УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ Российский патент 2006 года по МПК H01M10/48 G01R31/36 

Изобретение относится к области электротехники и измерительной техники и может быть использовано для определения энергоресурса (емкости) аккумуляторных батарей (АБ), применяемых в различных технических системах и устройствах.

Известны устройства определения энергоресурса АБ по плотности электролита, циклам разряда-заряда и др., однако они не применимы ко всем типам электрохимических систем и трудоемки.

Патентный поиск по соответствующим классам (НКИ 324229.5, МКИ G 01 N 27/42 и др.) показал, что наиболее близким по технической сущности является устройство определения зарядного состояния АБ путем измерения его фазового параметра (патент США №3984762 от 07.03.75 г.) и реактивного сопротивления (патент РФ №2187179 от 04.08.2000 г.)

Устройство по первому патенту содержит разделительные конденсаторы, эталонный резистор, усилители, источники опорного напряжения, измеритель фазового параметра, однако оно не обладает высокой точностью и чувствительностью. Второе устройство содержит цифровые вычислители тока и напряжения, но достаточно сложно.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности определения энергоресурса АБ и упрощение устройства. Цифровой генератор инфранизкой частоты выполнен с эталонным (заданным) выходным током, то есть используется в режиме генератора тока. В этом случае отпадает необходимость измерения тока и все устройство существенно упрощается, вводится также компенсирующее устройство, исключающее разделительный конденсатор.

Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство измеряет не угол сдвига фаз, а реактивное сопротивление АБ, соответствующее определенному значению степени заряженности АБ.

Устройство определения энергоресурса аккумуляторных батарей, содержащее цифровой генератор инфранизкой частоты, подключенный одним выводом через зажим аккумуляторной батареи к измерителю, отличается тем, что цифровой генератор инфранизкой частоты выполнен в виде задающего цифрового генератора синусоидального тока, измеритель выполнен цифровым и содержит компенсирующее устройство, преобразователь код-напряжение и регистр результата, причем упомянутый выход генератора подключен к входу компенсирующего устройства, а дополнительный вывод - к кодовому входу преобразователя код-напряжение, источник опорного напряжения подключен к аналоговому входу этого преобразователя, выход преобразователя подключен к регистру результата, выход компенсирующего устройства подключен к входу преобразователя код-напряжение.

Заявляемое решение отличается от прототипа введением цифрового генератора инфранизкой частоты, выполненным с эталонным (заданным) выходным током, то есть используется в режиме генератора тока. Следовательно, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».

Поиск технических решений в смежных и других областях техники /1-3/ выявил уникальность отличительных признаков заявленного технического решения, что соответствует критерию «изобретательский уровень». Сравнение заявляемого решения с указанными устройствами показывает, что совокупность блоков в указанных устройствах не связана между собой так, как в предложенном устройстве с введенными исключенными элементами, что не позволяет в указанных устройствах достичь необходимый технический результат. Таким образом, заявляемое устройство содержит в своем составе стандартные блоки вычислительной и измерительной техники. Следовательно, изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства определения энергоресурса АБ (химического источника тока - ХИТ), где обозначено:

1 - аккумуляторная батарея;

2 - цифровой генератор инфранизкой частоты (ЦГИНЧ);

3 - компенсирующие устройства;

4 - преобразователь код-напряжение;

5 - регистр результата;

6 - источник опроного питания.

Измеритель содержит (блоки 3, 4, 5, 6). Преобразователь напряжение-код (ПНК) последовательного счета со ступеньчато растущим напряжением обратной связи работает в одностороннем неследящем режиме. Работа измерителя синхронизируется при помощи импульсов от цифрового генератора тока (2).

Принцип измерения поясняется фигурой 2. В рассматриваемых устройствах /1, 3/ большое неудобство представляет разделительный конденсатор, который для инфранизкочастотного сигнала должен быть большой величины и для получения точного отсчета иметь чрезвычайно малые токи утечки. Практика показала, что выполнение этих условий затруднительно. Проще оказывается использование компенсирующего устройства (КУ), включаемого в тракт измерения последовательно и встречно с напряжением АБ (ХИТ) и компенсирующим его постоянную составляющую в момент времени t₁, соответствующий нулевому значению эталонного тока i_эт. Однако при использовании КУ возникает новый источник погрешности - неточность компенсации ΔU_к, непосредственно влияющей на результат измерения. Для исключения этой погрешности рекомендовано в момент времени t₂ аналогичное повторное измерение величины U_хитsinϕ при противоположенной полярности последней. Результат второго измерения с учетом своего знака вычитается из результата первого измерения и, таким образом, погрешность компенсации любой величины и знака автоматически устраняется. Измеряемая величина пропорциональна показаниям регистра результата 5 и оказывается выраженной в долях от тока, протекающего через АБ, и, следовательно, будет соответствовать значению реактивного сопротивления батареи.

В памяти регистра результата 5 содержится таблица соответствия кодового значения реактивного сопротивления АБ фактическому значению остаточной емкости батареи.

Источники информации

1. Патент США №3984762 от 07.03.75 г.

2. Попов Д.А., Крылов С.К., Капелько К.В. Цифровой генератор инфранизкой частоты. Авторское свидетельство №538480 от 27.06.72 г.

3. Капелько К.В., Крылов С.К. и др. Устройство определения энергоресурса аккумуляторных батарей. Патент РФ №2000120514\09 от 04.08.2000 г.

Использование: для измерения реактивного сопротивления аккумуляторной батареи, соответствующего определенному значению степени ее заряженности. Технический результат заключается в повышении точности и чувствительности устройства. Устройство содержит задающий генератор синусоидального тока, подключенный одним выводом к измерителю, другим выводом к батарее, а измеритель выполнен цифровым и содержит компенсирующее устройства, преобразователь код-напряжение и регистр результата, причем упомянутый выход задающего генератора синусоидального тока подключен ко входу компенсирующего устройства, а дополнительный вывод - к кодовому входу преобразователя код-напряжение, источник опорного питания - к аналоговому входу этого преобразователя, выход преобразователя подключен ко входу регистра результата, выход компенсирующего устройства подключен ко входу преобразователя код-напряжение. 2 ил.

Устройство определения энергоресурса аккумуляторных батарей, содержащее цифровой генератор инфранизкой частоты, подключенный одним выводом через зажим аккумуляторной батареи к измерителю, отличающееся тем, что цифровой генератор инфранизкой частоты выполнен в виде задающего цифрового генератора синусоидального тока, измеритель выполнен цифровым и содержит компенсирующее устройство, преобразователь код - напряжение и регистр результата, причем упомянутый выход генератора подключен к входу компенсирующего устройства, а дополнительный вывод - к кодовому входу преобразователя код - напряжение, источник опорного напряжения подключен к аналоговому входу этого преобразователя, выход преобразователя подключен к регистру результата, выход компенсирующего устройства подключен к входу преобразователя код - напряжение.