Установка для электрических испытаний аккумуляторных батарей Советский патент 1983 года по МПК H01M10/48 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для электрических испытаний аккумуляторных батарей и может быть использовано в тех случаях, когда необходимо определение их электрических характеристик.

По основному авт..св. № 736226 известна установка для электрических

испытаний аккумуляторных батарей, . используемая при определении эксплуатационных характеристик аккумуляторных батарейЧАБ), таких как, например, отдача по емкости, энергети-. ческий КПД, диапазон рабочихнапряжений, ресурс и др. .

Известная установка содержит заг. . рядное устройство и эквивалент нагрузок, соединенные между собой и через автомат регулирования и защиты с клеммами для подключения испытуекых АБ, устройство контроля и ре-, . гистрации и пульт оператора, подклкм ченные к зарядному устройству и зквиваленту нагрузок, два счетчика электроэнергии, два датчика тока и два датчика напряжения.

Управляющие выходы и обнуляющие входы каждого счетчика электроэнергии соединены с соответствующими входами и выходами автомата регулирования и защиты, установочные входы подключены к пульту оператора, а счетные выходы - к устройству контроля и регистрации.

Выходы датчиков тока и датчиков напряжения подключены к соответствующим счетным входам счетчиков электро10энергии, причем измерительные входы одного из датчиков тока включена в зарядную цепь испытуемой батареи, другого - в ее разрядную цепь, а измерительные входы каждого кз датчи15 юв напряжения соединены с испытует. мой батареей 1.

Недостатком такой установки яьляется невысокая точность определения электроенергии, полученной при заря20де АБ в условиях отрицательных температур (при исследованиях АБ, снабженных устройствами для их разогрева).

Цель изобретения - повышение точ25ности определения электроэнергии, получаемой при заряде батарей, снабженных устройствами для разогрева, в условиях отрицательных температур. .; Поставленная Ц€У1ь достигается

30 тем, что в установку, содержащую зарядное устройство и эквивалент нагрузок, соединенные между собой и через автомат регулирования и защиты с клеммами для подключения испытуемых батарей, устройство -контроля и регистрации и пульт оператора подключенные к зарядному устройству и эквиваленту нагрузок, два счетчика электроэнергии, управляющие выходы и обнуляющие входы каждого из которы соединены с соответствующими входами и выходами автомата регулирования и защиты, установочные входы подключены к пульту оператора, а счетные выходы ,к устройству контроля и регистрации, два датчика тока и два датчика напря жения, выходы которых подключены к соответствующим счетным входам упомянутых счетчиков, причем измеритель ные входы одного из датчиков тока включены в зарядную цепь испытуемых батарей, другого - в ееразрядную цепь, а измеритель ные входы каждого датчиков .напряжени.я1 соединены с испытуемой батареей, введены блок опре деления коэффициента эффективности заряда, блокумножения и датчик темп ратуры электролита, причем входы бло ка определения коэффициента эффектив ности заряда подключены к выходам датчика напряжения заряда и датчика температуры электролита, установленкого в АБ, а выход - к входу блока умножения, к другому входу которого подключен выход датчика тока заряда. Выход блока умножения подключен к счетчику электроэнергии заряда. Блок определения коэффициента эффективности заряда выполнен из тре сумматоров, дь/х блоков умножения, блока постоянных аккумуляторов, блока ограничения и блока сравнения. Первый вход первого сумматора подклю чен к выходу датчика напряжения заря да, а выход - к первому входу первог блока умножения, выход которого подключен к первому входу второго сумма тора. Выход второго сумматора.подклю чен к первому входу третьего суммато ра, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения. Первый, второй, третий и четвертый выходы блока постоянных аккумулятора соответственно подключены к вторым вхо/:ам второго блока умножения, первого сумматора, первого блока умножения и третьего сумматора. Вход блока ограничения и первый вход блока сравнения подключены к выходу дат чика температуры электролита, а выход блока ограничения - к второму входу второго сумматора.. Второй вход блока сравнения подключен к выходу второго сумматора. Выход блока сравнения подключен к третьему входу второго бло.ка умножения. На фиг. 1 ..приведена предлагаемая установка для электрических испытаНИИ АБ, структурная схема/ на фиг.2вариант выполнения блока определения коэффициента эффективности заряда, структурная схема. Установка для.электрических испытаний АВ (фиг.l содержит зарядное устройство 1 и эквивалент нагрузок 2, соединенные между собЪй с испытуемой батареей 3 через автомат 4 регулирования и защиты, датчик 5 тока в цепи заряда и датчик 6 тока в цепи разряда ба:тареи 3, два датчика 7 и 8 напряжения измерительные входы которых соединен с испытуемой батареей 3, блок 9 определения коэффициента эффективности заряда, соединённый с датчиком 10 температуры электролита, .блоком 11 умножения, соединенным с датчиком тока 5 заряца, и датчиком 7 напряжения заряда, два счетчика-12 и 13 электроэнергии, счетные входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков 7 и 8 напряжения, блока 11 умножения и датчика-6 тока, обнуляющие в соды и управляющие выходы подключены к соответствующим выходам и входам автомата 4 регулирования и защиты, а установочные входы - к пульту 14 оператора, который в свою оч-ередь соединен с соответствующими входами зарядного устройства 1, эквивалента нагрузок 2 и автомата 4 регулирования и защиты, а также устройство 15 контроля и регистрации, с.оединенное с., соответствующими информационнЕЛМи вы- ходами зарядного устройства 1, эквивалента нагрузок 2, счетчиков . 12 и 13 электроэнергии,и пульта 14 оператора. . Установка для электрических испытаний АБ работает следующим образом. Необходимо провести,например, циклирование АБ, имеющих отрицательную температуру электролита, по следующей программе: разряд -. стартерного режима с последующим частичным зарядом, дозированным по количеству электроэ.нергии. При заряде производится -, разогрев, батареи. Перед началом циклирования АБ с пульта оператора 14 производится задание для счетчиков 12 и 13 (путем . подачи сигналов на их установочные входы ) требуемых уровней их срабаты- вания ( для счетчика 12 и AV/p для счетчика 13), подготовка зарядного устройства 1 и эквивалента нагрузок 2 для. реализации ими заданных режимов заряда и разряда, а также других устройств установки к предстоящим испытаниям. Испытания АБ начинаются с момента подачи с пульта .14 оператора на автомат 4 регулирования и защиты команды для подключения эквивалента нагрузки 2 к испыт,уемой АБ 3 (зги ыкание разрядной цепи}. С этого ь мента на чинается разряд ЛБ 3, в ходе которо го датчик 6 тока и датчик 8 напряже ния измеряют ток разряда и напряжение АБ, а счетчик 13 электроэнергии по сигналам этих датчиков опреде ляёт количество электроэнергии,-отдаваемой АБ 3. В моментвремени, когда показания счетчика 13 станут равными/jWp, он выдает управляющий сигнал на автомат регулирования и з щиты, который осуществляет прекраще ние разряда АВ 3, выдачу сигнала на обнуляющий Еход счетчика 12 (подготовка счетчика к предстоящему ча-сто ному заряду ), подключение .цепи заря да АБ 3 к зарядному устройству 1. С ЭТОГО момента времени происход заряд АБ 3, в ходе которого датчик 5 тока, и .датчик 7 напряжения изме ряют ток зарядного устройства и нап ряжения АБ 3.Известно, что при отрицательных температурах эJieктpoлитa АБ не полностью воспринимают заряд. , Исследования показывают, что зарядную энергиюАБ можно представить в следующем виде: Т , «я-ь ,., (1) где УЗ текущее значение зарядного .../напряжения аккумулятора; ij - текущее значение зарядного тока аккумулятора; Т - время работы аккумулятора на момент измерения зарядного тока; К - коэффициент эффективности заряда аккумулятора, опреде ляемый по формуле к--с1 зд- ъ«(и-ир,„) , К const (.г при -rac.t,+c(u-Up.).2o«c , где tg - температура электролита; р min минимально допустимое регулирумое напряжение заряд ного устройства; . . qifciCjol - постоянные для данного тип аккумулятора, определяемые экспериментально. Постоянные а, Ъ , с и d учитывают следующие параметры аккумулятора а - изменение коэффициента эффективности заряда аккумулятора при измене нии температуры электролита на Ъ - температура электролита при мини мальном значении регулируемого напря жения зарядного устройства, при кото рой коэффициент эффективности заряда аккумулйтора становится равным нулю с - изменение температуры электролита, при которой коэффициент.эффектив ности заряда аккумулятора ста:1овится равным нулю, при изменении ре.гулнруемого напряжения зарядного устройства на 1 В; 3 - температура электролита, выше которой коэффициент эффективности заряда аккуму.лятора имеет постоянное значение. Таким образом, для достоверного определения количества электроэнергии, полученной АБ при заряде, необходимо определять коэффициент эффективности заряда аккумулятора, т.е. решить уравнение ( 2 L Коэффициент эффективности заряда аккумулятора определяет блок 9 определения коэффициента эффективности заряда, на входы которого поступают сигналы с датчика 10 температуры электролита и датчика 7 напряжения. Сигнал с блока 9 определения коэффициента эффективности заряда подается на вход блока 11 умножения, куда подается сигнал с .датчика 5 тока. Счетчик 12 электроэнергии 12 по сигналам с датчика 7 напряжения и блока 11 умножения определяет количество электроэнергии, принимаемое АБ. В момент времени, когда показания счетчика 12 станут равными ANf/j, он выдает управ-, ляющий сигнал 4 на автомат регулирования и защиты, который по этому сигналу производит прекращение заряда АБ 3,. выдачу сигнала на обнуляющий вход счетчика 13. Блок опреде.пения коэффициента эффективности заряда (.фиг. 2) содержит |Три сумматора 16 - 18 два блока 19 и 20 умножения, блок 21 постоянных аккумулятора, блок 22 ограничения и блок 23 -сравнения. Блок определения коэффициента эффективности заряда работает следующим образом. На входы сумматора 16 подается сигнал 24 от датчика напряжения заряда и сигнал 25 с блока 21 постоянных аккумулятора, соответствующий Upm-in- Полученный сигнал на выхот е сумматора 16 подается на вход блока 19 умножения, на другой вход которого подается сигнал 26 с блока 21 постоянных аккумулятора, соответствующий -постоянной С. Сигнал 27 с датчика температуры электроли-та подается на вход блока 22 ограничения. Если значение сигнала 27 выше значения постоянной 61, на выходе блока ограничения 22 сигнал соответствует значению S. Если ниже значения постоянной «3, то сигнал не ограничивается. Сигнал, полученный на выходе блока 19 умножения,подается на вход сумматора 17, на другой вход которого / подается сигнал с блока 22 ограничения Полученный сигнал с выхода сумматора 17подается на первый вход сумматора 18и на первый вход блока 23 сравнения. На второй вход сумматора 18 подается сигнал 28 с блока 21 постоянных аккумулятора, соответствующий постоянной t . Блок 23 сравнения, на второй вход которого подается сигнал 27 с датчика температуры электролита, сравнивает сигнал с сумматора 17 с сигналом 27. При значении сигнала 27, соответствующем значению температуры электролита, ниже или равном минус 20°С, с выхода блока 23 сравнения . снимается сигнал, соответствующий нулю. При значении сигнала 27, соответствующем значению температуры электролита выше минус 20°С, с выхода блока сравнения снимается сигнал, соответствующий единице.

Сигналы с выхода сумматора 18, блока 23 сравнения, и сигнал 29 с блока 21 постоянных аккумулятора, соответствующий постоянной ,а . подаются t на входы блока 20 умножения, с выхода которого снимается сигнал,. соответствующий значению коэффициента эффективности заряда.

Блок 21 постоянных аккумулятора и блок 22 ограничения могут быть выполнены перестраиваемыми, т.е. . устанавливая значения постоянных а,Ъ , с и d для данного типа АБ, .можно проводить испытания различных АБ (.например для АБ 12СТ-7ОМ величины постоянных а, Ь , с и d равны сле. дующим значениям: а 0,018; Ъ 20; с 6,5; с1 17 для зарядного напряжения и 26,5-28,5 В).

Использование предлагаемой установки для электрических испытаний АБ обеспечивает в сравнении с известными более точное определение количества электроэнергии, полученного батареей при заряде в условиях отрицательных температур.

Проведенные исследования показывают, что точность определения электроэнергии, получаемой при заряде АБ, при использовании предлагаемой установки увеличивается на 20-30 %. Формула изобретения

1. Установка для электрических испытаний аккумуляторных батарей по

авт.св. 736226, отличающаяс я тем, что, с целью повышения точности определения электроэнергии при заряде батарей, она снабжена блоком определения коэффициента эффективности заряда, блоком умножения и датчиком температуры электролита, причем входы блока определения коэффициента эффективности заряда подключены к выходам датчика напряжения заряда и датчика температуры электролита, а выход - к входу блока умножения, к другому входу которого подключен выход датчика тока заряда, выход блока умножения подключен к счетчику электроэнергии заряда.

2. Установка по п.1, о т л и ч аю щ.а я с я тем, что.блок определения коэффициента эффективности заряда выполнен из- трех сумматоров, двух блоков умножения, блока постоянных аккумулятора, блока ограничения и блока сравнения, причем первый вход первого сумматора подключен к выходу датчика напряжения заряда, а выход - к первому входу блока умножения, выход которого подключен к первму входу второго сумматора, выход второго сумматора -.к первому входу третьего сумматора, выход третьего сумматора - к первому входу второго блока умножения, а первый, второй, третий и четвертый выходы блока постоянных аккумулятора - соответственн к вторым входам второго блока умножения, первого сумматора, первого блок умножения и третьего сумматора, вход блока ограничения и первый вход блока сравнения подключены к выходу датчика температуры электролита, а вы- ход блока ограничения - к второму входу второго сумматора, второй вход блока сравнения - к выходу второго сумматора, выход блока сравнения - к третьему входу второго блока умножения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР I 736226, кл. Н 01 М 10/48, 1978.