Устройство контроля @ -элементной аккумуляторной батареи Советский патент 1990 года по МПК H01M10/48 

(21)4491059/24-07

(22)05.10.88

(46) 23.09.90. Бюл. № 35

(71)Институт проблем управления

(72).Ф.Ф.Пащенко и В.Н.Судариков

(53)621.355.1 (088,8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 726608, кл. Н 01 М 10/48, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1078505, кл, Н 01 М 10/48, 1985.

(54)УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ п-ЭЛЕМЕНТ- НОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля аккумуляторных батарей автономных систем электропитания, Цель изобретения - повышение точности, контроля. Устройство обеспечивает стабилизацию режима диодов, связываю.щих вторичные обмотки трансформаторов с каждым элементом аккумуляторной батареи. Измерение напряжения

л.

на указанных обмотках обеспечивается с компенсацией падения напряжения на диодах путем питания цепей контроля от введенных двух генераторов тока и измерения компенсированного напряжения введенными элементами индика- ции. Последнее осуществляется с помощью введенных двух компараторов, триггеров, распределителя импульсов, элемента задержки,; (п-1) трансформаторов и конденсаторов в их связи с известными узлами. Использование предлагаемого устройства при контроле аккумуляторной батареи автономной системы электропитания за счет сокращения погрешности контроля позволит расширить диапазоны напря- жений элементов в цикле заряд-разряд, что приведет к существенному по- вьшению эффективной удельной емкости аккумуляторной батареи и сокращению веса системы электропитания в целом. 1 ил.

§

(Л

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля аккумуляторных батарей автономных систем электропитания. Цель изобретения - повышение точности контроля. Устройство обеспечивает стабилизацию режима диодов, связывающих вторичные обмотки трансформаторов с каждым элементом аккумуляторной батареи. Измерение напряжения на указанных обмотках обеспечивается с компенсацией падения напряжения на диодах путем питания цепей контроля от введенных двух генераторов тока и измерения компенсированного напряжения введенными элементами индикации. Последнее осуществляется с помощью введенных двух компараторов, триггеров, распределителя импульсов, элемента задержки, (N-1) трансформаторов и конденсаторов в их связи с известными узлами. Использование предлагаемого устройства при контроле аккумуляторной батареи автономной системы электропитания за счет сокращения погрешности контроля позволит расширить диапазоны напряжений элементов в цикле заряд-разряд, что приведет к существенному повышению эффективной удельной емкости аккумуляторной батареи и сокращению веса системы электропитания в целом. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля аккумуляторных батарей автономных систем электропитания.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

На чертеже,приведена схема устройства.

Устройство содержит п трансформаторов 1, ri конденсаторов 2, п диодов 3, (п+1) диодов 4, первый 5 и второй 6 генераторы тока, коммутатор 7,распределитель 8 импульсов, генератор

9 импульсов, элемент 10 задержки, первый 1 и второй 12 компараторы, блок 13 опорных напряжений, первый ;14 и второй 15 триггеры, первый . 1 6 и второй 17 элементы индикации. При каждая i из входных шин 18 18 соединена с первым выводом конденсатора 2, с вторым выводом конденсатора , с вторым выводом диода 3 и через первую обмотку

19трансформатора 1i с первым выводом диода 3 шина 18 соединена с

сл

со

4 05 СлЭ ГО

первым выводом конденсатора 2

и через первую обмотку 19 трансформатора 1 с первым выводом диода 3, а шина 18 соединена с вторыми выво- дами конденсатора 2 и диода 3 . Выход первого генератора 5 тока соединен с информационным входом 20 коммутатора 7, каждый из выходов которого через вторую обмотку 21 соответствующего трансформатора 1 соединен с общей шиной (не показана),третьи обмотки 22 трансформаторов 1 вклю- чены последовательно между собой и соединены крайними выводами с общей шиной и с первым выводом диода 4,второй вывод которого соединен с первыми входами компараторов 11,12 и с выходом второго генератора 6 тока. Вторые входы .компараторов 11 и 12 соединены с выходами 23 и 24 блока 13 опорных напряжений, а их выходы соединены с информационными входа:ми 25 триггеров 14 и 1.5, Выход генератора 9 импульсов соединен с входом элемента 10 задержки и входом распреде- -лителя 8 импульсов, выходы которого соединены с входами 26 управления коммутатора 7, Выход элемента 10 задержки соединен с входами 27 синхронизации триггеров 14 и 15, выходы которых соединены с входами элементов 16 и 17 индикации. Входные шины 18 устройства предназначены для подключения к элементам 28 а скумулятор- ной батареи 29, с помощью выводов 30 которой осуществляется ее заряд и разряд. При этом на выходе 13 опорных напряжений устанавливается напряжение, равное предельному уровшо заряда каждого из элементов 28 аккумуляторной батареи 295 а на выходе 24 - напряжение, равное дoпycтимolv y уровню разряда этих элементов,Токи генераторов 5 и 6 равны между собой; а все обмотки трансформаторов 1 идентичны, .

Устройство работает, следунлцим образом,

Ток генератора 6 через диод. 4 и обмотки 22 трансформаторов 1 поступает на общую шину. При этом диод 4 находится в открытом состоянии и на его втором выводе устанавливается соответствзпощее напряжение U,,, посту- пающее на первые входы компараторов П и 12 и устанавливающее на их вы- ходах соответственно логические О и 1,

Импульс генератора 9 поступает на вход элемента 10 задержки и на вход распределителя 8 импульсов,, импульс одного из выходов которого поступает на соответствующий вход 26 управления., например на вход 26 компаратора 7, При этом ток генератора 5, поступающий на информационный вход 20 коммутатора 7,. на. время действия импульса замыкания на общую шину через обмотку 21 трансформатора Г вызывает наведение ЭДС в обмотке 19 этого трансформатора, В соответствующий момент времени диод 3 открывается и через него начинает протекать ток величиной 1, который первоначально замыкается через конденсатор 2, При этом на обмотке 19 трансформатора 1 фиксируется напряжение

5

0

,1

и

1 28

и;.

где и - напряжение на элементе 28 аккумуляторной батареи 29; напряжение на диоде 3 при токе ly. Такое же напряжение наводится на обмотке 22 трансформатора 1, вследствие чего на выходе генератора 6 тока формируется сигнал

и.

,

+ и - и.

if . 18 3 f Поскольку токи диодов 3 и 4 можно записать

35

и и, id .

0

5

0

,

оказывается в преЕсли величина Uj делах

на выходах компараторов 11 и 12 формируется логический О, поступающий на информационные входы триггеров 14 и 15, По истечении времени, достаточ- него для завершения переходных процессов, на выходе элемента 10 задержки появляется импульс, постуг1ающий на входы 27 синхронизации триггеров 14 и 15, При этом каждый из триггеров 14 переходит в нулевое состояние, которое поступает на входы элементов 16 и 17 индикации и поддерживает их в обесточенном состоянии.

При дальнейшем поступлении импульсов генератора 9 устройство работает аналогичным образом, формируя в каждом цикле на первых входах компараторов 11 и 12 сигналы, отражающие

напряжения на соответствующих .эле- ментах 28 аккумуляторной батареи 29 результаты допускового контроля , которых воспроизводятся элементами 16 и 17 индикации. При этом нахождение обоих элементов индикации в обе точённом состоянии указывает- на то, что все элементы 28 находятся в рабочем состоянии и аккумуляторная батарея может быть использована как в режиме заряда, так и в режиме разряда, которые реализуются путем воздействия на шины 30.

Заряд аккумуляторной батареи осуществляется током внешнего источника котопый протекает от шины 30 к шине 30 . Пои этом наппяжение на элеметах 28 начинает увеличиваться ив некоторый момент времени напряжение на из них, например на элемен- 28 , достигает предельно допусти

те

мого значения. В этом случае при пос туплении импульса на вход управления 26 коммутатора 7 происходит воз бдение обмотки 21 трансформатора 1 , вследствие чего на первом входе Компаратора 11 формируется сигнал, переводящий его в единичное состояние, которое при приходе соответствующего импульса с выхода элемента 10 задержки фиксируется триггером 14 и индицируется.элементом 16, возбужденное состояние которого указывает на необходимость прекращения заряда аккумуляторной батареи 29 во избежании разрушения ее элементов.

При разряде аккумуляторной батареи 29 происходит съем тока с ее шин 30. При этом напряжение на элементах 28 начинает уменьшаться и в некоторый момент времени напряжение на одном из них, например на том же элементе 28 , опускается ниже критического уровня. В этом случае аналогичным образом происходит возбуждение обмотки 21 трансформатора 1 %вследствие чего на первом входе компаратора 12 формируется сигнал, подтверждающий его единичное состояние, которое при приходе соответствующего импульса элемента 10 задержки фиксируется триггером 15 и индицируется элементом 17, возбужденное состояние которого указывает на необходимость прекращения разряда аккумуляторной батареи 29 во избежание разрушения ее элементов Таким образом, устройство обеспе- чивает гальванически развязанный по

, - 1594632

- 10

20

30

35

40

25

элементный контроль аккумуляторной батареи в любом из ее режимов.

Устройство обеспечивает при этом отсутствие изменения рабочих- режимов диодов при любых комбинациях напряжений на элементах аккумуляторной батарее и сводит погрешность контроля к величине дифференциальной разности напряжений на диодах. Формула изобретения

Устройство контроля п-элементной аккумуляторной батареи,содержащее п+1 входных шин для контроля напря- J5 жения, п+1 диодов, блок опорных напряжений, генератор импульсов,коммутатор и первый трансформатор, выводы вторичной обмотки которого соединены соответственно с анодом первого диода и с первой входной шиной, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, в него введены два генератора тока, два компаратора, два триггера, два элемента индикации, распределитель импульсов,. элемент задержки, п-1 трансформаторов и п конденсаторов, причем выводы вторичных обмоток введенных трансформаторов соединены соответственно с анодом соответствующего диода с соответствующей входной шиной, в ходные шины с первой по п-1 соединены с катодами диодов соответственно с второго по и, конденсаторы соединены последовательно гмежду собой и подключены параллельно входным шинам, выход первого генератора тока через коммута- тор и первые первичные обмотки трансформаторов соединены с общей шиной, вторые первичные обмотки трансформаторов соединены последовательно между собой и подключены крайними выво- дами соответственно к общей шине и к аноду диода-п+1, катод которого соединен с выходом второго генератора тока и с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы и выходы которых соединены соответственно с выходами блока опорных напря- 50 жений и с информационными входами триггеров, входы синхр-онизации которых через элемент задержки соединены с выходом генератора импульсов и через распределитель импульсов с входами управления коммутатора,выходы первого и второго триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации, а входная шина п+1 ус трой- ства соединена с катодом первого диода.

45

5

. 22

13(72

/5

17

15