Устройство для определения степени заряженности тяговой аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации Советский патент 1984 года по МПК H01M10/48 

Изобретение относится к вспомога тельным устройствам аккумуляторных батарей, обеспечивающим автоматичес кий контроль и индикадаю степени заряженности при производстве, хранении и эксплуатации батарей и может быть испоЛ|Ьзовано в рудничных электровозах, электрокарах,электропогрузчиках и других подъемнотранспортных средствах с питанием от аккумуляторных батарей.

Известно устройство для определения степени заряженности аккумуляторной батареи, содержащее логическую схему и схему измерения и индикации, В логическую схему входят узел сравнения (компаратор) мгновенного напряжения батареи и опорного напряжения, триггер и управляемый ключевой элемент. Схема измерения и индикации содержит генератор импульсов, дешифратор и индикатор. В устройстве выделяется разность ЭДС батареи и мгновенного напряжения батареи при номинальном токе нагрузки. Полученное разностное напряжение преобразуется во временной интервал, длительность которого измеряется, результат измерения преобразуется в величину, характеризующую емкость батареи или степень ее заряженности tj .

Устройство работает при импульсном потреблении тока от батареи с малым и постоянным коэффициентом заполнения периода повторения импульсов . Если период повторения импульсов тока нагрузки снижается или коэффициент заполнения увеличивается, что может происходить при регулируемом потреблении тока нагрузкой, то мгновенное значение напряжения батареи е восстанавливается до значения батареи. При этом длительность сигнала разностного напряжения снижается и в результате схема измерения и индикации дает показания о снижении емкости батареи, что ухудшает точность и достоверность контроля.

Известно также устройство для определения степени заряженности аккумуляторной батареи, содержащее логическую схему и схему измерения и-индикации. В логическую схему входят блоки запоминания минимального и максимального значений напряжения батареи, блок вьделения разности этих значений, два блока сравнения

177392

с опорными напряжениями (компараторы) , триггер, управляемый ключевой элемент, счетчик импульсов, дешифратор и индикатор 2 .

5 Устройство работает при импульсном потреблении тока от батарей с произвольным значением ЭДС. Условием точного измерения степени заряжен ности батареи является контроль

0 момента восстановления мгновенного значения напряжения батареи до значения ее ЭДС. При регулировании тока , нагрузки и сложных законах коммутации форма напряжения батареи имеет

5 несколько перепадов в моменты включения и выключения ключевьк элементов преобразователя, поэтому вьщеляемое разностное напряжение неопределенное, а показания схемы измерения и инди0 кации неточные и недостоверные.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения степени заряженности

5 тяговой аккумуляторной батареи,

содержащее логическую схему и схему измерения и индикации. В состав схемы измерения и индикации входят электронное реле на транзисторах

jj с источником опорного напряжения

(компаратор), усилитель с тиристором, обладающий запоминающим свойством (триггер), цепь сброса показаний и индикатор. Логическая схема содержит датчик разрядного тока батареи (то- ковое репе), канал контроля разрядного тока, подключенный через усилитель к выходу Датчика тока, а выход этого канала через первый вход элемента И и интегрирующее звено подключен к входу управляемого ключевого элемента, на второй вход которого подается напряжение контролируемой батареи, выход элемента И подключен к цепи сброса показаний схемы измере 33.

ния

b устройстве осуществляется контроль в процессе эксплуатации амплитуды разрядного тока батареи при

заданной вьщержке времени подключения напряжения батареи к измерительной схеме, измерение мгновенного напряжения батареи и индикащя результатов измерения, характеризуюац1х

степень заряженности батареи. Однако пос°ле момента замыкания контакта реле, соответствующего достижению разрядным током номинального значения, в течение времени включенного состояния управляемого ключевого элемента, скорость нарастания или спада разрядного Totja не контролируется, т.е. результаты измерений напряжения батареи как при номинальном токе, так и при токах вьше номинального, например лри токе короткого замыкания в нагрузке, не различаются, что снижает точность и досто верность измерений и ограничивает число циклов заряд-разряд батареи за срок ее службы. I Цель изобретения - повьппениё точности измерений напряжения батаре в широком диапазоне мгновенных значе ний тока, протекающего в нагрузке, и увеличение числа перезарядных циклов батареи за срок ее службы. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для определения сте пени эаряженности тяговой аккумуляторной батареи, содержащем входные выводы для подключения батареи, схе му измерения и индикации и логическую схему,- состоящую из датчика разрядного тока батареи и канала контроля разрядного тока, подключенного через усилитель к выходу датчика тока, а выход этого канала через первый вход элемента И и интегрирующее звено подключен к входу управляе мого ключевого элемента, второй вход которого подключен на напр.яжение контролируемой батареи, при этом В1Мход элемента И подключен к цепи сброса показаний схемы измерения и иыдикации. В состав логической схемы введен дополнительный канал контроля характера разрядного тока батареи, содержавши последовательно соединен ные первое дифференциальное звено, пороговый ограничитель, компаратор с опорным напряжением и второе дифференциальное звено, вход второго канала подключен параллельно входу канала контроля разрядного тока, а выход подключен к второму входу элемента И. На чертеже представлена блок-схе ма предлагаемого устройства. Тяговая аккумуляторная батарея 1 через датчик 2 тока батареи подключена к преобразователю 3 напряжения выход которого подключен к нагрузке 4, которой является двигатель постоянного тока. Выход датчика 2 тока подключен к входу усилителя 5 394 постоянного тока, входящего в состав логической схемы устройства. К выходу усилителя 5 подключены последовательно компаратор 6 с опорным напряжением , пропорциональным номинальному разрядному току,и дифференциальное звено 7. Компаратор 6 и звено 7 составляют канал контроля разрядного тока батареи. К выходу усилителя 5 подключены также последовательно дифференциальное звено 8, пороговый ограничитель 9, компаратор 10 с опорным напряжением Uoq-, пропорщюнальным заданной скорости -спада разрядного toKa батареи, и дифференциальное звено 11. Звено 8, ограничитель 9, компаратор Ю и звено 11 составляют канал усонтроля ха-рактера разрядного тока батареи. Выходы звеньев 7 и 11 подключены на первый и второй входы элемента И 12, выход которого через интегрирующее звено t3 подключен на первый вход управляемого ключевого элемента 14, на второй вход которого подключено напряжение батареи 1. Компараторы 15 - 17 с опорными напряжениями соответственно UQP, Ugp U(j;,g, триггеры 1.8-20 и индикаторы 2123 составляют схему измерения и индикации. Первые входы коютараторов 15-17 объединены в общуюточку, к которой подключен вькод элемента 14. Выходы ког«1араторов 15-17 подключены соответственно к первым входам триггеров 18-20, вторые входы которых объединены в общую точку, к которой подключен вькод элемента И 12. Выходы триггеров 18-20 подключены соответственно к индикаторам 21-23. Устройство работает следукицим образом. При разгоне тягового двигателя 4 посредством преобразователя 3 ток, протекаемый,от батареи 1, прерывистый. Сигнал с датчика 2 тока через усилитель 5 поступает в канал контроля разрядного тока и при достижении равенства мгновенного тока батареи номинальному разрядному току компаратор 6 срабатывает. Сигнал с датчика 2 тока одновременно поступает и в канал контроля характера разрядного тока и дифференцируется звеном 8 для определения скорости нарастания и спада тока. Через пороговый ограничитель 9 тока с выхода звена 8 проходит только отрицательный импульс. Если ток двигателя 4 падает до нуля или скорость его спада больше заданной, что соответствует разгону двигателя 4, компаратор 10 канала контроля характера разрядного тока не срабатывает и сигнал с выхода элемен та И 12 на вход управляемого ключевого элемента 14 не поступает, поэто му элемент 14 разомкнут и напряжение батареи 1 на входы коютараторов 1517 иэмерительной схемы не поступает. Таким образом, при прерьюистом то ке, потребляемом от батареи 1 до начала работы двигателя 4 на естественной электромеханической характеристике, либо при бросках тока двига уепя 4, вызванных неисправностями в преобразователе 3 или резким увели чением тормозного момента двигате ля 4, измерительное устройство не срабатывает. При работе двигателя 4 на естественной характеристике ток, потребляе мый от батареи 1, и ток в двигателе 4 непрерывные. За счет прбтивоЭДС, возникающей в якорной цепи, ток двигателя 4 становится ниже пускового значения и ниже тока уставки компаратора 6 канала контроля разрядного тока. Компаратор 6 срабатывает. Ввиду малой скорости спада тока двигателя 4 по цепи дифференциальное звено 8 - пороговьй ограничитель 9 компаратор 10 - дифференциальное sBe но 11 на второй вход элемента И 12 однозначно поступает такой же сигнал 39 как и с выхода канала контроля разрядного тока на первый вход элемента И 12. Сигнал с выхода элемента И 12 поступает как на триггеры 1820 измерительной схемы, устанавливая их в исходное состояние, так и через интегрирующее звено 13, создаюн ее задержку на время переключения триггеров 18-20, на вход управляемого ключевого элемента 14. Последуй подключает напряжение батареи 1 на первые входы компараторов 15-17 иэмерительной схемы, на вторые входы которых поданы опорные напряжения опз оп5 компараторов 1517, где опорные напряжения ниже напряжения батареи 1, поступают сигналы на триггеры 18-20 иэмерительной схемы. Переключение этих триггеров приводит к установке показаний на индикаторах 21-23, указывающих степень заряженности батареи. При переходе двигателя 4 в тормозной режим Ток от батареи 1 не потребляется и напряжение батареи 1 не измеряется. Таким образсш, напряжение батареи, характеризующее степень ее эаряженности, измеряется при токе разряда батареи, равном ноюснальному току и имеющем скорость спада, соответствующую работе двигателя на естественной характеристике.Этим повьшается точность и достоверность измерений степени заряженности батареи и число перезарядных циклов за срок ее службы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАРЯЖЕННОСТИ ТЯГОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТА1ЦШ, содержащее входные выводы для подключения батареи, схему измерения И индикации и логическую схему, состоящую из датчиков разрядного тока батареи и канала контроля .разрядного тока, подключенного через усилитель к выходу датчика тока, а выход этого канала через первый вход элемента И и интегрирующее звено подключен к входу управляемого ключевого элемента, к Другому входу которого подключены входные выводы, выход элемента И подключен к цепи сброса показаний схемы измерения и индикацииj отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерения напряжения батареи в широком диапазоне изменения тока нагрузки и увеличения числа перезарядных ииклов батареи за с,рок ее службы, в логическую схему введен дополнительный канал контроля характера разрядного тока, содержащий последовательно соединенные первое дифференциальное звено, пороговый ограничитель, компаратор с опорным напряжением и второе дифференциальное звено, вход этого канала подключен параллельно входу канала контроля разрядного тока, а выход подключен к второму входу элемента И. 00 со