Способ определения степени заряженности аккумуляторной батареи Советский патент 1992 года по МПК H01M10/48 

Изобретение относится к контролю емкости аккумуляторной батареи в условиях эксплуатации.

Известны способы контроля степени заряженности аккумуляторной батареи путем измерения ее электрического параметра, зависящего от степени заряженности батареи,.и последующего сравнения этого параметра с экспериментальным графиком, построенным для данного типа аккумуляторной батареи.

Однако данный способ для своей реализации требует специальных устройств электропитания батареи токами фиксированной частоты. Это делает невозможным использование указанного способа для экспресс- оценки состояния батареи непосредственно в эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением является способ определения степени заряженности аккумуляторной батареи, заключающийся в измерении зарядного тока и напряжения на клеммах батареи непосредственно при работе в схеме с генератором, в токе и напряжении которого имеются гармонические пульсации определенных частот, вычислении внутренних сопротивлений батареи переменному току этих частот с последующим сравнением этих сопротивлений с заранее полученными экспериментальными зависимостями названных

ч|

CJ

ел ю

OJ

сопротивлений от степени заряженности батареи.

Известный способ применим только в схемах, где имеются гармонические пульсации зарядных и разрядных токов и напряже-

НИИ.

Кроме того, все известные способы дают значительные погрешности определения заряженности при работе батареи в условиях изменяющейся температуры, так как не учитывают изменение свойств батареи при изменении температуры, в то время как изменение температуры, которая в течение года может колебаться в пределах от-30°С д 40°С даже в умеренном климате резко из- меняет способность батареи воспринимать заряд при одной и той же заряженности.

Целью способа является увеличение точности определения степени заряженности, а также расширение эксплуатационных возможностей за счет способности определять заряженность батареи не только в системах, имеющих пульсации тока и напряжения, но и при их отсутствии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения степени заряженности аккумуляторной батареи, заключающемуся в измерении зарядного тока и напряжения на клеммах батареи непосредственно при работе в схеме с генерато- ром в режиме цитирования и последующей оценке по результатам измерений способности батареи воспринимать заряд, зависящей от степени заряженности, измерение зарядного тока и напряжения производят в заданный момент времени заряда, определяемый режимами эксплуатации батареи, для которой предлагается использовать способ, измеряют температуру электролита батареи и по заранее полученной экспери- ментальной зависимости ) f(U, С, Т) между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности определяют степень заряженности, причем упомянутый момент времени измерения за- рядного тока и напряжения на клеммах батареи выбирается равным времени заряда, при котором определялась упомянутая заранее полученная экспериментально зависимость

l f(U, С, Т), где I - зарядный ток батареи;

U - напряжение;

С - степень заряженности батареи;

Т - температура электролита батареи.

Режим экспериментального получения зависимости i f(U, С, Т) (зарядныххарактеристик в циклическом режиме) определяется режимами эксплуатации аккумуляторных

батарей, для которых предлагается использовать предлагаемый способ.

Названные режимы эксплуатации батареи определяются следующими параметрами: временные интервалы чередующихся зарядов и разрядов; величины разрядных токов; диапазоны зарядных напряжений, температуры и степеней заряженности, в которых эксплуатируются батареи.

Время зарядной части цикла заряд-разряд выбирают ближе к наибольшим значениям характерных для эксплуатации интервалов времени заряда.

На фиг. 1 представлена примерная осциллограмма работы аккумуляторной батареи в режиме циклирования (для пояснения выбора режима экспериментального получения зависимости I f(U, С, Т); на фиг. 2 - графики зависимости I f(U, С, Т).

Как видно из данного примера (фиг, 1), при работе автомобиля время непрерывного заряда при циклировании колеблется от нескольких секунд до нескольких минут, поэтому экспериментально полученную зависимость I f(U, С, Т) для рассматриваемого случая целесообразно определять при времени заряда, равном 2 мин, которое близко к наибольшему из регулярно встречающихся в данном примере интервалов времени заряда

Величина разрядное тока при циклировании должна быть средней для данного режима эксплуатации, а время разрядной части цикла при снятии зависимости I f(U, С, Т) выбирается таким, чтобы емкость, отданная при разряде, компенсировала емкость, полученную при заряде. Это позволяет получать зависимость зарядного тока от величины напряжения при постоянном значении заряженности. Объем экспериментального определения зарядных характеристик должен перекрывать диапазон изменения зарядных напряжений, температур и степеней заряженности, встречающихся в эксплуатации.

Определение степени заряженности при работе непосредственно в схеме с генератором в режиме циклиоования по предлагаемому способу производится в следующей последовательности,

Определяют момент начала заряда ба- гареи и отсчитывают время заряда, равное времени заряда, при котором экспериментально снимают заранее полученную зависимость I f(U, С, Т), в рассматриваемом примере, равном 2 мин, до достижения момента, при котором должно проводиться измерение тока и напряжения на клеммах батареи.

При достижении этого момента производят упомянутые измерения, а также измеряют температуру электролита.

Затем производят сопоставление полученных результатов с предваритель- но полученными экспериментальным путем зависимостями I f(U, С, Т), связывающими зарядный ток, напряжение на клеммах, степень заряженности и температуру электролита.

В качестве примера на фиг. 2 указанные зависимости представлены в виде графиков, где показано, как по результатам измерения для H,Ui и Тч определена степень заряженности Ci, близкая к 75%, и для 12, Da и Т2 определена степень заряженности С2, близкая к 70%. Кроме того, видно (фиг. 2), что, если бы ток и напряжение, равные h и Ui, были бы получены при температуре Т2, то заряженность оказалась бы равной Ci (примерно 50%), а ток и напряжение 2 и LJ2 при температуре Ti соответствовали бы заряженности С2 (примерно 90%), отличающимся отзаряженностей Ci и С2 на 25 и 20% соответственно.

Это позволяет проиллюстрировать существенность учета температуры электролита для обеспечения точности определения степени заряженности аккумуляторной батареи.

Важность измерения тока и напряжения в определенный момент времени, равный времени заряда, при котором определялась заранее полученная экспериментальная зависимость I f(U, С, Т), для обеспечения необходимой точности результата следует из фиг. 1, где видно, что ток заряда в течение цикла может меняться в два раза (а иногда и более).

Если бы ток заряда был бы измерен при температуре Ti и напряжении Ui не через 2 мин после начала заряда, а в первые секунды периода заряда, то он (СИ) оказался бы в 2 раза больше тока И. Перенеся этот ток на фиг. 2, на котором нанесены кривые за- висимости I f(U, С, Т), экспериментально полученные при времени заряда, равном 2 мин, было бы получено, что степень заряженности аккумуляторной батареи составляет Ci (близко к 50%) и, следовательно, ошибка в определении степени заряженности по сравнению с Ci достигала бы 25%.

Определение степени заряженности аккумуляторной батареи по предлагаемому способу по сравнению с известным производят непосредственно во время эксплуатации (по известному способу только в гараже), в схеме с генератором, для которого не регламентируется наличие пульсаций тока и напряжения с определенными частотами, что позволяет постоянно иметь точную информацию о заряженности батареи, обеспечить большую надежность работы в различных условиях эксплуатации и увеличить срок службы аккумуляторной батареи.

Формула изобретения

Способ определения степени заряженности аккумуляторной батареи путем измерения зарядного тока и напряжения на клеммах батареи непосредственно при работе в схеме с генератором в режиме цикли- рования и последующей оценки степени заряженности по результатам измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения способа, измеряют зарядный ток и напряжение на клеммах батареи в заданный момент времени заряда, определяемый режимами эксплуатации данной батареи, измеряют температуру электролита батареи, определяют степень заряженности последней по заранее полученной экспериментальной зависимости между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности I f(U, С, Т), причем упомянутый момент времени измерения зарядного тока и напряжения на клеммах батарей выбирают равным времени заряда, при котором определялась упомянутая экспериментальная зависимость

(U, С, Т), где I - зарядный ток батареи;

U - напряжение на клеммах батареи;

Т - температура электролита батареи;

С - степень заряженности батареи.

20

Использование: контроль емкости аккумуляторной батареи в условиях эксплуатации. Сущность изобретения: при работе батареи непосредственно в схеме с генератором в режиме цитирования в заданный момент времени заряда производят измерение тока заряда и напряжения на клеммах батареи, а также температуру электролита. Путем сравнения результатов измерения с заранее определенной экс- периментальной зависимостью между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности определяют степень заряженности. При этом момент измерения тока, напряжения и температуры электролита при предварительном определении экспериментальной зависимости, определяющей способность батареи воспринимать заряд, определяет момент измерения заряженности батареи непосредственно при работе ее в схеме с генератором в режимах циклирования. 2 ил. СО С

Фиг.1

и

D

CI

к a o n

x о

я--..

ч - - л -Г/ир //

Ь i ,ц L

50

Li 75C

Фаг. 2

Редактор И. Дербак

Составитель Ю. Майзенберг

Техред М.МоргенталКорректор Л. Бескид

u,u. u

WT,

- т,

т.

т

Cf IQQ Z%