Устройство для контроля степени заряда аккумуляторной батареи Советский патент 1987 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам контроля степени заряда аккумуляторной батареи, и может быть испольаовано в качестве автономного устройства для измерения электрической энергии заряда и разряда аккумуляторных батарей, устанавливаемых, например, на электротранспортных машинах.

Целью изобретения является повышение точности контроля степени заряда батареи за счет учета изменения ее энергоемкости в зависимости от: - одновременного изменения температуры электролита и величины разрядного тока.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы выходных сигналов синхрогенератора.

Устройство содержит датчики 1 тока, 2 напряжения и 3 температуры электролита, три аналого-цифровых преобразователя 4, 5 и 6, три блока 7, 8 и 9 постоянной памяти, два коммутатора 10 и 11, два сумматора 12 и 13, накапливаюсщй сумматор 14, дешифратор 15, реверсивный счетчик 16 и синхрогенератор 17.

Выход датчика 1 соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя 5, имеющего разрядность выходного кода, например, 9 битов, причем старший, т.е. знаковый бит, име- ет значение О при положительном входном напряжении и 1 при отрицательном, выход датчика 2 соединен с входом третьего аналого-цифрового преобразователя 6, имеющего логариф- мическую характеристику йреобразова- ния и разрядность выходного кода, равную, например, 8 битов, выход датчика 3 соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя 4, выходной код которого имеет разрядность , например, 8 битов, выход преобразователя 4 соединен с адресны входом второго блока 8 постоянной памяти, имеющего разрядность выходны данных, например, 8 битов, выход которого соединен с первым входом первого, сумматора 12, к второму входу которого подключен выход третьего преобразователя; 6, выход первого преобразователя 4 соединен с адресным входом первого блока 7 постоянной памяти, имеющего разрядность выходных данных, например, 8 битов.

0

5

5

0

5 0 5 0 5

выход которого соединен с входом второго коммутатора 11, состоящего, например, из восьми элементов И, первые входы которых соединены с выходами блока 7 постоянной памяти, а вторые - соединены между собой и подключены к знаковому разряду преобразователя 5, выход сумматора 12 соединен с первым входом второго сумматора 13, к второму входу которого подключен выход коммутатора 11, выход сумматора 13 соединен с адресным входом третьего блока 9 постоянной памяти, имеющего девятиразрядную адресную шину и разрядность выходных данных, например, 8 битов, выход блока 9- Соединен с входом накапливающего сумматора 14, выход которого соединен с входом дешифратора 15, выход которого соединен с входом установки в О накапливающего сумматора 14 и с входом первого коммутатора 10, первый переключаемьй выход которого соединен с суммирзтощкм входом, а второй - с вычитающим входом реверсивного счетчика 16, первый выход синхрогенератора 17 соединен с управляющими входами преобразователей 4, 5 и 6, а второй выход - с. управляющими входами сумматоров 12 и 13, выход знакового разряда преобразователя 5, соединенный со старшим разрядом адресного входа блока 8 постоянной памяти, соединен также с управляющими уходами коммутаторов .10 и 11.

При разряде аккумуляторной батареи, количество электрической энергии, полученной ею, определяется следуюпц1м выражением:

п

.u-i.dtf; k,-u.i. dt,

где k - коэффициент пропорциональности;

U; - напряжение на зажимах батареи;

Iji - ток заряда;

dtj - приращение времени заряда. Выражение для электрической мощности P k-U-I , можно представить в виде:

P k-U-I exp ln(k-U-I,.) exp ln U+ln(kIj.) .

Тогда

3p ilexp ln U,.+ln(k-I,.) .

При разряде аккумуляторной батареи величина ее энергоемкости зависит от температуры электролита и величины разрядного тока следующим образом:

1

1+о/Т

l+0/Ti

тт t

U-dt - K,---- U; .

р- р;

ехр In

K. U,.,t,i:exp ln K,.(l +

pi

1-/5

+0/T,) +lnlp +ln U, ,

T,- Ipiгде Кд - постоянньш коэффициент;

(У - температурный коэффициент; теку1 ;ая температура; текур1 1й ток;

/i - постоянная (для свинцово- кислотных аккумуляторов

f l,M.

Устройство работает следующим образом.

При заряде- аккумуляторной батареи напряжение с выхода датчика 1 тока, пропорциональное току заряда I г и имеющее положительную полярность, поступает на вход второго аналого-цифрового преобразователя 5, выходной девятиразрядный код которого подается на адресный вход второго блока 8 постоянной памяти емкостью восьмиразрядных ячеек. Адресное пространство блока 8 разделено на два адресных поля емкостью по 256 ячеек каждое. Во время заряда

знаковьш разряд выходного кода преоб- 40 казания на единицу и одновременно по- разователя 5 имеет значение О, по дается на обнуление накапливающего которому второй коммутатор 11 выдает сумматора 14. нулевой код, а первый коммутатор 10 соединяет выход дешифратора 15 с суммирующим входом +1 реверсивного счетчика 16 и поэтому в блоке 8 выбираются ячейки с адресами 0-255, в которых хранятся рассчитанные заранее 256 значений

45

При разряде аккумуляторной батареи выходное напряжение датчика 1 тока имеет отрицательную полярность, поэтому знаковый разряд преобразователя 5 имеет значение 1, коммутатор 11 соединяет выход блока 7 памя-

a wH- l k-Ij

а.

где 8..c Диапазон ВОЗМОЖНЫХ изменений величины ln(k-I,).

Одновременно сигнал с выхода датчика 2 напряжения, пропорциональный напряжению на зажимах аккумулятора, подается на вход третьего аналого- цифрового преобразователя 6, на вы

5

0

5

0

5

ходе которого образуется восьмиразрядный код, пропорциональный величине InU. Работой преобразователей 4, 5 и 6 управляет синхрогенератор 17. I Сигнал, разрешаюрщи преобразование, соответствует высокому уровню выходного сигнала П (фиг. 2). После окончания цикла преобразования по заднему фронту сигнала П синхрогенератор 17 вырабатывает сигнал С, по которому происходит сложение данных в сумматорах 12 и 13. Данные с выходов блока 8 и преобразователя 6 поступают на первый и второй входы сумматора 12, выходной девятиразрядный код которого, равный сумме 1п()с-1х) + +lnU, подается на первый вход второ- . го сумматора 13, на второй вход которого подается нулевой код с выхода коммутатора 11. С выхода сумматора 13 девятиразрядньгй код, равный в этом случае также ln(kIy)+lnU, подается на адресный вход третьего блока 9 постоянной памяти емкостью 2 512 восьмиразрядных ячеек, на выходе которого будет цифровой код, пропорциональный величине

(k I).

Восьмиразрядньш двоичный код, пропорциональный величину дается на вход накапливающего сумматора 14. В.момент появления в сумматоре 14 двоичного кода, соответствующего единице затраченной на заряд электрической энергии, дешифратор 15 выдает сигнал, который, пройдя через ; коммутатор 10 на вход +1 реверсивного счетчика 16, увеличивает его по-

казания на единицу и одновременно по- дается на обнуление накапливающего сумматора 14.

При разряде аккумуляторной батареи выходное напряжение датчика 1 тока имеет отрицательную полярность, поэтому знаковый разряд преобразователя 5 имеет значение 1, коммутатор 11 соединяет выход блока 7 памя-

ти с вторым входом сумматора 13, первый коммутатор 10 соединяет вы ход дешифратора 15 с вычитающим входом -1 реверсивного счетчика 16 и из блока 8 памяти выбираются ячейки

с адресами 256-511, в которых хранятся рассчитанные заранее 256 значений:

Ъл,

где диапазон возможных изменений величины

ini;Напряжение с выхода датчика 2 подается на вход преобразователя 6, выходной код которого, пропорцио нальный величине InU, подается на второй вход сумматора 12, на первый вход которого подается двоичный код с выхода блока 8 памяти. Одновремен но выходное напряжение с выхода дат чика 3 температуры поступает на вход первого аналого-цифрового преобразователя 4, выходной восьмиразрядный код которого, пропорциональный Tei«r пературе(. электролита, подается на адресный вход первого блока 7 памяти, в котором хранятся рассчитанные заранее 256 значений:

с,.(1+с/Т) . с„„«„ где с,.,„-с - диапазон возможных -изМ И Н М К.С

менений величины ,. () .

Цифровой код с выхода сумматора 12, равный сумме lnI p +lnU, подается на первый вход второго сумматора 13 На второй вход которого через ком- -мутатор 11 подается цифровой двоич- ньй код с выхода блока 7 памяти. Выходной код сумматора 13, равный сумме (l+o/T)+lnIp +lnU, подается на вход третьего блока 9 памяти, на выходе которого будет цифровой код, пропорциональный величине

ехр{1п Ко (l+c/T)J+lnI 1+с/Т

К

1-Л

Этот код поступает на вход накапливающего сумматора 14, с выхода которого цифровой код поступает на вход /дешифратора 15, выходной сигнал которого, пройдя через коммутатор 10 на вычитающий вход -1 реверсивного счетчика 16, уменьшает его показания на единицу.

Таким образом, устройство за счет автоматического учета изменения энергоемкости батареи в зависимости от изменения температуры электролита и величины разрядного тока позволяет более точно контролировать степень заряда батареи и более объективно судить о количестве электрической энергии,которута можетвьделить аккумуляторная батареяв процессе разряда.

1352376

Формула

изобретения

Устройство для контроля степени заряда аккумуляторной батареи, содержащее датчики тока, напряжения и температуры, коммутатор, реверсивный счетчик и подключенные к выходу датчика температуры последовательно соединенные аналого-цифровой преобразовательи блок постоянной памяти, . отличающееся тем, что, с целью повьшения точности контроля степени заряда аккумуляторной батареи, в него дополнительно введены

второй и третий аналого-цифровые преобразоват елиj второй и третий блоки постоянной памяти, первый и второй сумматоры, второй коммутаторj накапливающий сумматор, дешифратор

и синхрогенератор, причем вход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу датчика тока, а выход - к адресному входу второго блока постоянной памяти, выход которого соединен с первым входом первого с гмматора, к второму входу которого через третий аналого-цифровой преобразователь подключен выход дйт- чика напряжения, выход первого сум-

матора подключен к первому входу второго .сумматора, к второму входу которого через второй коммутатор подключен выход первого блока постоянной памяти, выход второго сумматора

подключен к адресному входу третьего блока постоянной памяти, выход которого через последовательно соеди- ненные накапливающей сумматор и дешифратор подключен к входу первого

коммутатора, переключаемые выходы которого подключены к суммирующему. и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход знакового разряда второго аналого-цифрового преобразова-

теля соединен с входами управления первого и второго коммутаторов и с управляющим входом второго блока памяти, выход дешифратора соединен также с входом установки в О на-

капливающего сумматора, а синхроге- нератор первым выходом соединен с управляющими входами первого, второго и третьего аналого-цифровых преобразователей, а вторым

выходом - с управляющими входами первого и второго сумматоров.

Редакто) И.Рыбченко

Составитель Ю.Макаревич Техред А.Кравчук

Заказ 5561/43 Тираж 730. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Й&-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

(fJus.Z

Корректор М.Максимишинец

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам контроля степени заряда аккумуляторной батареи (АБ), и может быть использовано в качестве автономного устройства для измерения электрической энергии заряда и разряда АБ, устанавливаемых, например, на электронно-тр анс пор тных машинах. Цель изобретения - повышение точности контроля путем учета изменения ее энергоемкости АБ в зависимости от одновременного изменения температуры электролита и величины разрядного тока. Дпя достижения поставленной цели в устройство, содержащее датчики 1 тока, 2 напряжения и 3 температуры электролита, аналого-цифровой преобразователь 4, блок 7 постоянной памяти, коммутатор 10 и реверсивный счетчик 16, дополнительно введены аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, блоки 8 и 9 постоянной памяти, коммутатор 11, сумматоры 12 и I3, накапливающий сумматор 14, дешифратор 15 и синхрогенератор 17. Изобретение позволяет за счет автоматического учета изменения энергоемкости АБ в зависимости от изменения температуры электролита и величины разрядного тока более точно контролировать степень заряда и судить о количестве электрической энергии, которую может выделить АБ в процессе разряда. 2 ил. Q . СО ел ьо со 05