Устройство для контроля степени заряженности аккумуляторной батареи Советский патент 1988 года по МПК H01M10/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля аккумуляторных батарей в электротранспорте ив устройствах гарантированного электропитания постоянным током аппаратуры электросвязи и других ответственных потребителей.

Целью изобретения является увели- д чение точности контроля, расширение функциональных возможностей и области применения.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства} на фиг.2 - графики 15 зависимости коэффициентов дискретного преобразования напряжения в частоту, отбора и отдачи емкости от кратностей токов разряда и заряда соответствен-. но.20

Устройство (фиг.1) содержит аккумуляторную батарею 1 с Фермодатчикрм 2, в токовой цепи которой включен датчик 3 тока (низкоомньй резистор). Напряжение с датчика 3 через измери- 25 тельный усилитель 4 подается на входы двух преобразователей 5,6 напряжения в частоту и определителя 7 полярности. Выход преобразователя 5 напряжения в частоту подключен к одному из 30 входов схемы ИЛИ 8, на второй вход которой подключен импульсный генератор 9, частота которого регулируется с помощью регулирующего органа 10. Выход схемы ИЛИ 8 соединен с инфор- ,с мационным входом реверсивного счетчика 11 ампер-часов, выход которого че- через блок 12 перемножения подсоединен к цифровому индикатору 13 и одному из входов формирователя 14 сигна- дд ла управления. Второй вход блока 12 перемножения соединен с термодатчиком 2.

Второй преобразователь 6 напряжения в частоту через программируемьй дс елитель 15 соединен с входом блока 16 коррекции с одним из вькодов за- йтчика 17 кодов емкости и одним из входов формирователя 14 сигнала упавления. Выходы задатчшса 17 соединены с одним из входов реверсивного чётчика 11 ампер-часов и формироваеля 14 сигнала управления.

Блок 16 коррекции содержит таймер 18, подключенный к счетчику-дешифра- ору 19 и блоку 20 памяти, выход коорого подсоединен к соответствующим ходам групп ключей 21,22 управления ежимами заряда и разряда соответственно. .Другие входы этих ключей подключены к выходу определителя 7 полярности, а выходы - к управляющему входу преобразователя 5 напряжения в частоту.

Устройство работает следующим образом.

Ток, протекающий через датчик 3 тока в процессе заряда или разряда аккумуляторной батареи 1, создает на нем падение напряжения, которое усиливается и подается на входы преобразователей 5,6 напряжения в частоту и определителя 7 полярности. Выходные импульсы с преобразователя 5, частота которых пропорциональна входному напряжению через схему ИЛИ 8, поступают на информационный вход реверсивного счетчика 11 ампер-часов, накапливающего информацию о текущем состоянии аккумуляторной батареи 1.

Сигнал, поступающий на другой вход счетчика 11 ампер-часов с определителя 7 полярности, задает направление счета (прямое - при заряде, обратное - при разряде аккумуляторно батареи).

Импульсы с выхода второго преобразователя 6 напряжения в частоту, частота которых также пропорциональна напряжению с датчика 3 тока, через программируемый делитель 15 поступают на вход счетчика-дешифратора 19 блока 16 коррекции. Счетчик-депшфратор 19 накапливает эти импульсы в течение определенного периода счета, определяемого таймером 18. В конце периода счета полученная на выходе- счетчика-дешифратора 19 кодовая комбинация записывается в блок 20 памяти, после чего происходит сброс счетчика-дешифратора 19 в нулевое состояние. С выхода блока 20 памяти кодовая комбинация поступает на две группы ключей - управление режимом заряда 21 и режимом разряда 22. Сигнал, поступающий на эти ключи с определителя 7 полярности определяет группу ключей, находящихся в данный момент в рабочем состоянии.

Сигнал с выходов этих ключей, поступая на управляющий вход преобразователя 5 напряжения в частоту, дискретно изменяет коэффициент преобразований.

На фиг.2 приведена ступенчатая зависимость коэффициента преобразования Kfl.напряжения в частоту, апроксимирующая кривые ч , , f (IJ,)B режиме заряда аккумуляторной батареи и 1/П fC JfplB режиме разряда,

гдс-п. ,п.., коэффициенты отдачи и от- д.ъ

бора емкости аккумуляторной батареи в режимах заряда и разряда соответственно, Ч , Ijp- кратности тока заряда

г-ь

-Ч

Гэ

/1

и разряда,

ГН ip- - Ф

1 1-г 4 г Фактические токи заряда и разряда батареиJ 1 - номинальный ток бата1м

реи.

Зависимость коэффициента К „ в режиме разряда от 1/Тдр определяется только функциональными особенностями предлагаемой схемы.

Точность аппроксимации определяется количеством ступенек в кривой коэффициента К„, что в свою очередь определяется выбором количества клю- чей в группах 21,22.

Вычисление кратности тока заряда и раэряда ij.p(нормирование тока) для одинаковых режимов заряда и разряда аккумуляторных батарей обеспечи вается программируемым делителем 15 совместно с задатчиком 17 кодов емкости путем коррекции частоты на входе счетчика-дешифратора. Кроме этого, задатчик 17 кодов емкости, информация с которого поступает на формирователь 14 сигналов управления и на реверсивный счетчик 11 ампер- часов, обеспечивает первоначальную (ручную) установку степени заряжен- кости аккумуляторной батареи.

Учет саморазряда аккумуляторной батареи 1 производится с помощью импульсного генератора 9, частота следования импульсов которого пропор ционапьна скорости саморазряда. В режиме заряда и разряда аккумуляторной батареи импульсный генератор не работает.

Блок 12 перемножения, на который поступают сигналы с реверсивного счетчика 11 ампер-часов и с термодатчика 1, корректирует информацию о текущем состоянии аккумуляторной батареи 1 в зависимости от температуры окружающей среды.

Сигнал, пропорциональньй степени заряженности аккумуляторной батареи, поступает на цифровой индикатор 13,

5

о 0

з

-

который отображает информацию непосредственно в ампер-часах. Одно-временно этот сигнал поступает на формирователь 14 сигнала управления, который служит для трансляции информации о состоянии аккумуляторной батареи к периферийному устройству, в частности к исполнительному элементу блока автоматики системы гарантированного питания. Совместно с задатчиком 17 кодов емкости формирователь t4 обеспечивает информацию о максимальной и минимальной степени заряженности аккумуляторной батареи 1. При этом величина минимальной степени заряженности аккумуляторной батареи может быть изменена, а величина максимальной степени заряженности равна номинальной емкости контролируемой батареи.

Устройство обеспечивает соответствие показаний цифрового индикатора и текущей емкости аккумуляторной батареи в зависимости от температуры окружающей среды, устанавливает значение первоначальной емкости батареи, учитьтает зависимость скорости вое- . становления емкости батареи от величины зарядного тока. Точность показаний определяется выбранным количеством ключей в группах блока коррекции (достаточная точность достигается при наличии 16 ключей). Кроме того, предлагаемое устройство позволяет контролировать аккумуляторные батареи с емкостями от 1 до 9999 А«ч и получать информацию о состоянии аккумуляторной батареи в виде показаний цифрового индикатора в ампер-часах и в виде сигнала, который может быть передан на исполнительное периферийное устройство, что повышает у ювень автоматизации систем гарантированного питания, а также оно обладает большой точностью контроля.

Формула изобретения

.Устройство для контроля степени заряженности аккумуляторной батареи, содержащее датчик тока в цепи батареи, подключенный через измерительный усилитель, преобразователь напряжения в частоту и схему ИЛИ к реверсивному счетчику ампер-часов, определитель полярности, подсоединенный к выходу измерительного усилителя и к одному из входов счетчика амперчасов, генератор импульсов, пропорциональных току саморазряда батареи, связанный с вторым входом схемы ИЛИ, термодатчик, размещенный в батарее, цифровой индикатор, блок перемноже- НИ9, подключенньй входами к термодатчику и счетг$ику ампер-часов, а выходом - к цифровому индикатору кодов емкости батареи, один из выходов которого соединен с одним из входов счетчика ампер-часов, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности контроля, расширения функциональных возможностей и области применения, введены второй преобразователь напряжения в частоту, подключенный к выходу измерительного i усилителя, програмируемый делитель.

13779376

ной емкости упомянутого задатчика кодов емкости, формирователь сигнала управления, входы которого соединены с выходом блока перемножения, и с двумя выходами задатчика кодов емкости, соответствующие максимальной и минимальной емкостям батареи, и блок коррекции, состоящий из последова- 10 тельно соединенных счетчика-дешифратора, подключенного к выходу программируемого делителя, и блока памя15

ти, таймера, подключенного к счетчику-дешифратору и блоку памяти, и двух групп ключей управления режимами заряда и разряда батарей, одни входы которых подсоединены к узлу памяти, другие - к определителю полярности, а выходы - к первому njpe

ти, таймера, подключенного к счетчику-дешифратору и блоку памяти, и двух групп ключей управления режимами заряда и разряда батарей, одни входы которых подсоединены к узлу памяти, другие - к определителю полярности, а выходы - к первому njpe

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля аккумуляторных батарей (АБ) в устройствах гарантированного питания на транспорте и в связи. Целью изобретения является увеличение точности контроля, расширение функциональных возможностей и области применения. Сущность предлагаемого . изобретения заключается в том, что введены: формирователь сигнала управления, входы которого соединены с выходом счетчика ампер-часов и од- ifflM из вькодов задатчйка кодов емкости батареи, второй преобразователь напряжения в частоту, подключенньй к выходу измерительного усилителя, программируемый делитель, подключенньй к этому преобразователю и задат- чику кодов емкости, и блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных счетчика-дешифратора, подключенного к выходу программируемого делителя, и блока памяти, а также таймера, подключенного к счетчику- дешифратору и блоку памяти, и двух групп ключей управления режимами заряда и разряда батареи, одни входы которьБГ подсоединены к блоку памяти, другие - к определителю полярности, а выходы - к первому преобразователю напряжения в частоту. Устройство обеспечивает соответствие показаний цифрового индикатора и текущей емкости АБ в зависимости от температуры окружающей среды, учитьтает скорость восстановления емкости батареи в зависимости от величины зарядного тока и позволяет контролировать емкость АБ в большом диапазоне значений с достаточной точ-. ностью. 2 ил. (Л СО со со

подключенный к этому преобразователю 20 образователю напряжения в часто- и входу, соответствующему максималь- ту.

up

/(ucnoj HubeflbHOiii

элемента Влока mofiamuKu

mj/

Cff

Фиг. /

iii

mj/

Cff13

tijOf Ixp

Фиг. 2