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 32429.5, МКИ G 01 N 27/42 и др.) показал, что наиболее близким по технической сущности являются устройства определения зарядного состояния АБ путем измерения его фазового параметра (патент США №3984762 от 07 03.75 г.) и реактивного сопротивления (патент РФ №2187179 от 10.08.2002 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 оно достаточно сложно.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности определения энергоресурса АБ и упрощение устройства.

Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство измеряет не угол сдвига фаз, а реактивное сопротивление АБ, соответствующее определенному значению степени зараженности АБ. Устройство содержит цифровой генератор напряжения, используемый как цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты с эталонным (заданным) выходным током, подключенный к аккумуляторной батарее и через разделительный конденсатор - ко входу нуль-органа измерителя напряжения, а дополнительный выход - ко входу вентиля, причем измеритель напряжения выполнен цифровым и содержит вентиль, нуль-орган, счетчик, преобразователь код - напряжение и генератор тактовых импульсов, причем выход генератора тактовых импульсов подключен - ко второму входу вентиля, выход нуль-органа - к третьему входу вентиля и ко входу указателя емкости, выход вентиля - ко входу счетчика, выход счетчика измерителя напряжения подключен к указателю емкости и к кодовому входу преобразователя код - напряжение, а источник опорного питания - к дополнительному входу этого преобразователя, выход преобразователя подключен ко второму входу нуль-органа. Цифровой генератор синусоидального тока 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.

Заявляемое решение отличается от прототипа - использованием цифрового генератора напряжения в качестве цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты выполненным с эталонным (заданным) выходным током, то есть используется в режиме генератора тока, исключается цифровой измеритель тока и эталонное сопротивление. 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 и 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, где обозначено:

1 - химический источник тока;

2 - цифровой генератор тока инфранизкой частоты;

3 - разделительный конденсатор;

4 - генератор тактовых импульсов;

5 - вентиль;

6 - нуль орган;

7 - счетчик;

8 - преобразователь код - напряжение;

9 - источник опорного питания;

10 - указатель емкости.

Измеритель напряжения (блоки 5, 6, 7, 8) вместе с генератором тактовых импульсов 4 представляют собой преобразователь напряжение - код (ПНК) последовательного счета со ступенчато растущим напряжением обратной связи, работающий в одностороннем не следящем режиме. Синхронизируется работа измерителя при помощи импульсов от цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты (ЦГТИНЧ) (2).

Принцип измерения поясняется фиг.2. В момент времени t₁, соответствующий нулевому значению эталонного тока i_эт, открывается вентиль 5 и производится измерение напряжения на аккумуляторной батарее 1. В момент срабатывания нуль-органа 6 заканчивается измерение в долях от напряжения, пропорционального эталонному току, и от нуль-органа 6 выдаются команды на вентиль 5 и измеритель 10 на разрешение считывания результата. Таким образом, процесс измерения осуществляется в один этап, амплитуда тока ЦГТИНЧ известна (эталонная величина). В момент времени t₁ измеряется напряжение переменной составляющей U_АБ·sinϕ (фиг.2). Измеряемая величина, пропорциональная показаниям счетчика 7, оказывается выраженной в долях от тока, протекающего через АБ, и, следовательно, будет соответствовать значению реактивного сопротивления батареи.

В памяти указателя емкости 10 содержится таблица соответствия кодового значения счетчика 7 (пропорционального реактивному сопротивлению аккумуляторной батареи) 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 №2187179 от 10.08.2002 г.

Устройство содержит задающий генератор синусоидального тока, подключенный одним выводом через разделительный конденсатор к измерителю напряжения, другим выводом к батарее, а измеритель напряжения выполнен цифровым и содержит вентиль, нуль-орган, счетчик, преобразователь код - напряжение и генератор тактовых импульсов, причем основной выход задающего генератора синусоидального тока подключен через разделительный конденсатор ко входу нуль-органа, а дополнительный выход - ко входу вентиля, выход генератора тактовых импульсов - ко второму входу вентиля, выход нуль-органа - к третьему входу вентиля и ко входу указателя емкости, выход вентиля - ко входу счетчика, выход счетчика измерителя напряжения подключен к указателю емкости и к кодовому входу преобразователя код - напряжение, а источник опорного питания к аналоговому входу этого преобразователя, выход преобразователя подключен ко второму входу нуль-органа. Техническим результатом является упрощение устройства и повышение его точности. 2 ил.

Устройство определения энергоресурса аккумуляторных батарей, содержащее цифровой генератор напряжения инфранизкой частоты, подключенный одним выводом к аккумуляторной батарее, другим выводом через разделительный конденсатор - к измерителю напряжения, отличающееся тем, что цифровой генератор напряжения инфранизкой частоты выполнен в виде задающего генератора синусоидального тока инфранизкой частоты с одним дополнительным выводом, причем основной выход задающего генератора синусоидального тока инфранизкой частоты подключен к аккумуляторной батарее и через разделительный конденсатор ко входу нуль-органа измерителя напряжения, а дополнительный выход - ко входу вентиля, причем измеритель напряжения выполнен цифровым и содержит вентиль, нуль-орган, счетчик, преобразователь код-напряжение и генератор тактовых импульсов, причем выход генератора тактовых импульсов подключен ко второму входу вентиля, выход нуль-органа - к третьему входу вентиля и ко входу указателя емкости, выход вентиля - ко входу счетчика, выход счетчика измерителя напряжения подключен к указателю емкости и к кодовому входу преобразователя код-напряжение, а источник опорного питания - к дополнительному входу этого преобразователя, выход преобразователя подключен ко второму входу нуль-органа.