Устройство для измерения степени заряда и ресурса аккумуляторной батареи Советский патент 1986 года по МПК G01R22/00 

Изобретение относится к электрозмерительной технике и может быть использовано при разработке устройств для измерения электрической энергии аккумуляторной батареи и ее ресурса, например электротрансп ортных машин, питающихся от автономных источников тока.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет учета изменения КПД заряда аккумуляторной бата- реи в процессе ее работы.

На фиг. 1 изображена структур 1ая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема коммутатора 5 на фиг, 3 - графики зави- симрсти изменения КПД заряда аккумуляторной батареи от отданной ею электрической энергии, причем кривая с( на этом графике соответствует глубине разряда батареи на 70%, о - на 80%, &- на 90% и г- на 100% соответственно .

Устройство для измерения степени заряда и ресурса аккумуляторной батареи содержит датчики тока 1 и напряжения 2, перемножитель З, преобразователь 4 напряжения в частоту, коммутатор 5, суммирующий счетчик 6, пе- ресчетньй блок 7, реверсивньй счетчик 8 и индикатор 9, делитель 10 частоты и индикатор 11.

Входы перемножителя 3 соединены с вькодами датчиков 1 и 2 соответст- венно, а выход через преобразователь 4 - с входом ком- утатора 5. Первый выход коммутатора 5 подключен к входам суммирующего счетчика 6 и пересчетного блока 7, а второй выход через делитель 10 - к первому входу реверсивного счетчика 8, второй вход которого соединен с выходом пересчетного блока 7, а выход - с входом индикатора 9. Выход сум:миру1о- щего счетчика 6 подключен к входу индикатора 11 и входу управления коэффи1щентом пересчета пересчетного блока 7.

На фиг. 1 изо бражен также входящий в систему управления процессом заряда дешифратор 12, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика 8.

Коммутатор 5 содержит транзисторы 13 и 14, резисторы 15 и 16, включенные в эмиттерную и коллекторную цепи транзисторов 13 и 14 соответственно, диод 17 и резистор 18, включенные в цепь базы транзистора 13, стабилитрон 19 и диод 20, включенные в цепь базы транзистора 14,

Преобразователь 4 напряжения в частоту выполнен по схеме, обеспечивающей при положительном входном нап ряжении импульсы на выходе положительной полярности, а при отрицательном - отрицательной.

Устройство работает следующим образом.

При заряде аккумуляторной батареи напряжение U. с выхода датчика 1 тока, имеющее положительную полярность, поступает .на первый вход перемножителя 3, на второй вход которого подается напряжение U,j с выхода датчика 2 напряжения, имеющее также положительную полярность. С выхода перемножи- теля 3 положитепьное напряжение U/, пропорциональное электрической мощности j т.е.

Uj 1-и , где I - ток в нагрузке; и - напряжение на зажимах батареи 5

k коэффициент пропорциональности

поступает на вход преобразователя 4 напряжения в частоту, на выходе которого частота f следования импульсов, прямо пропорциональна величине входного напряжения Uj,причем импульсы на выходе преобразователя 4 в ЭТОМ случае имеют положительную полярность. Эти импульсы с частотой f поступают на вход коммутатора 5.

При отсутствии импульсов на входе коммутатора 5 на его выходах устанав- ливается напряжение, соответствующее уровню логической 1. При поступлении на его вход импульса полояситель- ной полярности открываются диод 17 и транзистор 13 (резистор 18 ограни- чивает ток в цепи база-эмиттер тран- эисЧора 13) и на первом выходе коммутатора 5 установится напряжение, соответствующее уровню логического О. При поступлении на вход коммута- тора импульса, отрицательной полярности пробивается стабилитрон 19, открываются диод 20 и транзистор 14 и на втором выходе коммутатора 5 устанавливается напряжение, соответствующее уровню логического О.

С первого выхода коммутатора 5 импульсы частотой f поступают на вход делителя 10 частоты, коэффици25

ент деления которого равен К,. С выхода делителя 10 импульсы частотой f f/Ki поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 8, а с его выхода - на вход индикатора 9, 5 который показывает степень заряда батареи, например, в процентахv При достижении заданного уровня заряда срабатывает дешифратор 12,вход которого соединен с выходом реверсив- Ю кого счетчика 8, при этом выходной сигнал дешифратора поступает на управляющий вход зарядного устройства и отключает его от аккумуляторной батареи. 5

При разряде аккумуляторной батареи напряжение с выхода датчика 1 тока имеет отрицательную полярность, выходное напряжение перемножителя 3 и импульсы с выхода преобразователя 4 напряжения в частоту имеют также отрицательную полярность, поэтому, эти импульсы появляются на втором выходе коммутатора 5 и соответственно на входе пересчетного блока 7, которьй имеет коэффициент пересчета авный Кр (отношение К /К и опеделяет КПД заряда батарей). С выхоа пересчетного блока 7 импульсы оступают на вычитающий вход ревер- сивного счетчика В, а с его выхода - на вход индикатора 9, причем в этом лучае индикатор 9 показывает оставуюся энергию при разряде батареи в процентах от ее полного заряда. С 35 второго выхода коммутатора 5 импульы поступают также и на вход суммиующего счетчика 6, ас его выхода - на вход индикатора 11, который показывает общее количество электрй ческой 40 энергии, выделившейся при разряде аккумуляторной батареи в процессе ее эксплуатации, например в киловатт-часах, и по величине которой можно судить о ресурсе батареи.45

В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи уменьшается ее КПД заряда. Б зависимости от заданной степени разряда, аппроксимируем соответствующую кривую изменения КПД за- 50 ряда от энергии разряда и в зависимости от шага аппроксимации изменяем коэффициент деления пересчетного блока 7 таким образом, чтобы отношение Кр/К, было равно текущему значению 55 КПД заряда. В данном случае, выбирая шаг аппроксимации, например 1000 кВт.ч и соединяя соответствую

25

5 - Ю 5

35й 40 45

5055

щие цифровые вькоды счетчика 6 с соответствующими разрядами входа управления коэффициентом пересчета пересчетного блока 7, можно изменять коэффициент пересчета этого блока,т.е. изменять величину отношения Кр/К согласно выбранной кривой на фиг. 3. Например, если выбрать коэффициент деления делителя 10 К, 100 и максимальный коэффициент пересчета блока 7 Кр 80 (при этом отношение Кр/К 80/100 0,8 равно начальному значению КПД заряда батареи), то можно изменять отношение в пределах от 0,8 до О, т.е. можно изменять это отношение в зависимости от изменения КПД заряда батареи в процессе ее эксплуатации.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет автоматического учета изменения КПД заряда аккумуляторной батареи в процессе ее эксплуатации позволяет более точно измерять степень ее заряда.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения степени заряда и ресурса аккумуляторной батареи, содержащее датчики тока и напряжения, перемножитель, преобразователь напряжения в частоту, коммутатор, пересчетный блок, суммирующий счетчик, реверсивный счетчик, индикатор, входы перемножителя соединены с выходами датчиков тока и нац- ряжения соответственно, а выход через преобразователь напряжения в частоту - с входом коммутатора, первый выход которого подключен к входу суммирующего счетчика, а второй выход - к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет учета изменения КПД заряда аккумуляторной батареи в процессе ее работы, в него введен дополнительный индикатор, вход которого соединен с выходом суммирующего счетчика, вход пересчетного блока подключен к первому выходу коммутатора, вход управления коэффициентом пересчета - к выходу суммирующего счетчика, а выход - к второму входу реверсивного счетчика.

2. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что второй вы51260867б

ход коммутатора соединен с первым дополнительно введ(-.нньтй делитель маг входом реверсивного счетчика через тоты.

/7Г8

Йход

-

Г9 го

Редактор А.Ренин

то20003000

срие.зЭр,н$т.ч

Составитель С.Кабиков

Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

/7е/} б/ / б//год

Заказ 5225/45Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушскдя наб., д. 4/5

Г1роизводственно-поли1 рафическое предприятие, г.Ужгород, ул .Проектная, 4..

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Может быть использовано при разработке устройств для изменения электрической энергии аккумуляторной батареи и ее ресурса. Цель изобретения - повьппение точности измерения. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее датчики тока 1 и напряжения 2, перемножитель 3, преобразователь 4 напряжения в частоту, коммутатор 5, суммирующий счетчик 6, пересчетный блок 7, реверсивный счетчик 8, введены делитель 10 частоты и индикатор 11. Устройство позволяет автоматически учитывать изменение КПД аккумуляторной батареи в процессе ее эксплуатации, что приводит к повышению точности измерения степени ее заряда. 1.п. ф-лы, 3 ил. S (Л Фиг. 1