Способ контроля @ -элементной аккумуляторной батареи Советский патент 1990 года по МПК H02J7/00 H01M10/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при эксплуатации аккумуляторных батарей в составе автономных систем электроснабжения.

Целью изобретения является улучшение использования установленной емкости п-элементной аккумуляторной батареи и повышение эксплуатационной надежности.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - пример возможной реализации логического блока.

Аккумуляторная батарея (фиг. 1) содер- жит п последовательно соединенных элементов (аккумуляторов) 1, параллельно каждому из которых через датчики 2 тока с пороговым элементом 3 подключен выход подзарядкой ячейки 4, вход которой через общий трансформатор 5 связан с выходом общего компенсационного преобразователя 6. На выходе компенсационного преобразователя 6 установлен датчик 7 тока с

(Л

с

пороговым элементом 8. Питание компенсационного преобразователя 6 осуществляется от своего автономного источника. Выход каждого из п пороговых элементов 3 датчиков 2 тока соединен с одним из входов логического блока 9 определения числа К неисправных из п элементов, выход которого через усилитель 10 в свою очередь соединен с входом ключа 11 отключения п-элементной аккумуляторной батареи. Параллельно п-элементной аккумуляторной батарее установлен датчик 12 напряжения п-элементной аккумуляторной батареи с пороговым элементом 13, выход которого подключен на первый вход логического элемента И 14, второй вход которого соединен с выходом порогового элемента 8 датчика 7 тока компенсационного преобразователя 6, а выход логического элемента И 14 соединен с входом усилителя 10.

На фиг. 2 представлена одна из возможных функциональных схем логического блоО

о VI о ел

ка 9, составленная по данным рекомендациям с применением цифровых микросхем. Логический блок 9 содержит входной сдвиговый регистр 15, входы которого соединены с выходами пороговых элементов 3, а выход - с входом двоичного счетчика 16. Работа регистра 15 и счетчика 16 синхронизирована тактовым генератором 17. Информация (в виде комбинации нулей и единиц, где единица соответствует сработанному положению порогового элемента 3) о действительном числе К неисправных элементов поступает на п входов сдвигового регистра 15, превращающего параллельный код в последовательный. Информация о числе К не- исправных элементов в виде двоичного кода с выхода счетчика 16 поступает на первые входы цифрового компаратора 18, на вторые входы которого поступает двоичный код о величине заданного числа К из посто- янного запоминающего устройства 19. При совпадении кодов на выходе цифрового компаратора 18 формируется сигнал на срабатывание ключа 11.

Способ контроля п-элементной аккуму- ляторной батареи заключается в следующем.

В процессе разряда аккумуляторной батареи постоянно замеряют напряжение каждого из аккумуляторов 1 и сравнивают его с напряжением уставки, задаваемым, например, обмоткой трансформатора 5. При уменьшении напряжения на аккумуляторах ниже напряжения уставки возникает компенсирующий ток, который уменьшает ток разряда соответствующего аккумулятора. При достижении компенсирующим током определенной наперед заданной величины в К неисправных элементах, где К задается заранее, что соответствует практи- чески полному разряду элементов, а следовательно, и всей аккумуляторной батареи, подают сигнал на отключение аккумуляторной батареи от разряда. Кроме того, постоянно контролируют напряжение акку- муляторной батареи для ограничения минимального уровня напряжения питания нагрузки и ток компенсационного преобразователя 6 ограниченной мощности для предупреждения его перегрузок. При выходе обеих величин за допустимые пределы подаётся сигнал на отключение нагрузки, например, с помощью блока 11.

Контроль п-элементной аккумуляторной батареи при реализации операций спо- соба осуществляется следующим образом.

Аккумуляторная батарея содержит п по- следовательно соединенных аккумуляторов, крайние выводы которых образуют выход для подключения нагрузки. Для осуществления подзаряда параллельно каждому аккумулятору подключены подзарядные ячейки, которые в зависимости от степени заряжениости каждого элемента осуществляют его подзаряд. Параметром, характеризующим состояние заряженности элемента, является величина подзарядноготока, которая известна для каждого элемента. Зная эту величину, т.е. зная напряжение уставки, и сравнивая с ней величину подзарядного тока, можно определить состояние каждого элемента. Задавшись числом К и подсчитав число элементов, подзарядный ток которых превышает напряжение уставки, можно определить состояние аккумуляторной батареи, что позволяет более полно использовать емкость АБ.

Дополнительный эффект дает возможность характеризовать аварийную ситуацию по оценке величины общего компенсирующего тока и величины общего напряжения при совпадании сигналов об их отклонении от требуемого уровня. Каждый из указанных параметров по отдельности из-за наличия случайных факторов может приводить к ложным отключениям, и только их сочетание говорит о том, что аккумуляторная батарея не обеспечивает требований надежности.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

В нормальном режиме работы, когда все элементы 1 аккумуляторной батареи находятся в заряженном состоянии, нагрузка питается от выхода разряжающейся аккумуляторной батареи. В это время напряжение элементов 1 больше напряжения на вторичных обмотках трансформатора 5 и подзарядные ячейки 4 не работают. В процессе разряда напряжение аккумуляторов уменьшается и как только напряжение на одном из элементов 1 станет ниже напряжения на вторичных обмотках трансформатора 5, что соответствует 80-90% снятой с аккумуляторов емкости, потечет ток, величина которого зависит от разницы напряжений аккумулятора и вторичных обмоток трансформатора 5. По достижении компенсирующим током определенного наперед заданного значения срабатывает датчик 2 тока с пороговым элементом 3, который подает сигнал на вход логического блока 9. В ходе дальнейшего разряда аккумуляторной батареи процесс компенсации тока наиболее разряженных элементов будет протекать аналогично. При количестве разряжённых аккумуляторов, равном наперед заданному числу К неисправных элементов, на вход логического блока 9 с датчиков 2 тока с пороговым эле- ентом 3 поступает соответственно К сигналов, а с выхода блока 9 на вход ключа 11 через усилитель 10 поступает сигнал на отключение аккумуляторной батареи от нагрузки (от цепи разряда автономной энергосистемы).

В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи возможен значительный разбаланс емкостных характеристик (а значит, и напряжений) отдельных аккумуляторов (меньше заданного числа К) или, наоборот, возможна ситуация, когда емкости, а значит, и напряжения всех аккумуляторов будут одинаковы и компенсирующий ток в процессе разряда потечет одновременно во всех подзарядных ячейках, а его величина будет недостаточной для срабатывания датчика 2 тока с пороговым элементом 3. В этих случаях по достижении током компенсационного преобразователя определенной величины срабатывает датчик 7 тока с пороговым элементом 8, сигнал с которого поступает на первый вход логического элемента И.14. При уменьшении напряжения аккумуляторной батареи ниже минимально допустимого уровня срабатывает датчик 12 напряжения с пороговым элементом 13, который подает сигнал на второй вход логического элемента И 14. Сигнал на вход ключа 11 отключения аккумуляторной батареи от нагрузки подается только после того, как оба контролируемых параметра - ток компенсационного преобразователя и напряжение аккумуляторной батареи - выйдут за допустимые пределы, что свидетельствует о невозможности дальнейшей эксплуатации аккумуляторной батареи и целесообразности проведения специальных мер по восстановлению ее энергетических характеристик.

Формула изобретения

1. Способ контроля п-элементной аккумуляторной батареи, по которому измеряют

5 напряжение каждого из п элементов, сравнивают полученную величину с напряжением уставки, осуществляют непрерывный подзаряд компенсирующим током от компенсационного преобразователя, имеюще0 го п выходов, тех элементов, напряжение которых меньше напряжения уставки, о т- личающийся тем, что, с целью улучшения использования установленной емкости п- элементной аккумуляторной батареи, изме5 ряют величину компенсирующего тока каждого из п элементов, сравнивают с сигналом дополнительной уставки, определяют число неисправных элементов, компенсирующий ток которых превышает

0 сигнал дополнительной уставки, сравнивают полученное число элементов с заданным числом неисправных элементов и при превышении указанного числа отключают п- элементную аккумуляторную батарею от

5 цепи нагрузки.

2. Способ по п. 1, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, дополнительно

0 измеряют величину общего тока компенсационного преобразователя и величину общего напряжения п-элементной аккумуляторной батареи, сравнивают каждое из них со своим значением уставки и при одно5 временном превышении указанными величинами своих значений уставок отключают п-элементную аккумуляторную батарею от цепи нагрузки.

фиг. i

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для эксплуатации аккумуляторных батарей в составе автономных систем электроснабжения. Цель изобретения - улучшение использования установленной емкости N-элементной аккумуляторной батареи и повышение эксплуатационной надежности. Для этого в аккумуляторной батарее параллельно каждому аккумулятору введены подзарядные ячейки с датчиками тока, датчик напряжения системы и датчик тока преобразователя, которые сравнивают контролируемые параметры с соответствующими напряжениями уставок. Все датчики связаны с логическими узлами, осуществляющими управление работой батареи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

г

п