Способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи Советский патент 1992 года по МПК H01M10/42 H02J7/00 

Изобретение относится к эксплуатации различного вида электрохимических источников тока и напряжения и может быть использовано для предупреждения об исчерпыван ии емкости, неисправности или . отключения электрохимической батареи.

Известен способ контроля исправного состояния аккумуляторной батареи, основанный на измерении напряжения батареи как с нагрузкой, так и без нее, и сравнении полученных величин..

Однако этот способ не позволяет получить оперативную информацию в процессе эксплуатации батареи и определить некачественное ее подключение.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля исправного состояния и- подключения аккумуляторной батареи,, заключающийся в измерении пульсаций напряжения в условиях коммутации нагрузки. По измеренной амплитуде пульсаций судят об исправном состоянии аккумуляторной батареи и ее подключении.

Однако этот способ недостаточно достоверен, так как оценивается весь характер пульсаций напряжения бортовой сети автомобиля, поскольку спектр частот пульсаций достаточно широк и определяется большим числом факторов: где подключена в схеме электрооборудования аппаратура контроля, как сделана трассировка проводки от аккумулятора до нагрузки, исполнение и характер коммутирующей нагрузки, в зависимости от характера разводки проводки от модели к модели и соответственно различных распределенных параметров Ц и С магистральной сети электрооборудования.

XI

ю

(Ј VJ

о

Это влияет на характер повторяемости на высоких частотах при индикации и измерении пульсаций для различных экземпляров автомобилей. Оператор должен делать субъективную оценку по характеру пульса- ций напряжения не только по амплитуде выбросов как на высоких частотах, так и на низких. Поскольку аккумуляторная батарея является мощным фильтром для низкочастотных колебаний, до достоверной оцен- кой состояния аккумуляторной батареи и ее подключения может служить только анализ пульсаций в низкочастотной области. Иначе говоря, информативная часть сигнала зз- шумлёна высокочастотными помехами и пе- реходными процессами по фронтам низкочастотных сигналов. Оператор для объективной оценки осциллограммы пульсаций напряжения обязан при анализе учитывать этот фактор и делать поправку. Кроме того, при принятии решений по размаху пульсаций оператору необходимо помнить алгоритм оценки состояния аккумулятора , а именно пороговые значения напряжения диапазонов сортировки. Эти факторы влияют на объективность оценки состояния аккумулятора, поскольку в цепи объект- измерение - решение основная нагрузка по оценке падает на человека- оператора. Вследствие этого не исключены ошибки чисто .субъективного порядка.

Цель изобретения - повышение достоверности оценки состояния аккумуляторной батареи и ее подключения к электрооборудованию, повышение оперативности оцен- ки состояния.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу контроля исправности состояния и подключения аккумуляторной батареи путем измерения пульсаций напряжения в магистральной сети электрооборудования, из сигнала пульсаций напряжения отфильтровывают низкочастотные составляющие, величину напряжений которых сравнивают с пороговыми значениями напряжений допусковых интервалов, сигна- лы сравнения запоминают, шифруют и выводят на табло, а по индикации на табло судят об исправном состоянии аккумуляторной батареи и ее подключении.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются операции по фильтрации низкочастотных пульсаций напряжения, сравнению их с пороговыми значениями напряжений допусковых интер- валов, запоминанию результатов сравнения, шифрации результатов сравнения и выводу последних на табло.

Исправная аккумуляторная батарея при нормальном функционировании элементов

систем энергоснабжения представляет собой фильтр низких частот, который сглаживает импульсы напряжения до 20 В. Источником импульсных перенапряжений в магистральной цепи электрооборудования автомобиля является работа системы зажигания, переходные процессы при сбросе нагрузки потребителей электрической энергии и т.п. Однако в случае отключения по какой-либо причине аккумуляторной батареи от цепей питания аппаратуры и генератора в цепях энергоснабжения появляются импульсы перенапряжения, имеющие амплитуду 70-200 В.

Характер, уровень перенапряжений и спектральный состав пульсаций напряжений в цепях электрооборудования зависят от точки контроля, трассировки проводки, расположения агрегатов электрооборудования, исполнения коммутирующих элементов и т.д. Причем все перечисленные факторы зависят еще от модели и даже ее модификации.

При неисправности аккумуляторной батареи (например, частичное разрушение, сульфатация и т.п.) или ее неполном разряде за счет увеличения ее внутреннего сопротивления величина импульсов перенапряжения может достигать 30-50 В.

Способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи состоит в измерении пульсаций перенапряже- нийвмагистральной сети

электрооборудования автомобиля в условиях коммутации нагрузки. При этом из сигналапульсацийнапряженияотфильтровывают низкочастотные составляющие, величину напряжения которых в дальнейшем сравнивают с заданными пороговыми значениями напряжений (например, 20, 30, 50, 70 В), а результаты сравнения запоминают.

Запомненные результаты сравнения шифруют с учетом априори известных диапазонов величин перенапряжений и соответствующего им технического состояния аккумуляторной батареи, После идентификации состояния батареи в шифраторе результат оценки выводится на табло.

На чертеже изображено устройство для осуществления предлагаемого способа контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи.

Устройство содержит входной формирователь 1, фильтр 2 низких частот, блок З компараторов (3i, Зг. Зз, 34 блок 4 форми- рователей(41,.... 44), элемент ИЛИ 5, блок б памяти (элементы памяти 6i,..., 64), шифратор 7 (элемент И-НЕ 7i) табло 8, аккумуляторную батарею 9 и нагрузку 10.

Вход формирователя 1 соединен с плюсовой клеммой аккумулятора 9. Выход формирователя 1 через фильтр 2 низких частот соединен с входом блока 3 компараторов, выходы которого соединены с соответствующими входами блока А формирователей и с соответствующими информационными входами блока 6 памяти. Выходы блока А формирователей соединены с входами элемента ИЛИ 5, выход которого соединен с синхронизирующим входом блока 6 памяти. Выходы блока б памяти соединены с входами шифратора 7, выходы которого соединены с входами табло 8. Входы установки элементов памяти 6 в нулевое состояние соединены с цепью начальной установки устройства при включении (на чертеже не показаны).

Входной формирователь 1 служит для согласования и защиты цепей фильтра 2 от выхода из строя. Он может быть реализован на базе делителя напряжения и ограничителя напряжения (стабилитрона).

Фильтр 2 низких частот служит для. фильтрации высокочастотных составляющих из пульсаций перенапряжений и дальнейшего исключения из анализа состояния аккумуляторной батареи. Частоту среза фильтра выбирают исходя из максимальной частоты коммутации нагрузки (порядка сотен герц) так, чтобы первая гармоника колебаний пульсаций в фильтре не ослаблялась, а все последующие гармоники претерпевали затухание. Фильтр 2 может быть выполнен на базе операционного усилителя,

Компараторы служат для сраввне- ния напряжения с выхода фильтра 2 с заданными пороговыми напряжениями 20,30,50, 70 В соответственно. Компараторы могут быть выполнены на микросхеме К521САЗ,

Формирователи 4i - 44 служат для формирования по переднему фронту сигналов с выходов компараторов 3i - 34 импульсов синхронизации записи для элементов памяти блока 6. Формирователи могут быть выполнены на базе микросхемы К155АГ1 (АГЗ). Элементы ИЛИ 5 и элементы памяти блока 6 (D-триггеры), шифратор 7 являются типовыми в TTL серии 133, 155 цифровых элементов,

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Сигнал пульсации перенапряжений снимается с нагрузки 10 и поступает через входной формирователь 1 на вход фильтра 2 низких частот. При этом из сигнала перенапряжений в фильтре 2 низких частот от- фильтровываются низкочастотные пульсации из всего спектра частот. Отфильтрованный сигнал с выхода фильтра 2 низких частот поступает на вход блока 3 компараторов. При этом, если величина амплитуды низкочастотной составляющей пульсаций перенапряжений в магистраль- 5 ной сети энергоснабжения не превышает 20 В, то в блоке 3 компараторов не срабатывает ни один из компараторов (3i -34) и на их выходах присутствует потенциал логического нуля. Элементы памяти блока 6 в нулевом

0 состоянии. На табло 8 Норма.

Если амплитуда пульсаций после фильтра 2 превысит 20 В и не превышает 30 В, то с работает только компаратор 3i, на выходе которого появится потенциал логической

5 единицы, который поступает на информационный вход D элемента памяти 6i. По переднему фронту импульса с выхода компаратора 3i запускается формирователь 4i блока формирователей 4. Сигнал с выхода

0 формирователя 4i поступает на вход элемента ИЛИ 5, а с выхода элемента ИЛИ 5 на синхронизирующие входы элементов памяти 6i - 64.

По сигналу с выхода элемента ИЛИ 5

5 стробируется состояние выходов блока 3 компараторов. Элемент 6i памяти устанавливается в единичное состояние и гаснет индикатор 8.1 на табло 8 (Норма).

Если же амплитуда пульсаций перенап0 ряжений на выходе фильтра 2 превысит 30 Вине превысит 50 В, то сработают компараторы 3i и 32, на выходах которых установятся единичные потенциалы, по переднему . фронту которых срабатывают формировате5 ли 4i и 4з. Сигналы с выходов формирователей 4i и 42 поступают через элемент ИЛИ 5 на синхронизирующие входы элементов блока 6 памяти. Элементы 6i и 62 памяти устанавливаются в единичное состояние.

0 Срабатывает элемент 7i шифратора 7, на . выходе которого появляется нулевой потенциал. Загорается индикатор 82 Разряже- на свидетельствующий о неисправности аккумуляторной батареи или ее неполном

5 разряде.

Если же амплитуда пульсаций перенапряжений на выходе фильтра 2 превысит 70 В, то сработают все компараторы блока 3, на выходе которых установятся единичные

0 потенциалы, запускаются формирователи блока 4, по переднему фронту сигнала которых через элемент ИЛИ 5 элементы памяти блока 6 устанавливаются в единичное состояние. Гаснет индикация Разряжена, а эа5 горается индикатор 8з Нет контакта, свидетельствующий о потере контакта аккумуляторной батареи 9 с электроцепями нагрузки.

Таким образом, предлагаемый способ оценки состояния аккумуляторной батареи

и ее подключения позволяет получить достоверную информацию. Способ ис- пользует наиболее информативную низкочастотную .часть спектра пульсаций перенапряжений в цепях электрооборудо- вания автомобиля. Из анализа исключаются высокочастотные составляющие спектра пульсаций напряжений, поскольку эта часть спектра носит неповторяющийся случайный характер, зависит от разводки проводки, модели, распределенных параметров и магистральной сети электрооборудования и т.п. Кроме того, в способе решения о неисправности аккумулятора и его подключении принимается автоматически, что исключает субъективный фактор при принятии решения, поскольку результаты оценки в окончательном виде высвечиваются на табло.

Предлагаемый способ позволяет полностью автоматизировать процесс диагности- ки состояния аккумуляторной батареи как в стационарных условиях станций техобслуживания, так и в условиях встроенной аппаратуры эксплуатируемой транспортной техники, оснащенной системой автономного энергоснабжения.

Формула изобретения Способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи, используемой в автономной системе энергоснабжения, преимущественно в автомобиле, путем измерения пульсаций напряжения в магистральной сети электрооборудования в условиях коммутаций нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки состояния аккумуляторной батареи, из сигнала пульсаций напряжений отфильтровывают низкочастотные составляющие, величину которых сравнивают с пороговыми значениями напряжений допусковых интервалов и судят об исправном состоянии аккумуляторной батя реи и ее подключении по результатам сравнения.

Изобретение относится к эксплуатации электрохимических источников тока и напряжения и может быть использовано для предупреждения об исчерпывании емкости, неисправности или отключении электрохимической батареи. Цель изобретения - повышение достоверности оценки состояния аккумуляторной батареи. Способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи состоит в сравнении с допусками пульсаций низкочастотной части спектра перенапряжений в магистральной сети электрооборудования автомобиля в условиях коммутации нагрузки. Запомненные результаты сравнения шифруют, а результат оценки выводят на табло. Способ позволяет полностью автоматизировать процесс диагностики состояния аккумуляторной батареи. 1 ил.

1

aUn. Iб гтВДч я- -

Ismli I в,

Разряжена

Нет контакта