Устройство для измерения степени заряда и ресурса аккумуляторной батареи Советский патент 1985 года по МПК G01R11/00 

. 1 Изобретение относится к устройствам для измерения электрической энергии аккумуляторной батареи, на пример электротранспортных машин, в процессе эксплуатации, и может быть использовано для определения степени заряженности батарей в системах электропитания постоянного тока. Цель изобретения - повьшение точности измерения степени заряда аккумуляторной батареи. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устрой ства. Устройство .содержит датчики тока 1 и напряжения 2, усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления перемножитель 4, преобразователь 5 напряжения в частоту, делитель 6 частоты, коммутатор 7, нуль-орган реверсивный счетчик 9, цифровой индикатор 10, содержащий дешифраторы и светодиодный дисплей, и электромеханический счетчик 11, причем выводы датчика 1 тока подключены к входу усилителя 3 и входу нульоргана 8, а выход усилителя 3 подключен к первому входу перемножителя 4, к второму входу которого подключен выход датчика 2 напряжения, выход перемножителя 4 соединен с входом преобразователя 5, выход которого подключен к входу делителя 6 частоты, выход которого соединен с входом коммутатора 7, переключаемые выходы которого подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 9, выход которого соединен с входом циф рового индикатора 10, причем выход нуль-органа 8 соединен с управляющим входом коммутатора 7 и управляю щим входом усилителя 3, а счетный вход электромеханического счетчика 11 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 9. Устройство работает следующим образом. При заряде или разряде аккумуляторной батареи электрическая энергия, запасаемая или отдаваемая ею, прямо пропорциональна току I, проте кающему через датчик 1 тока, и напряжению U, снимаемому с датчика 2 напряжения, т.е. Е К1-и и R -- RU где К -гр- -5--: и - напряжение на зажимах аккумуляторной батареи, R и RU сопротивления резисторов датчика 2 напряжения. Рассмотрим вначале работу уст ройства при заряде. В этом случае ток имеет направление к аккумуляторной батарее и напряжение на вьшодах датчика 1 тока имеет определенную полярность и соответственно этой полярности нуль-орган 8 подает . управляющее напряжение на управляющий вход усилителя 3, коэффициент усиления которого при этом уменьщается на величину, пропорциональную КПД заряда батареи. Одновременно сигнал с выхода нуль-органа 8 переключает коммутатор 7 на суммирующий вход (+1) реверсивного счетчика 9. С выхода усилителя 3 напряжение U,, равное Оз KjU, где Uj IR/j, подается на один из входов перемножителя 4, на другой вход которого подается напряжение U( с выхода датчика 2 напряжения. На выходе перемножителя 4 будет напряжение U, величина которого равна и и,- и, к I-R+т.е. величина U4 пропорциональна электрической мощности с учетом КПД заряда. С выхода перемножителя 4 напряжение U прдается на вход преобразователя 5, на выходе которого частота следования импульсов f прямо пропорциональна абсолютной величине входного напряжения U. Импульсы с частотой f с выхода преобразователя 5 поступают на вход делителя 6 частоты, который делит их частоту таким образом, что на его выходе количество импульсов N равно электрической энергии заряда с учетом КПД, выраженной в киловатт-часах,т.е, N Е (кВт-ч). Эти импульсы с выхода делителя 6 подаиотся через коммутатор 7 на суммирующий вход реверсивного счетчика 9, а код с его вьпсода - на вход цифрового индикатора 10, который показывает запасенную аккумуляторной батареей электрическую энергию при ее заряде в киловатт-часах, умноженную на КПД заряда, так как показания счетчика 9 учитывают КПД батареи и величина энергии заряда по счетчику 9 равна величине той энергии, которая может быть отдана батареей при ее разряде, т.е. Е

При разряде аккумуляторной батаре ток I имеет направление от аккумуляторной батареи и полярность на выводах датчика 1 тока меняется на противоположную, а напряжение с выхода нуль-органа 8 увеличивает коэффициент передачи усилителя 3 до нормальной величины и переключает коммутатор 7 так, что его выход оказывается соединенным с вычитающим входом реверсивного счетчика 9 и входом электромеханического счетчика 11. В этом случае цифровой индикатор. 10 показывает оставшуюся электрическую энергию ваккумуляторной батарее при ее разряде, а счетчик 11 показывает общее количество электрической энергии, вьщелившейся при разряде аккумуляторной батареи за весь срок ее эксплуатации Разряд батареи должен быть закончен если показания цифрового индикатора равны нулю.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет автоматического вычисления с учетом КПД степени заряда аккумуляторной батареи позволит оптимально использовать ее энергию заряда и не допускать ее глубокого разряда и перезаряда,, учета суммарной энергии, отданной аккумуляторной батареей за весь срок ее эксплуатации, даст возможность выражать долговечность аккумуляторной батареи не в количестве циклов заряд-разряд, а в киловатт-часах и тем самым увеличить ее ресурс,так как аккумуляторная батарея может иметь перед зарядкой различную степень заряда и при глубоком разряде и перезаряде происходит необратимый процесс сульфатации и. разрушения пластин аккумуляторной батареи, что приводит к резкому снижению срока ее эксплуатации.

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАРЯДА И РЕСУРСА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащее датчики тока и напряжения, выходы которых соединены с входами перемножителя, выход которого подключен через преобразователь напряжения в частоту к счетному входу реверсивного счетчика, вход управления реверсом которого соединен с выходом нуль-органа, а выход - с входом цифрового индикатора, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, выход одного из датчиков соединен с соответствующим входом перемножителя через введенный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, управляющий вход которого подключен к выходу нуль-органа, вход которого соединен с выходом датчика тока. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет измерения ресурса батареи, в него введен электромеханический счетчик, а реверсивный (Л счетчик содеряит последовательно соединенные делитель частоты, коммутатор и реверсивный счетчик.с раздельными счетными входами, вычитающий счетньй вход которого подключен к счетному входу электромеханического счетчика, а вход делителя- частоты и управляющий вход коммутатора соединены соответственно со счетным входом и входом управления реверсом реверсивного счетчика.