Способ проверки характеристик аккумуляторных батарей и устройство для его реализации Российский патент 2024 года по МПК G01R31/36 

Область техники

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для испытания электрических характеристик аккумуляторов или электрических батарей, а именно стационарных аккумуляторных батарей (АБ) систем собственных нужд трансформаторных подстанций.

Уровень техники

К числу наиболее распространенных в настоящее время известных способов контроля состояния АБ относится измерение емкости путем разряда [п. 6.11 ГОСТ Р МЭК 60896-2-99], при котором оценка технического состояния АБ осуществляется путем определения фактической емкости АБ при разряде полностью заряженной АБ токами 0,25-часового - 10-часового разряда до напряжения в конце разряда от 1,6 В до 1,8 В, соответственно, с фиксацией тока и напряжения во время разряда. Фактическую емкость определяют как произведение разрядного тока и времени разряда с поправкой на начальную температуру образца. К числу очевидных недостатков данного способа тестирования следует отнести необходимость вывода АБ из режима эксплуатации на длительный период.

В то же время известно, что фактическая емкость АБ коррелирует с внутренним сопротивлением АБ. Способом контроля состояния АБ является измерение внутреннего сопротивления при постоянном токе [п. 6.3 ГОСТ Р МЭК 60896-2-99] по двум значениям разрядного тока и напряжения. При этом разрядный ток первой ступени выбирается в зависимости от тока десятичасового режима разряда и равен увеличенному в 4 раз номинальному 10-ти часовому току разряда, напряжение регистрируется на 20 секунде разряда. Ток второй ступени выбирается равным увеличенному в 20 раз номинальному 10-ти часовому току разряда, напряжение регистрируется на 5 секунде разряда. Далее линейной экстраполяцией определяются расчетная ЭДС и ток короткого замыкания аккумулятора. По полученной вольтамперной характеристике определяют внутреннее сопротивление аккумулятора. Значения тока короткого замыкания и внутреннего сопротивления могут быть использованы для определения параметров защитных приспособлений, например плавких предохранителей, а также для оценки фактической емкости АБ.

Данный способ требует выведения АБ из эксплуатации на период измерения. Трудность состоит и в обеспечении длительности второй ступени разрядного тока, в особенности на АБ большой емкости (например, при емкости АБ 3000 А/часов требуется ток 6000-12000 А), напряжение у потребителей при протекании тока второй ступени может оказаться ниже допустимого уровня. Кроме того, обеспечение термической стойкости нагрузки при протекании тока разряда является технически сложной задачей, ограничивающей уровень емкости диагностируемых АБ.

Для осуществления приблизительной оценки состояния АБ без выведения АБ из эксплуатации, в том числе относительного изменения фактической емкости со временем, широко используется способ определения внутреннего сопротивления АБ переменным током [примеры: устройств, реализующих способ Midtronics Secure Power 6/12 (SCP-100); Celltron Advantage 5500; CTU-6000 Kit LC], но точность этого способа недостаточна для оценки остаточного ресурса АБ. Физическая сущность сопротивления переменному току отличается от сущности сопротивления постоянному току [В.И. Косюк, И.Б.Широков. К вопросу об измерении сопротивления химических источников тока. Электрохимическая энергетика. 2009, т. 9 №1, с. 44-48], поэтому данный параметр не может быть использован для расчета тока короткого замыкания и выбора средств защиты АБ.

Известно устройство автоматического контроля технического состояния элементов аккумуляторной батареи [патент РФ на изобретение №2131158, МПК Н02М 10/48, G01R 31/36, опубл. 27.05.1999], содержащее блок управления, на один из выходов которого подключен блок коммутации, отличающееся тем, что дополнительно введены блок для определения остаточной емкости аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда, зарядное устройство, блок сравнения, блок эталонной кривой, индикатор и измеритель внутреннего сопротивления, причем на другие выходы блока управления подключены зарядное устройство и индикатор, на вход блока управления подключен блок сравнения, входы которого соединены с выходами блока эталонной кривой и измерителя внутреннего сопротивления, входы которых через блок коммутации подключаются к испытываемому элементу аккумуляторной батареи.

Известна автоматизированная система контроля и диагностики аккумуляторных батарей [патент РФ на изобретение №2283504, МПК G01R 31/36, опубл. 10.09.2006], содержащая ЭВМ, состоящую из одноплатной ЭВМ, монитора, клавиатуры, первого и второго адаптера интерфейса CAN-bus и блока питания, ко второму входу одноплатной ЭВМ которой подключена клавиатура, к третьему входу-выходу одноплатной ЭВМ подключен третий вход-выход первого адаптера интерфейса CAN-bus, к четвертому входу-выходу одноплатной ЭВМ подключен третий вход-выход второго адаптера интерфейса CAN-bus, первый выход одноплатной ЭВМ является одновременно выходом ЭВМ, второй выход одноплатной ЭВМ подключен к монитору, первый вход-выход первого адаптера интерфейса CAN-bus образует интерфейсную магистраль CAN-bus, являющуюся одновременно первым входом-выходом ЭВМ, второй вход-выход первого адаптера интерфейса CAN-bus образует интерфейсную магистраль CAN-bus, являющуюся одновременно вторым входом-выходом ЭВМ, первый вход-выход второго адаптера интерфейса CAN-bus образует интерфейсную магистраль CAN-bus, являющуюся одновременно третьим входом-выходом ЭВМ, второй вход-выход второго адаптера интерфейса CAN-bus образует интерфейсную магистраль CAN-bus, являющуюся одновременно четвертым входом-выходом ЭВМ, первый вход-выход одноплатной ЭВМ является одновременно пятым входом-выходом ЭВМ, блок питания обеспечивает питание одноплатной ЭВМ и монитора, устройство контроля тока и напряжения аккумуляторной батареи, содержащее датчики напряжения и тока и блок обработки информации, состоящий из памяти энергонезависимой, часов реального времени, микроконтроллера, адаптера интерфейса CAN-bus, первого и второго устройства сопряжения и блока питания, при этом память энергонезависимая и часы реального времени блока обработки информации подключены соответственно к шестому входу-выходу и пятому входу микроконтроллера, первый вход-выход адаптера интерфейса CAN-bus подключен к четвертому входу-выходу микроконтроллера, выходы первого и второго устройства сопряжения подключены соответственно к первому и второму входам микроконтроллера, второй вход-выход адаптера интерфейса CAN-bus образует интерфейсную магистраль CAN-bus, являющуюся одновременно четвертым входом-выходом блока обработки информации, входы первого и второго устройства сопряжения являются одновременно первым и вторым входами блока обработки информации, третий вход микроконтроллера является одновременно третьим входом блока обработки информации, блок питания обеспечивает питание микроконтроллера, адаптера интерфейса CAN-bus, первого и второго устройства сопряжения, аккумуляторную батарею, включающую первый, второй и «n»-й аккумулятор, первое, второе и «n»-е устройство контроля параметров аккумуляторов, установленные непосредственно на верхнюю часть банки каждого аккумулятора аккумуляторной батареи и состоящие из памяти энергонезависимой, часов реального времени, микроконтроллера, адаптера интерфейса CAN-bus, адаптера кодового сигнала стандарта 8051 UART, устройства сопряжения и блок питания, причем память энергонезависимая и часы реального времени подключены соответственно к шестому входу-выходу и пятому входу микроконтроллера, первый вход-выход адаптера интерфейса CAN-bus подключен к четвертому входу-выходу микроконтроллера, выходы адаптера кодового сигнала стандарта 8051 UART и устройства сопряжения подключены соответственно к первому и второму входам микроконтроллера, второй вход-выход адаптера интерфейса CAN-bus образует интерфейсную магистраль CAN-bus, являющуюся одновременно четвертым входом-выходом устройства контроля параметров аккумуляторов, входы адаптера кодового сигнала стандарта 8051 UART и устройства сопряжения являются одновременно первым и вторым входами устройства контроля параметров аккумуляторов, блок питания обеспечивает питание микроконтроллера, адаптера интерфейса CAN-bus, адаптера кодового сигнала стандарта 8051 UART и устройства сопряжения, первый, второй и «m»-й датчик уровня и температуры электролита, помещенные в межэлектродное пространство банок аккумуляторов, при этом к первому входу-выходу ЭВМ подключены через интерфейсную магистраль CAN-bus четвертые входы-выходы блока обработки информации и четвертые входы-выходы первого, второго и «n»-го устройства контроля параметров аккумуляторов, к первому входу блока обработки информации подключен выход датчика напряжения, ко второму входу блока обработки информации подключен второй выход датчика тока, первый, второй и «n»-й аккумуляторы соединены в аккумуляторную батарею последовательно (отрицательная клемма первого аккумулятора - к положительной клемме второго и т.д.), положительная клемма первого аккумулятора подключена к входу датчика тока, первый выход датчика тока подключен к первому входу датчика напряжения и положительному полюсу нагрузки и одновременно зарядного устройства аккумуляторной батареи, отрицательная клемма «n»-го аккумулятора подключена к третьему входу датчика напряжения и отрицательному полюсу нагрузки и одновременно зарядного устройства аккумуляторной батареи, ко второму входу датчика напряжения подключен корпус объекта, к первым входам первого, второго и «n»-го устройства контроля параметров аккумуляторов подключены соответственно выходы первого, второго и «т»-го датчика уровня и температуры электролита, ко вторым входам первого, второго и «n»-го устройства контроля параметров аккумуляторов подключены соответственно по паре положительных и отрицательных клемм первого, второго и «n»-го аккумуляторов, отличающаяся тем, что введены сигнальное устройство, устройство сопряжения, адаптер интерфейса MIL-STD-1553 В, принтер, эталонный источник напряжения, первый, второй и «m»-й датчик ЭДС, первый, второй и «n»-й эталонные источники напряжения, причем сигнальное устройство подключено через устройство сопряжения к выходу блока обработки информации, пятый вход-выход ЭВМ через адаптер интерфейса MIL-STD-1553B, образующий мультиплексный канал MIL-STD-1553 В, подключен к внешней системе управления объектом (в том числе, и для управления аккумуляторной батареей), принтер подключен к выходу ЭВМ, эталонный источник напряжения подключен к третьему входу блока обработки информации, первый, второй и «m»-й датчик ЭДС подключены соответственно к третьему входу первого, второго и «n»-го устройства контроля параметров аккумуляторов, первый, второй и «n»-й эталонные источники напряжения подключены соответственно к четвертому входу первого, второго и «n»-го устройства контроля параметров аккумуляторов.

Известен способ оценки технического состояния и отбраковки аккумуляторов в аккумуляторных батареях [патент РФ на изобретение №2466418, МПК G01R 31/36, опубл. 10.11.2012], характеризующийся тем, что к аккумуляторной батарее и составляющим ее аккумуляторам подключают измерительные приборы для измерения напряжения и в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи квазинепрерывно с постоянным временным интервалом дискретизации осуществляют измерение напряжения на каждом аккумуляторе и аккумуляторной батарее в целом, фиксируют измеренные значения с обеспечением возможности сохранения и накапливания результатов измерений в течение срока эксплуатации каждого аккумулятора, и по измеренным значениям напряжения каждого аккумулятора и аккумуляторной батареи за период измерений, составляющий более одного интервала дискретизации, вычисляют безразмерный коэффициент состояния аккумулятора, являющийся показателем отношения энергии, отданной аккумулятором за период измерений, к величине энергии, соответствующей среднему значению энергии, отданной аккумуляторами в аккумуляторной батарее за период измерений, определяемый эмпирическим путем по формуле

где Q_t,n - безразмерный коэффициент состояния n-го аккумулятора в аккумуляторной батарее за период измерения t в диапазоне от первого измерения t₁ до конечного t_k: U_i - напряжение на аккумуляторной батарее при i-м измерении; Ua_n,i - напряжение на n-м аккумуляторе при i-м измерении; Us_i - среднее значение напряжения аккумуляторов в аккумуляторной батарее при i-м измерении, при этом оценку технического состояния аккумуляторов осуществляют по величине отклонения значения безразмерного коэффициента состояния от 1, а отбраковку неисправных аккумуляторов производят при превышении значения безразмерного коэффициента 1 более чем на пороговое значение, выбираемое из диапазона 10-40% за период измерений в зависимости от требований режимов эксплуатации.

Известен способ диагностирования аккумуляторной батареи с жидким электролитом [патент РФ на изобретение №2539851, МПК G01R 31/36, опубл. 27.11.2015], включающий задание режима тестирования проверяемой аккумуляторной батареи, определение неравномерности распределения температуры по поверхности аккумуляторной батареи, определение на поверхности корпуса проверяемой аккумуляторной батареи зон, имеющих повышенную температуру относительно смежного участка поверхности корпуса, определение местоположения выявленной зоны с повышенной температурой относительно элементов конструкции аккумуляторной батареи, диагностирование на основе местоположения указанной зоны и ее температуры, исправна или нет аккумуляторная батарея, отличающийся тем, что определяют секцию с повышенной температурой поверхности корпуса, определяют секцию с минимальной температурой поверхности, определяют разницу указанных замеренных температур и сравнивают эту определенную разницу температур с допустимым значением, и если эта разница температур выше допустимого значения, то диагностируют эту секцию как неисправную.

Известен способ диагностирования аккумуляторной батареи с жидким электролитом [патент РФ на изобретение №2569416, МПК G01R 31/36, опубл. 27.11.2015], включающий задание режима тестирования проверяемой аккумуляторной батареи, определение неравномерности распределения температуры по поверхности аккумуляторной батареи, определение на поверхности корпуса проверяемой аккумуляторной батареи зон, имеющих повышенную температуру относительно смежного участка поверхности корпуса, диагностирование на основе местоположения указанной зоны и ее температуры исправна или нет аккумуляторная батарея, отличающийся тем, что определяют неравномерность температуры поверхности корпуса аккумуляторной батареи по высоте отдельной секции аккумуляторной батареи, определяют границу зоны с повышенной температурой поверхности корпуса для этой секции аккумуляторной батареи и эту границу зоны фиксируют как уровень заливки электролита в этой секции аккумуляторной батареи.

Известно определение исправности аккумулятора без отключения его без предупреждения [патент РФ на изобретение №2663087, МПК G01R 31/36, опубл. 01.08.2018], в котором контролируемая аккумуляторная система, содержащая множество аккумуляторных блоков, образующих аккумуляторную систему, и контроллер, соединенный с указанным множеством аккумуляторных блоков, причем контроллер выполнен с возможностью отслеживать для каждого аккумуляторного блока первое напряжение и второе напряжение, при этом первое напряжение соответствует абсолютному значению напряжения отключения, а второе напряжение соответствует напряжению предупреждения, указанное первое напряжение меньшее, чем указанное второе напряжение, при этом контроллер выполнен с возможностью, в ответ на достижение одним из аккумуляторных блоков указанного второго напряжения, подавать первый предупредительный сигнал, прежде чем любой из аккумуляторных блоков достигнет указанного первого напряжения, при этом контроллер также выполнен с возможностью вызывать команду уменьшения нагрузки в ответ на указанный первый предупредительный сигнал, причем, если снижение нагрузки не приводит к прекращению указанного предупредительного сигнала, контроллер выполнен с возможностью контролировать состояние исправности аккумуляторной системы, при этом, если напряжение системы указанной аккумуляторной системы не достигнуто, контроллер воздерживается от подачи второго предупредительного сигнала, в противном случае контроллер выполнен с возможностью подачи указанного второго предупредительного сигнала.

Известно устройство контроля аккумуляторных батарей [патент РФ на изобретение №2741741, МПК G01R 31/36, опубл. 25.01.2021], содержащее блок подключения аккумуляторной батареи, вход которого является входом устройства контроля аккумуляторных батарей, делитель контролируемого напряжения, блок индикации режима работы и блок индикации нагрузки, отличающееся тем, что дополнительно введены первый и второй блоки предохранения, блок индикации напряжения аккумуляторной батареи, блок включения нагрузки, блок нагрузки, блок подключения внешней нагрузки, блок автоматического отключения нагрузки, блок запуска режима измерений, блок включения вольтметра, выход которого соединен с первым входом блока индикации напряжения аккумуляторной батареи, второй вход которого соединен с выводом делителя контролируемого напряжения, вход которого соединен с первым выходом блока запуска режима измерений, второй выход которого подключен к входу блока выбора режима работы, первый вход блока запуска режима измерений соединен с первым выходом первого блока предохранения, второй выход которого соединен с входом блока включения вольтметра, а третий выход через второй блок предохранения соединен с входом блока подключения внешнего вольтметра, вход перового блока предохранения соединен с выходом блока подключения аккумуляторных батарей, а четвертый выход соединен с первым входом блока включения нагрузки, второй вход которого соединен с первым выходом блока автоматического отключения нагрузки, вход которого соединен с первым выходом блока выбора режима работы, второй выход которого соединен с первым входом блока индикации режима работы, второй выход блока автоматического отключения нагрузки соединен со вторым входом блока запуска режима измерений, а третий выход соединен со вторым входом блока индикации режима работы, первый, второй и третий выходы блока включения нагрузки соединены соответственно с входами блоков нагрузки, подключения внешней нагрузки и индикации нагрузки, выходы блока подключения внешней нагрузки и блока подключения внешнего вольтметра являются соответственно первым и вторым выходами устройства контроля аккумуляторных батарей.

Известно устройство контроля и управления техническим состоянием аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии [патент РФ на изобретение №2758004, МПК G01R 31/36, 10/48, опубл. 25.10.2021], содержащее цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты с каналом инфранизкой частоты, зарядно-разрядное устройство, соединенное с аккумуляторной батареей, при этом цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты через аккумуляторную батарею подключен к входу устройства контроля и управления, выходы которого подключены к цифровому генератору синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядному устройству, отличающееся тем, что в цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты введен канал сверхнизкой частоты, причем выходы устройства контроля и управления через коммутаторы связаны с входами цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядного устройства, выход канала сверхнизкой частоты цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и выход зарядно-разрядного устройства через коммутаторы подключены к входам молекулярного накопителя энергии, выход которого через коммутатор подключен к входу устройства контроля и управления.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ измерения внутреннего сопротивления АБ постоянному току согласно двухимпульсному методу: по отношению разницы напряжений на выводах аккумуляторной батареи к разнице проходящих через нее токов. Пример реализации двухимпульсного метода приведен в методических указаниях по диагностике системы оперативного постоянного тока на электрических подстанциях, МОЭСК 2009. При этом кратности импульсов тока жестко не заданы и могут отличаться в разных экспериментах, но второй импульс, как правило, составляет около половины от первого. Для отстройки от переходного процесса рекомендуется проводить измерения тока и напряжения как минимум по прошествии 2 мс после коммутации.

Одним из устройств, реализующих двухимпульсный метод, прототипом настоящего изобретения, является устройство для измерений внутреннего сопротивления стационарных аккумуляторных батарей [патент РФ на полезную модель №131876, МПК G01R 27/08, опубл. 27.08. 2013], содержащее микроконтроллер, индикатор, клавиатуру, блок управления, подключенные к микроконтроллеру, последовательно соединенные датчик напряжения, мультиплексор, АЦП, выход которого подключен к микроконтроллеру, датчик тока, подсоединенный к мультиплексору, отличающееся тем, что в него дополнительно введены N-число параллельно соединенных транзисторных ключей, управляющие выводы которых подключены к выходам блока управления, коллекторы через токоограничивающие термостабильные резисторы - к датчику напряжения и положительному полюсу испытуемой аккумуляторной батареи, а эмиттеры - через датчик тока к отрицательному полюсу аккумуляторной батареи, а также N-число элементов защиты от перенапряжений, которые подключены параллельно транзисторным ключам. Вначале с помощью клавиатуры и индикатора устанавливается количество включаемых ключей. Затем контроллер по команде с клавиатуры инициирует процесс измерений путем последовательной подачи команд включения на блок управления, в результате чего происходит последовательное подключение аккумуляторной батареи на сопротивление, равное величине термостабильного резистора, деленного на число включенных ключей. После очередного включения выполняется временная задержка, соизмеримая с временем переходного процесса от включения одного ключа. После включения последнего ключа, микроконтроллер выполняет временную задержку, необходимую для обеспечения стационарного режима. Далее микроконтроллер включает мультиплексор на измерение тока и аналоговый сигнал с датчика тока поступает на АЦП. Микроконтроллер принимает коды с АЦП и проводит усреднение полученных значений с последующим умножением на полученный в процессе калибровки коэффициент приведения. Аналогично, после переключения мультиплексора на измерение напряжения, происходит измерение сигнала с датчика напряжения с сохранением значения. Далее микроконтроллер начинает последовательное выключение ключей с удвоенной по сравнению с включением временной выдержкой после очередного выключения. В процессе выключения ключей из-за наличия индуктивности соединительных проводов в измерительной цепи возникают перенапряжения. Чтобы защитить ключи, а также цепи питания рабочего оборудования, используются элементы защиты от импульсных перенапряжений. Когда числа выключенных ключей достигнет половины от заданного, микроконтроллер выполняет временную задержку и производит измерение тока и напряжения. После измерений микроконтроллер последовательно с необходимой временной выдержкой выключает оставшиеся ключи, вычисляет значение внутреннего сопротивления и отображает его на индикаторе.

Основным недостатком предложенного устройства является необходимость измерения тока в цепи. Измеритель тока большой амплитуды является массивным элементом из температурно-стабильного сплава относительно высокой стоимости, который имеет высокую погрешность при малых токах.

Также недостатком является выбранная кратность импульсов токов - один к двум - которая завышает измеренное сопротивление в 1,5-2 раза и занижает разницу измерений сопротивлений на АБ с разным остаточным ресурсом. Разница в измеренных сопротивлениях аккумуляторных батарей с фактической емкостью 80% и 95% от номинальной находится в пределах погрешности измерений и в 3-4 раза ниже, чем разница в измеренных сопротивлениях с использованием двух импульсов величиной 4 тока десятичасового разряда и 40 токов десятичасового разряда, поэтому, учитывая, что при снижении фактической емкости на 20% батарея требует замены, выбранная кратность импульсов токов не приемлема для оценки фактической емкости АБ.

Существенным недостатком устройства и самого двухимпульсного метода является то, что результаты измерений сопротивления коротким импульсам постоянного тока численно не равны результатам, полученным согласно п. 6.3 ГОСТ Р МЭК 60896-2-99 и обычно ниже при той же кратности. Другими словами, меняя способ измерения сопротивления мы получаем другой порядок величин, который может быть сопоставлен только с величинами, полученными тем же способом: а значит, нельзя сопоставлять результаты измерений с паспортными данными внутреннего сопротивления АБ; требуется задание уставок. Отличие в результатах может быть объяснено тем, что на результат измерения большое значение оказывает отстройка времени после коммутации. Длительность переходного процесса после большого импульса больше, чем после маленького, что вносит методическую погрешность. В итоге, двухимпульсный метод с некоторыми ограничениями (кратности токов импульсов) может быть использован как экспресс метод оценки фактической емкости по внутреннему сопротивлению АБ, но не подходит в качестве самостоятельного метода для оценки тока короткого замыкания и выбора средств защиты АБ.

Кроме того, недостатками прототипа являются отсутствие возможности использования ретроспективных данных о измерениях АБ для ускорения диагностики АБ и повышения качества прогноза ухудшения свойств АБ и ее элементов; ограничение емкости диагностируемой АБ величиной большого импульса тока; отсутствие возможности автоматического расчета фактической емкости и остаточного ресурса АБ с отстройкой от температуры АБ; отсутствие возможности проведения дополнительных мероприятий по контролю состояния АБ, в том числе измерение фактической емкости АБ при разряде и проведение тренировочного цикла заряда-разряда отдельных элементов АБ.

Сущность изобретения

Техническим результатом является повышение удобства и качества проведения диагностирования состояния аккумуляторных батарей (АБ) емкостью до 4000 Ач напряжением от 2 до 280 В, применяемых в системах собственных нужд трансформаторных подстанций, а также сокращение времени проведения испытаний без выведения АБ из эксплуатации, упрощение устройства, реализующего испытания.

Технический результат достигается за счет того, что используют способ комплексной проверки характеристик аккумуляторных батарей и устройство для осуществления способа, включающий комплексное диагностирование состояния аккумуляторных батарей (АБ) широкого диапазона емкостей и напряжений, применяемых в системах собственных нужд трансформаторных подстанций, состоящее из:

- точной оценки фактической емкости АБ с отстройкой по температуре АБ при разряде и по внутреннему сопротивлению,

- оценки остаточного ресурса АБ,

- проведения тренировочных циклов заряда-разряда отдельных элементов АБ,

- автоматической фиксации замеряемых параметров и их сопоставление с ретроспективными данными во время проведения замеров,

при этом оценку внутреннего сопротивления, фактической емкости и остаточного ресурса АБ выполняют кратностью импульсов токов 4/40 тока десятичасового разряда, а также отстройки от температуры электролита,

при этом

сначала измеряют и фиксируют температуру электролита t и напряжение на клеммах АБ, далее, если напряжение выше минимального допустимого для АБ, на время 2 мс замыкают АБ на первое сопротивление R4, подобранное для обеспечения тока величиной 4 тока десятичасового разряда АБ, и измеряют падение напряжения на первом сопротивлении R4 в конце данного промежутка времени; после чего размыкают цепь и сразу замыкают на второе сопротивление R40, подобранное для обеспечения тока величиной 40 токов десятичасового разряда АБ, на тот же промежуток времени 2 мс и измеряют падение напряжения на втором сопротивлении R40 в конце данного промежутка времени,

далее по измеренным падениям напряжений, пользуясь известным законом Ома для участка цепи, рассчитывают токи в цепи после коммутации первого сопротивления R4 - I4 и второго сопротивления R40 - I40,

дают оценку внутреннему сопротивлению АБ Rвн, рассчитанному по формуле:

Rвн - внутреннее сопротивление АБ;

R40 - второе сопротивление;

I40 - сила тока после коммутации второго сопротивления;

R4 - первое сопротивление;

I4 - сила тока после коммутации первого сопротивления,

далее определяют фактическую емкость АБ при температуре измерений по формуле:

Сфt - фактическую емкость АБ,

a, b и с - наперед заданные эмпирическим путем коэффициенты, свойственные для диагностируемого типоразмера АБ и кратности токов; и фактическую емкость, приведенную к нормальной температуре:

t - температура электролита или поверхности АБ, измеренная в начале разряда,

tн - нормальная температура АБ,

λ - температурный коэффициент из п. 6.11.10 ГОСТ Р МЭК 60896-2-99, далее по полученному значению Сф оценивают остаточный ресурс по формуле:

Сном - номинальная емкость АБ при нормальной температуре,

если напряжение на клеммах ниже минимального допустимого для АБ, то проводят попытку заряда АБ или тренировочный цикл заряда-разряда отдельных элементов АБ и потом проводят оценку внутреннего сопротивления АБ.

В развитие изобретения оценку внутреннего сопротивления АБ выполняют без измерения импульса тока с помощью измерителей.

В развитие изобретения выполняют оценку внутреннего сопротивления, фактической емкости и остаточного ресурса АБ, используя кратность импульсов токов 4/40 тока десятичасового разряда, а также отстройки от температуры электролита.

В развитие изобретения фиксируется температура поверхности АБ вместо температуры электролита.

В развитие изобретения следующее сопротивление подключают в цепь параллельно предыдущему, а после измерения результирующего сопротивления цепь размыкается.

В развитие изобретения кратность второго тока составляет 8-20 токов десятичасового разряда.

В развитие изобретения измерение сопротивления производится на переменном токе замыканием АБ на время, необходимое для фиксации измерений, в цепи с источником переменного тока, конденсатором высокой емкости и внешним измерительным резистором с сопротивлением много большим, чем внутреннее сопротивление АБ, далее определяют фактическую емкость при температуре измерений по формуле:

а~, b~ и с~ - наперед заданные эмпирическим путем коэффициенты, свойственные для диагностируемого типоразмера АБ и частоты испытательного напряжения, при этом измерение сопротивления на I8-20 или на переменном токе снижает точность оценки Rвн, но позволяет диагностировать АБ большей емкости.

В развитие изобретения АБ замыкается на сопротивления на время в диапазоне 2-10 мс, при этом время выбирается таким образом, чтобы оно было больше времени переходного процесса большего импульса тока, но не приводило к перегреву внешнего сопротивления и других элементов цепи.

В развитие изобретения перед измерением и фиксации температуры электролита и напряжения на клеммах аккумуляторной батареи, проводится поиск ретроспективных результатов оценки фактической емкости диагностируемой аккумуляторной батареи, а результат оценки фактической емкости сравнивается с ретроспективными данными

В развитие изобретения аккумуляторная батарея замыкается на сопротивления на время в диапазоне 2-10 мс, при этом время выбирается таким образом, чтобы оно было больше времени переходного процесса большего импульса тока, но не приводило к перегреву внешнего сопротивления и других элементов цепи.

Устройство реализации заявленного изобретения, включающее блок питания; блок охлаждения; блок управления; блок связи; блок измерения внутреннего сопротивления АБ постоянным током, который включает в себя формирователь сигнала, мощный конденсатор, усилитель мощности; устройство защиты от обратной полярности; блок измерения входного напряжения; блок компенсации ошибки измерений и модуль аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), отличающееся тем, что что переменное напряжение от внешней сети подается на блок питания, который совмещает функции защиты от перенапряжения сети и выпрямления и подает выпрямленное напряжение на другие блоки устройства, при этом после подачи питания на блок охлаждения, блок охлаждения начинает измерение температуры внутри устройства и при превышении температуры заранее выбранной уставки включает принудительное охлаждение устройства; после подачи питания на блок управления, блок связи связывается с внешним устройством посредством проводного или беспроводного соединения в ожидании команды оператора и, при получении команды об измерении внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи двухимпульсным методом с заданными кратностями тока импульсов, блок измерения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи постоянным током подключается к положительному контакту АБ через устройство защиты от обратной полярности, при этом блок измерения входного напряжения измеряет напряжение аккумуляторной батареи, а блок компенсации ошибки измерений вносит корректировку в измеренное напряжение путем учета падения напряжения на устройстве защиты от обратной полярности, что требует обеспечения гальванической развязки цепей питания блока с цепями измерения напряжения с двух сторон блока защиты от обратной полярности; после измерения и корректировки напряжения аккумуляторной батареи блок измерения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи постоянным током запрашивает у блока управления уровни нагрузки для разряда аккумуляторной батареи двумя импульсами и время протекания импульсов, после чего подбирает комбинацию транзисторов и нагрузочных резисторов и замыкает аккумуляторную батарею на нагрузку на заданное блоком управления время, а также отправляет блоку управления информацию о подобранном сопротивлении нагрузки; модуль АЦП измеряет изменение напряжения на аккумуляторной батарее в ходе коммутации на нагрузку и отправляет блоку управления значения изменения напряжения в конце времени протекания каждого из двух импульсов; далее по сопротивлениям нагрузки и измеренным изменениям напряжения на аккумуляторной батарее блок управления рассчитывает внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи и отправляет результат расчета посредством блока связи на внешнее устройство по проводному или беспроводному соединению, где рассчитывается фактическая емкость, приведенная к нормальной температуре, и остаточный ресурс аккумуляторной батареи.

Устройство, отличающееся тем, что блок измерения внутреннего сопротивления АБ постоянным током включает в себя модуль импульсной нагрузки, модуль АЦП и реле, при этом модуль импульсной нагрузки включает по меньшей мере 5 одинаковых плат, каждая их которых представляет собой восьмиканальную плату импульсной нагрузки, содержащую 8 транзисторных ключей. Устройство отличающееся тем, что включает в себя дополнительно блок измерения внутреннего сопротивления АБ переменным током.

Устройство, отличающееся тем, что включает в себя дополнительно блок разряда и тренировочного цикла, состоящий из электрической нагрузки и АЦП для измерения напряжения на АБ.

Устройство, отличающееся тем, что включает в себя дополнительно блок индикации, который принимает от блока управления текущую информацию о положении контактов устройства, уровнях тока и напряжения, текущих процессах и отображает ее на дисплее.

Устройство, отличающееся тем, что блок охлаждения задает интенсивность принудительного охлаждения устройства принимая во внимание результаты измерения температуры внутри устройства.

Заявленный технический результат, а именно: повышение удобства и качества проведения диагностирования состояния аккумуляторных батарей (АБ) емкостью до 4000 Ач напряжением от 2 до 280 В, применяемых в системах собственных нужд трансформаторных подстанций, а также сокращение времени проведения испытаний без выведения АБ из эксплуатации, упрощение устройства, реализующего испытания достигается использованием заявленного способа и устройства для его реализации:

- повышение точности оценки внутреннего сопротивления, фактической емкости и остаточного ресурса АБ достигается за счет применения кратности импульсов токов 4/40 тока десятичасового разряда, повышения диапазона времени между коммутацией и измерением напряжения на сопротивлении, а также отстройки от температуры электролита;

- упрощение устройство для реализации заявленного способа достигается за счет оценки внутреннего сопротивления АБ без измерения импульса тока с помощью измерителей, а также применение блока индикации повышает удобство использования.

Краткое описание чертежей:

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства комплексной проверки характеристик аккумуляторных батарей.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1. Блок питания;

2. Блок охлаждения;

3. Блок управления;

4. Блок связи;

5. Блок измерения внутреннего сопротивления АБ постоянным током;

6. Устройство защиты от обратной полярности;

7. Блок измерения входного напряжения;

8. Блок компенсации ошибки измерений;

9. Модуль АЦП;

10. Блок измерения внутреннего сопротивления АБ переменным током;

11. Блок разряда и тренировочного цикла;

12. Блок индикации. На фиг. 2 показан внешний вид опытного образца устройства комплексной проверки характеристик аккумуляторных батарей.

На фиг. 3 показан внутренний вид опытного образца устройства комплексной проверки характеристик аккумуляторных батарей.

Осуществление изобретения

Заявленный способ реализуется следующим образом: При получении команды оператора о измерении внутреннего сопротивления АБ на переменном токе, блок измерения внутреннего сопротивления АБ переменным током 10 (фиг. 1), запитанный блоком питания 1 (фиг. 1), подключается к положительному контакту АБ и начинает генерировать синусоидальный сигнал большой мощности, при этом блок измерения входного напряжения 7 (фиг. 1) измеряет напряжение АБ, а блок компенсации ошибки измерений 8 (фиг. 1) вносит корректировку в измеренное напряжение путем учета падения напряжения на устройстве защиты от обратной полярности 6 (фиг. 1), что требует обеспечения гальванической развязки цепей измерения напряжения с двух сторон блока защиты от обратной полярности. Модуль АЦП 9 (фиг. 1) выделяет переменную составляющую напряжения на АБ, измеряет ее и отправляет блоку управления 3 (фиг. 1), где рассчитывается внутреннее сопротивление АБ переменному току, принимая во внимание заранее заданный уровень амплитуды переменного тока. Далее блок управления 3 (фиг. 3) отправляет результат расчета посредством блока связи на внешнее устройство посредством проводного или беспроводного соединения, где рассчитывается фактическая емкость, приведенная к нормальной температуре, и остаточный ресурс АБ.

При получении команды оператора о разряде АБ, блок управления 3 (фиг. 1) отправляет команду на подключение блока разряда и тренировочного цикла 11 (фиг. 1) к положительному контакту АБ с заранее подобранной нагрузкой согласно емкости, подключаемой АБ и расчетному времени разряда. После начала разряда блок управления 3 (фиг. 1) отправляет команды на измерение напряжения на АБ встроенным в блок разряда и тренировочного цикла 11 (фиг. 1) измерителя напряжения, и отправляет на внешнее устройство посредством блока связи данные о уровне напряжения на АБ и моменте времени измерения, где рассчитывается фактическая емкость, приведенная к нормальной температуре, и остаточный ресурс АБ.

При получении команды о проведении тренировочного цикла заряда-разряда АБ от оператора блок управления 3 (фиг. 1) отправляет команду на подключение блока разряда и тренировочного цикла 11 (фиг. 1) к положительному контакту АБ с заранее подобранной нагрузкой согласно емкости подключаемой АБ и расчетному времени разряда, а также подключение блока питания к положительному контакту АБ. После чего блок питания 1 (фиг. 1) подает энергию при необходимом напряжении на АБ, а блок разряда и тренировочного цикла 11 (фиг. 1) при этом контролирует уровень напряжения на АБ и, после достижения уровня напряжения заранее заданной максимальной величины блока питания 1 (фиг. 1) отключает подачу напряжения на АБ, а блок разряда и тренировочного цикла 11 (фиг. 1) замыкает АБ на заранее выбранную нагрузку и продолжает контролировать уровень напряжения на АБ. После достижения уровня напряжения АБ заранее заданной минимальной величины повторяется заряд АБ с помощью блока питания 1 (фиг. 1) до достижения уровня напряжения заранее заданной максимальной величины. Затем АБ отключается от устройства.

Возможная конструкция опытного образца устройства комплексной проверки характеристик аккумуляторных батарей в рабочем/транспортном положении представлена на фигурах 2-3.

Особенности конструкции устройства:

Применена конструкция с двойным каркасом. Данная конструкция выбрана с целью максимально обезопасить внутренние токопроводящие не изолированные части и радиаторы от возможных замыкания на корпус, для защиты от механических повреждений электронных модулей, для обеспечения удобства обслуживания и сборки при изготовлении или в случае ремонта, для снижения уровня вибрации при работе.

Для того, чтобы предотвратить случайное повреждение дисплея, поломку кнопок или ложные срабатывания, не допущения механического повреждения фронтальных частей установки при эксплуатации, выбрана укладка оборудования и кабелей с передней стороны в карманы и навесные петли для приборов и кабелей, также хранения инструкции по эксплуатации.

Для более удобного контроля за температурой разъемов, недопущению повреждения выводов при настройке и смены режима оператором, а также более удобного процесса проверки затяжки разъемов разъемы выполнены на задней поверхности установки. Боковые крышки предусматривают возможность установки нетканых фильтров. Чтобы было удобнее перемещать установку при тестировании отдельных элементов батареи установка оснащена колесами с стопами и ручками. Применены кнопки с фиксацией, для обеспечения защиты от ложного включения при подключении к сети.

Блок управления 1 (фиг. 1) предназначен для управления периферийными контроллерами, для вычисления с плавающей точкой и принятия решений в критических ситуациях. На плате блока имеется три светодиода для сигнализации состояний. Блок имеет: два канала CAN (4 провода, с питанием), два интерфейса RS485 основной и вспомогательный, один интерфейс RS422 для конфигурации и отладки, разъемы расширения с шагом 2.54 мм для дочерних плат. На разъемы расширения выведены 16 дополнительных выводов логического уровня.

Блок измерения внутреннего сопротивления АБ постоянным током 5 (фиг. 1) может включать в себя модуль импульсной нагрузки, модуль АЦП и реле.

Модуль импульсной нагрузки предназначен для управления нагрузкой АБ в заданном диапазоне напряжений и состоит из 40 или 80 транзисторных ключей. Всего предусмотрено 4 диапазона рабочих напряжений: 300-100, 110-34, 36-9, 9-2. На каждый диапазон предусмотрено свое количество транзисторов. Количество ключей в первом и четвертом диапазоне составит 80 транзисторов, а во втором и третьем - по 40. Номиналы нагрузочных резисторов в каждом модуле импульсной нагрузки различаются и рассчитаны на свой диапазон напряжений. Модуль импульсной нагрузки состоит из 5 или 10 одинаковых плат. Это восьмиканальная плата импульсной нагрузки, содержащая 8 транзисторных ключей. Для питания используется напряжение 24 В (2 провода). Управляющих линий - 16. Кроме того 5 или, соответственно, 10 плат подсоединены к двум низкоомным рабочим шинам, каждая. Это подключение должно быть низкоомным (медная шина или соответствующий многожильный провод), поскольку вносит погрешность в измерения. АЦП предназначен для измерения уровня входного напряжения в пределах 2 В. Его вход развязан высоковольтной емкостью, что позволяет измерять слабые импульсные и синусоидальные сигналы. В состав АЦП входит процессорная плата-вставка. В качестве реле выбрано реле притяжения 11030113.

Блок измерения внутреннего сопротивления АБ переменным током 5 (фиг. 1) предназначен для генерации синусоидального сигнала большой мощности. Он состоит из трех частей: формирователь сигнала, мощный конденсатор, усилитель мощности. Формирователь сигнала основан на использовании цифро-аналогового преобразователи (ЦАП), входящего в состав микроконтроллера.

В качестве мощного конденсатора выбран CD60-J емкостью 1000 мкФ. Усилитель мощности представляет собой покупной усилитель МР3123 звуковой частоты класса D на основе микросхемы TPA3123D2 с высоким КПД, что позволяет получить амплитуду напряжения более 10 В и ток более 1 А.

Блок разряда и тренировочного цикла 11 (фиг. 1) предназначен для разряда аккумуляторных батарей емкостью до 4000 Ач в диапазоне напряжений 3-300 В и токов 0-100 А при рассеиваемой мощности до 7,5 кВт; а также для тренировки аккумуляторных батарей емкостью до 4000Ач номинальным напряжением 2 В.

В основе блока лежит мощный MOSFET транзистор STW88N65 в корпусе ТО-247, рассчитанный на напряжение более 300 В.

При температуре +25°С подобный транзистор способен рассеивать 400 Вт. При большей температуре этот параметр будет уменьшаться. Принято по 150 Вт на транзистор, тогда для рассеивания 7,5 кВт мощности потребуется 50 транзисторных нагрузок. Чтобы ограничить температуру внутри конструкции в пределах 50°С, для 150 Вт потребуется массивный радиатор и принудительное воздушное охлаждение. Расчеты радиатора показывают, что ориентировочные габариты радиатора для одной платы, рассеивающей около 650 Вт, составляют 300 мм × 125 мм × 60 мм при весе одного радиатора около 1,61 кг.

Для получения мощности 7,5 кВт при напряжении 300 В, необходимо обеспечить ток 25 А (по 0.5 А на транзистор). Для 75 В это будет уже 100 А (по 2 А на транзистор). Для компактности на одном радиаторе размещено по 4 транзистора.

Блок охлаждения 2 (фиг. 1) представляет из себя систему воздушного охлаждения, в которой включение и выключение 1-20 вентиляторов, а также регулирование их скорости, выполняется на основании измерения температуры в 1-4 точках. Блок 2 (фиг. 1) состоит из одной платы, на которой размещены: разъем CAN с питанием (4 линии), 4 разъема для подключения выносных термодатчиков, вспомогательный разъем программирования. Работа с блоком 2 (фиг. 1) сводится к передаче команд по шине CAN и получении ответов. В качестве датчика температуры может быть применен DS18B20. Вентиляторы - SG121238BS.

Для питания устройства (фиг. 1-3) используется AC/DC преобразователь LRS-100-24 с выходным напряжением 24 В. Это напряжение в сравнении с 12 В позволяет получить синусоидальный сигнал с амплитудой 10 В. Такой уровень сигнала позволит повысить точность замера напряжения на низком внутреннем сопротивлении АБ.

Блок индикации 12 (фиг. 1) состоит из одной платы, на которой размещены: подсветка графического дисплея, графический дисплей TIC154A (поверх подсветки), схема управления и связи с главным контроллером (по шине CAN), разъем CAN с питанием (4 линии), вспомогательный разъем программирования или отдельно плата и цветной дисплей, например, WKS50WV009-WCT.

Управление блоком 12 (фиг. 1) сводится к передаче команд по шине CAN. В состав команд входит: Запрос параметров устройства (фиг. 1-3); включение-выключение подсветки экрана; сброс состояния экрана; переключение режима (символьный-графический); передача выводимой информации.

Блок связи 4 (фиг. 1) построен на использовании готовых покупных Bluetooth-решений (BLE112, BLE113), представляющих удлинитель UARTa (последовательного порта). Он расположен на дочерней плате блока управления 3 (фиг. 1).

Блок измерения входного напряжения 7 (фиг. 1) предназначен для измерения уровня входного напряжения в пределах 3-300 В и сигнализации состояния переполюсовки. Для поддержания достаточной точности во всем диапазоне входных напряжений применяется три канала АЦП с различными входными резистивными делителями. Дополнительно в блоке 7 (фиг. 1) предусмотрена сигнализация обратной полярности.

Блок компенсации ошибки измерений 8 (фиг. 1) предназначен для измерения напряжения на мощном входном диоде, которое вносит ошибку в напряжение на нагрузке. Блок 8 (фиг. 1) содержит гальваническую развязку входа, поскольку производит измерения относительно высокого входного напряжения.

Работа устройства (фиг. 1-3) начинается с того, что переменное напряжение от внешней сети подается на блок питания 1 (фиг. 1), который совмещает функции защиты от перенапряжения сети и выпрямления напряжения и подает выпрямленное напряжение на другие блоки устройства (фиг. 1-3). После подачи питания на блок охлаждения 2 (фиг. 1), блок охлаждения 2 (фиг. 1) начинает измерение температуры внутри устройства (фиг. 1-3) и при превышении температуры заранее выбранной уставки включает принудительное охлаждение устройства (фиг. 1-3). После подачи питания на блок управления 3 (фиг. 1), блок связи 4 (фиг. 1) связывается с внешним устройством посредством проводного или беспроводного соединения в ожидании команды оператора и, при получении команды о измерении внутреннего сопротивления АБ двухимпульсным методом с заданными кратностями тока импульсов, блок измерения внутреннего сопротивления АБ постоянным током 5 (фиг. 1) подключается к положительному контакту АБ через устройство защиты от обратной полярности 6 (фиг. 1), при этом блок измерения входного напряжения 7 измеряет напряжение АБ, а блок компенсации ошибки измерений 8 (фиг. 1) вносит корректировку в измеренное напряжение путем учета падения напряжения на устройстве защиты от обратной полярности 6 (фиг. 1), что требует обеспечения гальванической развязки цепей измерения напряжения с двух сторон блока защиты от обратной полярности 6 (фиг. 1) с цепями питания блока 8 (фиг. 1). После измерения и корректировки напряжения АБ блок измерения внутреннего сопротивления АБ постоянным током 5 (фиг. 1) запрашивает у блока управления 3 (фиг. 1) уровни нагрузки для разряда АБ двумя импульсами и время протекания импульсов, после чего подбирает комбинацию транзисторов и нагрузочных резисторов и замыкает АБ на нагрузку на заданное блоком управления время, а также отправляет блоку управления 3 (фиг. 1) информацию о подобранном сопротивлении нагрузки. Модуль АЦП 9 (фиг. 1) измеряет изменение напряжения на АБ в ходе коммутации на нагрузку и отправляет блоку управления 3 (фиг. 1)значения изменения напряжения в конце времени протекания каждого из двух импульсов. По сопротивлениям нагрузки и измеренным изменениям напряжения на АБ блок управления 3 (фиг. 1) рассчитывает внутреннее сопротивление АБ и отправляет результат расчета посредством блока связи на внешнее устройство по проводному или беспроводному соединению, где рассчитывается фактическая емкость, приведенная к нормальной температуре, и остаточный ресурс АБ.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для испытания электрических характеристик аккумуляторов или электрических батарей, а именно стационарных аккумуляторных батарей (АБ) систем собственных нужд трансформаторных подстанций. Технический результат: повышение удобства и качества проведения диагностирования состояния аккумуляторных батарей, а также сокращение времени проведения испытаний без выведения АБ из эксплуатации, упрощение устройства. Сущность: на 2 мс замыкают аккумуляторную батарею на сопротивление R1, подобранное для обеспечения тока в цепи с аккумуляторной батареей величиной 4 тока десятичасового разряда аккумуляторной батареи, и измеряют падение напряжения на сопротивлении R1 в конце промежутка времени. После этого размыкают цепь и сразу замыкают на тот же промежуток времени 2 мс на сопротивление R2, подобранное для обеспечения тока в цепи с аккумуляторной батареей величиной 40 токов десятичасового разряда аккумуляторной батареи, и измеряют падение напряжения на сопротивлении R2 в конце промежутка времени. По измеренным падениям напряжений рассчитывают токи I1 и I2. Дают оценку внутреннему сопротивлению аккумуляторной батареи по формуле Rвн=(R2⋅I2-R1⋅I1)/(I2-I1). Определяют фактическую емкость по формуле Сфt=а⋅Rвн^2+b⋅Rвн+с, где a, b и с - эмпирические коэффициенты. Определяют фактическую емкость, приведенную к нормальной температуре: Сф=Сфt/(1+λ(t-tн)), где t - температура электролита, измеренная в начале разряда, tн - нормальная температура электролита, λ - температурный коэффициент. Оценивают остаточный ресурс по формуле RL=Cф/Cном, где Сном - номинальная емкость аккумуляторной батареи при нормальной температуре электролита. Устройство включает блок связи, получающий команды на измерение внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи постоянному току, разряд или заряд аккумуляторной батареи, а также передающий полученные от блока управления результаты измерения внутреннего сопротивления на внешнее устройство посредством проводного или беспроводного соединения, блок управления, задающий уровни нагрузки для разряда аккумуляторной батареи двумя импульсами постоянного тока, блок измерения входного напряжения, измеряющий напряжение аккумуляторной батареи в цепи с электрической нагрузкой R1, R2, устройство защиты от обратной полярности, блок компенсации ошибки измерений, блок измерения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи постоянным током, подключенный к положительному контакту аккумуляторной батареи через устройство защиты от обратной полярности, модуль АЦП, измеряющий изменение напряжения на аккумуляторной батарее и отправляющий результаты измерения напряжения на блок управления, блок питания. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ проверки характеристик аккумуляторных батарей, заключающийся в том, что оценивают внутреннее сопротивление, фактическую емкость и остаточный ресурс аккумуляторной батареи, отличающийся тем, что измеряют температуру электролита и на 2 мс замыкают аккумуляторную батарею на сопротивление R1, подобранное для обеспечения тока в цепи с аккумуляторной батареей величиной 4 тока десятичасового разряда аккумуляторной батареи; измеряют падение напряжения на сопротивлении R1 в конце промежутка времени замыкания аккумуляторной батареи на сопротивление R1; после чего размыкают цепь и сразу замыкают на тот же промежуток времени 2 мс на сопротивление R2, подобранное для обеспечения тока в цепи с аккумуляторной батареей величиной 40 токов десятичасового разряда аккумуляторной батареи, и измеряют падение напряжения на сопротивлении R2 в конце промежутка времени замыкания аккумуляторной батареи на сопротивление R2; по измеренным падениям напряжений, пользуясь известным законом Ома для участка цепи, рассчитывают токи в цепи после коммутации первого сопротивления I1 и второго сопротивления I2; далее, пользуясь формулой: Rвн=(R2⋅I2-R1⋅I1)/(I2-I1), дают оценку внутреннему сопротивлению аккумуляторной батареи Rвн, определяют фактическую емкость по формуле: Сфt=а⋅Rвн^2+b⋅Rвн+с, где a, b и с - наперед заданные эмпирическим путем коэффициенты, свойственные для диагностируемого типоразмера аккумуляторной батареи; далее определяют фактическую емкость, приведенную к нормальной температуре: Сф=Сфt/(1+λ(t-tн)), где t - температура электролита, измеренная в начале разряда, tн - нормальная температура электролита, λ - температурный коэффициент; по полученному значению Сф оценивают остаточный ресурс по формуле:

RL=Cф/Cном, где Сном - номинальная емкость аккумуляторной батареи при нормальной температуре электролита.

2. Способ по п. 1, в котором проводится поиск ретроспективных результатов оценки фактической емкости диагностируемой аккумуляторной батареи, а результат оценки фактической емкости сравнивается с ретроспективными данными.

3. Устройство проверки характеристик аккумуляторных батарей, осуществляющее измерение внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи постоянному току, отличающееся тем, что включает:

- блок связи, получающий команды на измерение внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи постоянному току, разряд или заряд аккумуляторной батареи, а также передающий полученные от блока управления результаты измерения внутреннего сопротивления на внешнее устройство посредством проводного или беспроводного соединения;

- блок управления, задающий уровни нагрузки для разряда аккумуляторной батареи двумя импульсами постоянного тока;

- блок измерения входного напряжения, измеряющий напряжение аккумуляторной батареи в цепи с электрической нагрузкой R1, R2;

- устройство защиты от обратной полярности;

- блок компенсации ошибки измерений, корректирующий измеренное блоком измерения входного напряжения напряжение путем учета падения напряжения на устройстве защиты от обратной полярности;

- блок измерения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи постоянным током, подключенный к положительному контакту аккумуляторной батареи через устройство защиты от обратной полярности и после измерения и корректировки напряжения аккумуляторной батареи замыкающий аккумуляторную батарею на нагрузку на 2 мс;

- модуль АЦП, измеряющий изменение напряжения на аккумуляторной батарее в ходе коммутации на нагрузку в конце времени протекания каждого из двух импульсов, а также отправляющий результаты измерения напряжения на блок управления;

- блок разряда и тренировочного цикла, включающий электрическую нагрузку и АЦП для измерения напряжения на аккумуляторной батарее, подключенный к положительному контакту аккумуляторной батареи для разряда аккумуляторной батареи, измерения напряжения на аккумуляторной батарее и передачи информации об уровне напряжения на аккумуляторной батарее и моменте времени измерения на блок управления, а также контроля напряжения на аккумуляторной батарее в цикле заряда во время проведения тренировочного цикла заряда-разряда аккумуляторной батареи;

- блок питания, подключенный ко всем другим блокам устройства и совмещающий функции выпрямления напряжения внешней сети и защиты от перенапряжения, а также подключенный к аккумуляторной батарее во время заряда в тренировочном цикле.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что снабжено блоком охлаждения с датчиком температуры воздуха внутри устройства, регулирующим принудительное охлаждение устройства.

5. Устройство по п. 3 или 4, отличающееся тем, что снабжено блоком индикации, отображающим на дисплее текущую информацию о положении контактов устройства, уровнях тока и напряжения.

6. Устройство по любому из пп. 3-5, отличающееся тем, что включает блок управления, по сопротивлениям нагрузки и измеренным изменениям напряжения на аккумуляторной батарее рассчитывающий внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи постоянному току при получении от блока связи команды на измерение внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи постоянному току.

7. Устройство по любому из пп. 3-5, отличающееся тем, что включает блок управления, задающий сопротивление нагрузки во время разряда аккумуляторной батареи при получении от блока связи команды на разряд или проведение тренировочного цикла заряда-разряда аккумуляторной батареи.