэффициентов в уравнениях, описывающих соотношения между напряжением и током в эквивалентной цепи в выбранные моменты времени методом аппроксимации экспериментальных данных аналитическим выражением (1), используя, например, метод наименьших квадратов.

Число уравнений равно числу точек измерения. Для уменьшения влияния погрешностей измерения и повышения точности нахождения параметров батареи число измерения берут больше числа неизвестных параметров.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе отсутствует необходимость ручного изменения параметров моделирующего устройства и субъективность оценки совпадений реальной и моделирующей переходных характеристик, вследствие чего повышается точность определения параметров аккумуляторной батареи и уменьшается время, что позволяет использовать этот способ в автоматизированных системах диагностики аккумуляторных батарей.

Использование: в электротехнике. Сущность изобретения: в переходном режиме при создании в батарее импульса постоянного тока измеряют напряжение и ток в нескольких фиксированных моментах времени. Составляют систему уравнений, описывающих соотношения между напряжением и током в фиксированные моменты времени для выбранной эквивалентной цепи аккумуляторной батареи методом аппроксимации экспериментальных данных аналитическим выражением. Параметры аккумуляторной батареи определяют из указанной системы уравнений. 2 ил.

Способ определения параметров внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи путем измерения напряжения и тока батареи в переходном режиме при создании в ней импульса постоянного тока, отличающийся тем, что напряжение и ток измеряют в нескольких фиксированных моментах времени, а параметры аккумуляторной батареи определяют из системы уравнений, описывающих соотношения между напряжением и током батареи в эти моменты времени для выбранной эквивалентной цепи аккумуляторной батареи методом аппроксимации экспериментальных данных аналитическим выражением.