УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РАЗРЯЖЕННОСТИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 2000 года по МПК H01M10/48 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на автономных объектах, в электротранспорте, использующем в качестве источника энергии аккумуляторные батареи.

Одной из проблем такого транспорта является защита аккумуляторной батареи от ее глубокого разряда, пагубно сказывающегося на параметрах (в первую очередь - емкости) и ресурсе аккумуляторов.

Известны способ защиты аккумуляторных батарей от глубокого разряда и устройство для его осуществления (авт. свид. СССР N 1094102, H 02 H 7/18, 1984).

Устройство, осуществляющее этот способ, содержит батарею аккумуляторов с ограничительными резисторами, сумматор, пороговое устройство и ключ, включенный в силовую цепь нагрузки. Благодаря суммированию напряжения батареи и падения напряжения, создаваемого током нагрузки, выходное напряжение сумматора не зависит от тока нагрузки, т.е. команда на отключение нагрузки выдается с сумматора на ключ при вполне определенной заданной глубине разряда батареи, при каком бы токе нагрузке эта степень разряда не была достигнута.

Основной недостаток описанного устройства заключается в том, что его применение вызывает существенные неудобства в эксплуатации того автономного транспортного средства, на котором оно установлено. Действительно, устройство реагирует только на предельно допустимую степень разряженности батареи и при этом полностью отключает ее нагрузку. В результате этого транспортное средство, приводимое в действие энергией батареи, оказывается обесточенным и неспособным к дальнейшей работе и передвижению. Для восстановления его работоспособности необходимо иметь другие транспортные средства, способные отбуксировать отключенное средство к месту расположения установки для заряда батареи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому и принятым за его прототип является устройство для контроля разряда аккумуляторной батареи по авт.свид. СССР N 1674296, H 01 M 10/48, 1991. Это устройство (см. фиг.1) содержит контролируемую аккумуляторную батарею 1, блок суммирования 2, усилитель 3, преобразователь 4, датчик тока 5, нагрузку 6 и сигнальный прибор 7.

В этом устройстве так же, как и в устройстве-аналоге, напряжение на выходе блока суммирования определяется только степенью разряженности батареи и не зависит от тока нагрузки. Сигнальный прибор в устройстве-прототипе может быть выполнен в виде показывающего прибора с нанесенным на шкале пороговым напряжением, соответствующим предельно допустимой разряженности батареи, либо в виде порогового устройства с постоянным напряжением срабатывания и с реле отключения нагрузки.

Недостатки рассмотренного устройства заключаются в наличии существенных неудобств при эксплуатации автономного транспортного средства, либо в пониженной надежности контроля степени разряженности батареи и понижении степени безопасности эксплуатации транспортного средства.

Так, при выполнении его сигнального прибора в виде порогового устройства с реле отключения нагрузки рассматриваемое устройство создает точно те же эксплуатационные неудобства, что и описанное выше устройство-аналог.

В случае выполнения сигнального прибора в виде показывающего прибора с нанесенным на шкале пороговым напряжением, соответствующим предельно допустимой разряженности батареи, обслуживающий персонал имеет возможность своевременно прекратить эксплуатацию объекта, на котором установлена контролируемая батарея, и переместить его своим ходом к месту расположения установки для заряда батареи. Однако в этом случае постоянно отвлекается внимание водителя транспортного средства на наблюдение за степенью разряженности батареи, что отрицательно сказывается на производительности труда водителя и безопасности эксплуатации управляемого им транспортного средства. Если же водитель не будет уделять достаточного внимания контролю разряженности батареи, что снизит надежность контроля, так как возрастет вероятность недопустимо глубокого разряда батареи в процессе интенсивной продолжительной эксплуатации транспортного средства.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности контроля разряженности аккумуляторной батареи, повышение безопасности эксплуатации транспортного средства и исключение неудобств при его эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок суммирования, вход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, датчик тока в цепи нагрузки, усилитель, выход которого соединен с другим входом блока суммирования, и сигнальный прибор со световым сигнализатором, дополнительно введены двухуровневое пороговое устройство, вход которого соединен с выходом блока суммирования, и ключ, причем вход усилителя соединен с выходом датчика тока, ключ включен в цепь нагрузки так, что коммутирует только часть нагрузки аккумуляторной батареи, а упомянутый сигнальный прибор дополнительно снабжен звуковым сигнализатором.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что в устройство контроля разряженности аккумуляторной батареи вводится двухуровневое пороговое устройство, управляющее ключом и сигнальным прибором таким образом, что осуществляется сигнализация двух состояний батареи - оптимальной и предельной ее разряженности, автоматически принимаются меры для предотвращения недопустимой разряженности батареи, и при этом автономное транспортное средство, на котором установлена контролируемая батарея, не теряет возможности самостоятельного передвижения.

Блок-схема заявляемого устройства представлена на фиг. 2. Она содержит контролируемую аккумуляторную батарею 1, блок суммирования 2, усилитель 3, датчик тока 4, нагрузку, разделенную на части 5 и 6, ключ 7, сигнальный прибор 8 и двухуровневое пороговое устройство 9 с выходами "а" и "б".

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии, при эксплуатации заряженной батареи 1, ток ее проходит через датчик тока 4 и затем разветвляется, обтекая части нагрузки 5 и 6.

Часть 5 нагрузки заключает в себе электродвигатель перемещения, а часть 6 - все остальные ее элементы, не связанные с перемещением транспортного средства. Например, в случае электропогрузчика, в часть 6 нагрузки входит электродвигатель системы подъема груза. Ток через часть 6 нагрузки может протекать только при открытом ключе 7, который открыт при нормальной степени заряженности батареи.

Напряжение батареи 1 поступает на один из входов блока суммирования 2; на другой его вход подается сигнал датчика тока 4, усиленный усилителем 3. Коэффициент усиления усилителя выбран так, что напряжение на выходе блока суммирования 2 практически не зависит от тока нагрузки батареи 1, а определяется только степенью ее разряженности.

Выходное напряжение блока суммирования 2 поступает на вход двухуровневого порогового устройства 9. При нормальной эксплуатационной степени разряженности батареи 1 пороговое устройство 9 полностью заперто, сигналы на его выходах "а" и "б" отсутствуют.

Когда степень разряженности батареи 1 достигает уровня, при котором становится целесообразным ее повторный заряд, выходное напряжение блока суммирования 2 снижается до такого значения, при котором появляется сигнал на выходе "а" двухуровневого порогового устройства. Этот сигнал поступает на вход сигнального прибора 8 и последний световой и звуковой сигнализацией оповещает персонал о целесообразности заряда батареи. Наличие звуковой сигнализации освобождает водителя транспортного средства от необходимости постоянного наблюдения за сигнальным прибором и привлекает его внимание только тогда, когда это становится нужным. Следовательно, наличие заявляемого устройства на транспортном средстве повышает безопасность эксплуатации транспортного средства.

Полноценное функционирование автономного транспортного средства при описанной степени разряженности батареи сохраняется.

Если производится дальнейшая эксплуатация транспортного средства до достижения предельно допустимой степени разряженности батареи, выходное напряжение блока суммирования 2 снижается до такого значения, при котором появляется также сигнал и на выходе "б" двухуровневого порогового устройства. Этот сигнал поступает на вход сигнального прибора 8, который световой и звуковой сигнализацией оповещает водителя о необходимости заряда батареи. Одновременно этот же сигнал запирает ключ 7, в результате чего транспортное средство теряет способность полноценного функционирования, сохраняя лишь способность самостоятельного передвижения. Этим предотвращается возможность глубокого разряда аккумуляторной батареи, пагубно сказывающегося на параметрах и ресурсе аккумуляторов, т. е. обеспечивается надежность контроля ее разряженности. В то же время транспортное средство можно своим ходом переместить к месту расположения установки для повторного заряда батареи, что исключает неудобства при его эксплуатации.

Изобретение может быть использовано на автономных объектах, например в электротранспорте, использующем в качестве источника энергии аккумуляторные батареи. Технический результат заключается в повышении надежности контроля разряженности аккумуляторной батареи, повышении безопасности эксплуатации транспортного средства и исключении неудобства при его эксплуатации. Для этого в известное устройство, содержащее блок суммирования, вход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, датчик тока в цепи нагрузки, усилитель, выход которого соединен с другим входом блока суммирования, и сигнальный прибор со световым сигнализатором, дополнительно введены двухуровневое пороговое устройство, вход которого соединен с выходом блока суммирования, и ключ, причем вход усилителя соединен с выходом датчика тока, ключ включен в цепь нагрузки так, что коммутирует только часть нагрузки аккумуляторной батареи, а упомянутый сигнальный прибор дополнительно снабжен звуковым сигнализатором. 2 ил.

Устройство контроля разряженности аккумуляторной батареи, содержащее блок суммирования, вход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, датчик тока в цепи нагрузки, усилитель, выход которого соединен с другим входом блока суммирования, и сигнальный прибор со световым сигнализатором, отличающееся тем, что в него дополнительно введены двухуровневое пороговое устройство, вход которого соединен с выходом блока суммирования, и ключ, причем вход усилителя соединен с выходом датчика тока, ключ включен в цепь нагрузки так, что коммутирует только часть нагрузки аккумуляторной батареи, а упомянутый сигнальный прибор дополнительно снабжен звуковым сигнализатором, при этом, когда степень разряженности батареи достигает уровня, при котором становится целесообразным ее повторный заряд, сигнал с одного выхода двухуровневого порогового устройства поступает на вход сигнального прибора, а если производится дальнейшая эксплуатация транспортного средства до достижения предельно допустимой степени разряженности батареи, сигнал с другого выхода двухуровневого порогового устройства поступает на вход сигнального прибора и одновременно этот же сигнал запирает ключ.