Устройство для контроля кислотной свинцовой аккумуляторной батареи Советский патент 1987 года по МПК H01M10/48 H01M10/06 G01R31/36 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля остаточной емкости кислотной свинцовой аккумуляторной батареи (АБ) в системах электроснабжения автономных подвижных объектов, например транспортных машин, непосредственно во время эксплуатации батареи.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля состояния аккумуляторной батареи и расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит исследуемую АБ 1, термодатчик 2, датчик 3 тока, управляемый потребитель 4 стабильного тока, формирователь 5 импульса задержки, первый 6, второй 7 и третий 8 усилители, функциональный 9 и суммирующий 10 усилители, выпрямитель 11, автоматический аттенюатор 12, компаратор 13, первый 14, второй 15 и третий 16 управляемые ключи, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 17 последовательного приближения, генератор 18 импульсов, запоминаюпщй регистр 19, первьш 20, второй 21 и третий 22 блоки преобразования, цифровой блок 23 вычисления, блок 24 индикации, блок 25 управления, причем термодатчик 2 через первьш усилитель 6 подключен к .первому управляемому ключу 14, датчик 3 тока через второй уси усилитель 7 подключен к первому входу суммирующего усилителя 10, к второму входу которого подсоединен выход функционального усилителя 9, вход KOTdporo -связан с выходом первого усилителя 6, выход суммирующего усилителя 10 связан с выпрямителем 11 и компаратором 13, выход последнего подсоединен к первому входу блока 25 управления, вход автоматического аттенюатора 12 связан с выходом выпрямителя 11, а его первый выход - с вторым управляемым ключом 15, второй

выход автоматического аттенюатора 2- 50 учетом величины тока и температуры

с вторым входом блока 25 управления. К исследуемой АБ 1 параллельно подключен управляемьш потребитель 4 стабильного тока, вход которого соединен с первым выходом блока 25 управления. К положительному выводу АБ 1 подключены формирователь 5 импульса задержки и третий усилитель 8, выход которого подключён к третьему упразэлектролита.

Устройство работаем следующим об разом.

На первой стадии после включения 55 прибора блок 25 управления формируе разовую команду на работу управляем гб потребителя 4 стабильного тока, которьй обеспечивает протекание через АБ 1 тестового тока. До окончаляемому ключу 16, выход формирователя 5 импульса задержки подсоединен к третьему входу блока 25 управления

Выходы управляемых ключей 14-16 подключены к первому входу АЦП 17, к второму входу которого подсоединен генератор 18 импульсов, первьй выход АЦП 17 соединен с четвертым входом

блока 25 управления, а второй - с первым входом запоминающего регистра 19 и первыми входами блоков 20-22 преобразования, вторые входы которых подключены к выходу запоминающего регистра 19. Третьи в ходы блоков 20-22 преобразования и второй вход запоминающего регистра 19 подключены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому выходам блока 25 управления, выходы блоков 20-22 соеди- нены с первым входом цифрового блока 23 вычисления, второй вход которо- .го подключен на шестой выход блока 25 управления, выход ш Фрового блока 23

вычисления связан с блоком 24 индикации. Седьмой, восьмой и девятый выходы блока 25 управления соединеьш с вторыми входами соответственно первого 14, второго 15 и третьего 16 уп.равляемых ключей.

Принцип действия устройства заключается в непосредственном суммировании количества электричества, прошедшего через батарею, с учетом

саморазряда аккумуляторной батареи, зависимости алгебраического приращения емкости от температуры электролита и тока разряда (заряда) при определении начального значения емкости по напряжению АБ при пропускании через нее тестового тока.

В работе прибора можно выделить две стадии. Первая стадия (однократная) - определение начальной емкости

аккумуляторной батареи по напряжению АБ и температуре электролита при тестировании ее стабильным током, вторая стадия (циклическая) - вычисление алгебраических приращений емкости с

электролита.

Устройство работаем следующим образом.

На первой стадии после включения 55 прибора блок 25 управления формирует разовую команду на работу управляемо- гб потребителя 4 стабильного тока, которьй обеспечивает протекание через АБ 1 тестового тока. До окончания переходного процесса, возникающего в системе при подключении эталонной нагрузки, формирователь 5 импульса задержки формирует для блока 25 управления команду, запрещающую измерения. При достижении установившегося, значения напряжения АБ 1 блоком 25 управления вырабатывается сигнал для срабатьшания первого управляемого ключа 14, и значение температуры электролита, преобразованное в напряжение датчиком 2 температуры и пронормированное в первом усилителе 6, поступает на АЦП 17 последова- тельного приближения, где формируется соответствующий ему двоичный код, .который заносится в запоминающий регистр 19 по сигналу с блока 25 управления. По окончании цикла преобра- 2о ку саморазряда. Напряжение, пропор- зования АЦП 17 сигнализирует об этом циональное току саморазряда, формирув блок 25 управления и возвращается в исходное состояние. Тем самым блоком 25 управления разрешается измерение установившегося значения напряжения АБ 1, пронормированного для возможности дальнейшей обработки в третьем усилителе 8 и поступающего через замкнутый третий управляемый

ется функциональным усилителем 9 с учетом сигнала, поступающего с первого усилителя 6, чем обеспечивается 25 учет зависимости тока саморазряда от температуры электролита. С суммирующего усилителя 10 алгебраическая величина, эквивалентная току через АБ I,

поступает на выпрямитель I1, где про- ключ 16 в АЦП 17, который за несколь- зо исходит вьщеление абсолютного значе- ко тактов генератора 18 импульсов выНИЯ напряжения, пропорционального току через АБ 1, так как АЦП 17 последовательного приближения работает с оДнополярными сигналами. Знак поступившего на выпрямитель 11 сигнала фиксируется компаратором 13 и передается в блок 25 управления. С выхода выпрямителя 1I сигнал подается на автоматический аттенюатор 12, который представляет собой устройство со ступенчато изменяемым коэффициентом усиления, причем коэффициент усиления изменяется в зависимости от величины входного сиграбатывает параллельный двоичный код соответствующий напряжению АБ I под тестовой нагрузкой.

По окончании этого процесса блоком 25 управления подается команда на отключение управляемого потребителя 4 стабильного тока. По следующей команде с блока 25 управления код из запоминающего регистра 19 и код с АЦП 17, соответствующие температуре электролита и напряжению АБ I под тестовой нагрузкой, обрабатываются в первом блоке 20 преобразования, запрограммированном кривой зависимости степени заряженности батареи от ее напряжения и температуры электролита при тестировании АБ 1 эталонным током информация о начальной емкости из которого заносится в качестве исходных данных в цифровой блок 23 вычисления, а затем преобразуется и отображается через блок 24 индикации. Индикация величины емкости - цифровая, в процентах от номинального значения. Прибор самоюстируется таким образом каж- дый раз после очередного его включения.

На второй стадии при подключени - АБ 1 к внешней цепи потребителей и ис- источников тока через нее начинают протекать зарядный или разрядный ток. При этом с блока 25 управления попеременно следуют команды на измерение температуры и тока. Цикл измерения температуры ничем не отличается от рассмотренного: двоичный код, соответствующий температуре электролита, записывается в запоминающий регистр 19, после чего следует цикл измерения тока. Напряжение с датчика 3 тока, пропорциональное току через АБ 1, поступает на второй усилитель 7, с которого подается в суммирующий усилитель 10, где происходит алгебраическое сложение с величиной, соответствующей тоется функциональным усилителем 9 с учетом сигнала, поступающего с первого усилителя 6, чем обеспечивается 25 учет зависимости тока саморазряда от температуры электролита. С суммирующего усилителя 10 алгебраическая величина, эквивалентная току через АБ I,

поступает на выпрямитель I1, где про- исходит вьщеление абсолютного значе-

НИЯ напряжения, пропорционального току через АБ 1, так как АЦП 17 последовательного приближения работает с оДнополярными сигналами. Знак поступившего на выпрямитель 11 сигнала фиксируется компаратором 13 и передается в блок 25 управления. С выхода выпрямителя 1I сигнал подается на автоматический аттенюатор 12, который представляет собой устройство со ступенчато изменяемым коэффициентом усиления, причем коэффициент усиления изменяется в зависимости от величины входного сигнала. Информация о работе соответствующего предела передается в блок 25 управленияJ который вырабатывает команду для задействования соответствующих работающему пределу автоматического аттенюатора I2 разрядов блоков 21 и 22 преобразования, а также для введения весового коэффициента в процессе вычисления текущего значения емкости в цифровом блоке 23 вычисления. При срабатывании второго правляемого ключа 15 сигнал с автоматического аттенюатора 12 поступает в АЦП 17 последовательного приближения, где преобразуется в цифровой код. в зависимости от направления тока, протекающего через АБ 1, два параллельных кода, несущих информацию о температуре электролита и величине тока, попадают по сигналу с блока 25 управления либо во второй блок 21 преобразования, запрограммированный кривой зависимости алгебраического приращения емкости батареи от тока разряда и температуры электролита, либо в третий блок 22 преобразования, запрограммированный зависимостью КПД заряда АБ 1 от тока заряда и температуры электролита, где вычисляется текущая добавка к емкости АБ 1, которая затем в цифровом блоке 23 вычисления суммируется с текущим значением остаточной емкости АБ. 1, Далее информация о степени за- ряженности батареи отображается блоком 24 индикации в виде процентов от номинального значения емкости АБ 1. Измерение тока в цепи АБ 1 происходит через фиксированные промежутки времени, тем самым обеспечивается не- прерьшное определение величиньт шего через батарею заряда.

Предлагаемое устройство за счет введения целого ряда элементов обеспечивает повышение достоверности контроля состояния АБ и расширение функциональных возможностей.

Формула Изобретения

Устройство для контроля кислотной свинцовой аккумуляторной батареи, содержащее входные выводы для подключения аккумуляторной батареи, термодатчик для установки в батарею, датчик тока, включенный последовательно с входными вьтодами и подсоединенный к усилителю, компаратор, генератор импульсов, блок преобразования, запрограммированный серией графиков, выражающих зависимость ампер-часовой отдачи батареи в функции от тока разряда и температуры, блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения функциональных возможностей, в него введены управляемый потребитель стабильного тока., формирователь импульса задержки, два усилителя, функциональный усилитель, суммирующий усилитель, выпрямитель, автоматический аттенюатор, три управляемых ключа, аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения, запоминающий регистр, два блока преобразования, один из которых запрограммирован кривой зависимости степени заряженности батареи от ее напряжения при тестировании эталонным током и температуры электролита, а другой - зависимостью КПД заряда

аккумуляторной батареи от тока заряда и температуры электролита, цифровой блок вычисления, блок управления, причем термодатчик через первый усилитель подключен к первому управля5 емому ключу, датчик тока через второй усилитель подютючен к первому входу суммирующего усилителя, к второму входу которого подсоединен выход функционального усилителя, вход которо0 го связан с выходом первого усилите- ля, выход суммирующего усилителя связан с выпрямителем и компаратором, выход последнего подсоединен к первому входу блока управления, вход

5 автоматического аттешоатора связан с выходом вьшрямителя, а его первьй выход - с вторым управляемым ключом, второй выход автоматического аттенюатора - с вторым входом блока, управ0 Ленин, параллельно входным вьшодам подключен управляемый потребитель стабильного тока, вход которого соединен с первым выходом блока управления, к полойоительному входному выводу подключены формирователь импульса задержки и третий усилитель, выход которого подключен к третьему управляемому ключу, выход формирователя импульса задержки подсоединен к третьему входу блока управления, выходы управляемых ключей подключень; к первому входу аналого-цифрового преобразователя последовательного приближения, к второму входу которот 5 го подсоединен генератор импульсов, первый выход аналого-цифрового преобразователя последовательного приближения соединен с четвертым входом блока управления, а второй с первым 0 входом запоминающего регистра и первыми входами блоков преобразования, вторые входы которых додключены к вы ходу запоминающего регистра, третьи входы блоков преобразования и второй 5 вход запоминающего регистра подключены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому выходам блока управления, выходы блоков преобра- зования соединены с первым входом

Б

0

713396958

цифрового блока вычисления, второй дикации, седьмой, восьмой и девятый вход которого подключен на шестой вы- выходы блока управления соединены с ход блока управления, выход цифрового вторым входом соответственно первого, блока вычисления связан с блоком ин- - второго итретьего управляемыхключей.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля остаточной емкости кислотной свинцовой аккумуляторной батареи (АБ) в системах электроснабжения автономных подвижных объектов. Цель изобретения - повышение достоверности контроля состояния АБ и расширение диапазона измеряемых токов. Устройство для контроля АБ содержит термодатчик, установленный в АБ, датчик тока в цепи АБ, подключенный к усилителю, компаратор, генератор импульсов, блок преобразования,, запрограммированный серией графиков, выражающих зависимость ампер-часовой отдачи АБ в функции от тока разряда и температуры, блок индикации, управляемый потребитель стабильного тока, формирователь импульса задержки, два усилителя, функциональный и суммирующий усилители, выпрямитель, автоматический аттенюатор, три управляемых ключа,аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения, запоминающий регистр, два блока преобразования, один из которых запрограммирован кривой зависимости степени заряженности АБ от ее напряжения -при тестировании эталонным током и температуры электролита, а другой - зависимостью КПД заряда АБ от тока здряда и температуры электролита, цифровой блок вычисления и блок управления. Устройство обеспечивает начальную юс- .тировку по напряжению АБ при тестировании ее эталонным током, учет зависимости КПД заряда от температуры электролита и тока через АБ и зависимости саморазряда АБ. от температуры электролита. 1 ил. i (Л со | а со СП