Устройство для определения емкости аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда Советский патент 1992 года по МПК H01M10/48 G01R31/36 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при испытании и эксплуатации химических источников тока, применяемых, .например, в системах энергопитания постоянного тока.

Известен спосрб контроля состояния аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда, основанный на сравнении напряжения нагруженной аккумуляторной батареи с эталонным напряжением, равным разности между заданной минимальной ЭДС заряженной батареи и напряжением, пропорциональным току нагрузки. Снижение напряжения аккумуляторной батареи ниже эталонного регистрируется индикатором, который сигнализирует о том, что батарея неспособна отдать требуемую мощность.

Известно также устройство для осуществления данного способа, содержащее последовательно включенные в цепи батареи датчик тока, прерыватель и нагрузку, измеритель напряжения и элемент сравнения, вход которого подключен к задатчику минимального напряжения, а выход через триггер к блоку индикации.

Недостатком этого способа, и устройства является низкая точность контроля, т.к., не учитывается вариация параметров батареи в процессе ее эксплуатации и не обеспечивается количественная оценка зарядного состояния батареи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля состояния аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда и устройство для его осуществления.

Согласно этому способу контроля на основе измерения текущих значений напряжения и разрядного тока и сравнения напряжения батареи с минимально допустимым, при этом, токе разряда напряжением по величинам напряжения, разрядного тока и дополнительно измеряемой ЭДС определяют внутреннее сопротивление батареи, а по разности между ЭДС и падением напряжения при номинальном разрядном токе на внутреннем сопротивлении батареи определяют приведенное к номинальному режиму разряда напряжение батареи, которое сравнивают с минимально допустимым при номинальном токе разряда напряжением, и по величинам рассогласования сравниваемых напряжений судят о зарядном состоянии аккумуляторной батареи.

Недостатком этого способа является низкая точность контроля и сложность аппаратурной реализации способа.

Устройство, реализующее известный гппсоб включает в себя последовательно

включенные в цепь батареи датчик тока, прерыватель и нагрузку, два измерителя напряжения, два блока вычитания, блок умножения, элемент сравнения, задатчик

номинального напряжения, триггер и блок индикации. Устройство также включает элемент НЕ, блок деления и задатчик номинального тока.

Недостатком устройства является низкая точность контроля, сложность устройства и невозможность получения количественной оценки разрядного состояния батареи.

Целью изобретения являэтся упроще5 ние устройства для определения емкости аккумуляторной батареи при повышении точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения емкости акку0 муляторной батареи в режиме импульсного разряда, содержащем генератор импульсов, нагрузочное устройство, первый и второй измерители напряжения, сумматор и блок индикации, генератор импульсов пер5 вым и вторым выходами соединен через первый и второй ждущие мультивибраторы и третьим выходом напрямую со схемой ИЛИ, выход которой соединен с нагрузочным устройством, установленным парал0 лельно аккумуляторной батареи, вход первого измерителя напряжения соединен с вторым выходом первого ждущего мультивибратора, а вход второго измерителя напряжения - с вторым выходом второго

5 ждущего мультивибратора, а выходы измерителя напряжения через сумматор и аналого-цифровой преобразователь с блоком индикации.

Предложенное устройство обеспечива0 ет возможность измерения напряжения разряда в момент подачи стабилизирован ного импульса тока с некоторой задержкой, обеспечивающей исключение влияния на результат измерения таких фат коров как не5 постоянство ЭДС батареи и переходного процесса, обусловленного наличием ЭДС- поляризации. Кроме того, устройство обеспечивает измерение напряжения на батареи в конце импульса разряда, когда

0 величина этого напряжения выходит на стабильный уровень. По разности этих напряжений и построенной их зависимости от емкости аккумуляторной батареи можно количественно определить емкость в процес5 се эксплуатации источника тока.

На фиг.1 представлена принципиальная блок-схема предложенного устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений и токов в отдельных узлах схемы устройства, поясняющих его работу. На фиг.З - зависимости

разности напряжений на аккумуляторной батареи при воздействии на нее стабилизированным током разряда, от степени заря- женности.

Устройство одержит испытываемую аккумуляторную батарею 1, генератор импульсов 2, ждущие мультивибраторы 3 и 4, схему 5 ИЛИ, электронную стабилизированную нагрузку 6 с ключом 7, измерители на- пряхения 8 и 9, сумматор 10, аналого-цифровой преобразователь 11 и индикатор 12. Сумматор 10 соединен с аналого-цифровым преобразователем 11 через переключатель 13 диапазонов.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Генератор 2 импульсов вырабатывает импульсы напряжения заданной частоты и длительности (см.иг f(t) фиг.2). Сигнал с генератора 2 поступает на входы ждущих мультивибраторов 3. 4 и на вход схемы 5 ИЛИ.

Мультивибратор 3, запускаемый передним фронтом импульса генератора 2, вырабатывает импульс определенной длительности (CM.UMB f(t) фиг.2), определяемой временем завершения переходных процессов разряда аккумулятора. Передний фронт импульса мультивибратора 3 дает разрешение на измеритель 8 напряже- ния (cM.Ud f(t) фиг.2), выполненный, на- пример, в виде емкостного накопителя с высокоомным усилителем.

Схема 5 ИЛИ при поступлении сигнала на один из ее входов выдает управляющий сигнал на ключ 7 управления электронной стабилизированной (по току) нагрузкой.

Задний фронт импульсов, выдаваемого ждущим мультивибратором 3 дает сигнал на отключение измерителя 8 напряжения, чем обеспечивается измерение и запоминание величины напряжения на батарее в момент окончания переходного процесса на ней.

Аналогичным образом работает мультивибратор 4 и измеритель 9 напряжения (см.имв2 f(t) и Uc2 ВД фиг.2). Мультивибратор 4, при этом, выдзе импульс, передний фронт которого совпадает по времени с задним фронтом импульса, выдаваемого генератором 2. Длительность импульса, вы- даваемого мультивибратором 4, определяется из условия обеспечения возможности измерения напряжения на нагруженной батарее измерителем 9 По заднему фронту этого импульса схема ИЛИ срабатывающая

по прекращению поступпения на ее вход импульса мультивибратора 4.дает сигнал на отключение нагрузочного устройства от бя тареи.

Сигналы с измерителей 8. и 9 напряжения, соответствующие напряжению на бата рее в конце переходного процесса на ней и в момент отключения нагрузки поступают на вход сумматора 10, осуществляющего вычисление разности указанных напряжений.

Аналоговый сигнал, пропорциональный разности напряжений, поступает через переключатель 13 диапазонов на аналого- цифровой преобразователь 11 и далее на индикатор 12 предлагаемого устройства.

Для повышения точности устройство предусматривает обработку результатов измерений после прохождения серии импульсов тока разряда стабилизированной величины. При этом, результат измерения усредняется.

По полученной величине разности измеренных напряжений на аккумуляторной батарее и используя полученные ранее (до ввода батареи в эксплуатацию) зависимости разности напряжения от степени ности (см.фиг.3) для различных типораоме- ров АКБ определяет емкость батареи в процессе ее эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для определения емкости аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда, содержащее генератор импульсов, нагрузочное VCTPOUCTBO, первый и второй измерители напряжений батареи, сумматор и блок индикации, отличаю - щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности определения емкости, генератор импульсов первым и вторым выходами соединен через первый и второй ждущие мультивибраторы и третьим выходом напрямую со схемой ИЛИ, выход которой соединен с нагрузочным устройством, установленным параллельно аккумуляторной батареи, вход первого измерителя напряжения соединен с вторым выходом первого ждущего мультивибратора, а вход второго измерителя напряжения - с вторым выходом второго ждущего мультивибратора, а выходы измерителей напряжения через сумматор и аналого-цифровой преобразователь с бгокОм индикации.

««.

Использование: для определения емкости аккумуляторной батареи (АБ) при импульсном разряде. Сущность изобретения: емкость АБ определяют путем измерения разности двух напряжений нагруженной импульсом стабилизированного тока батареи, первое из которых измеряется в момент окончания переходного процесса разряда, а второе - в момент окончания подачи импульса разряда. Для этого в схему устройства включены два ждущих мультивибратора 3, 4, на входы которых подаются импульсы напряжения генератора 2. Выходы мультивибраторов связаны с входами схемы ИЛИ 5, третий вход которой связан с выходом генератора импульсов. Сигнал с выхода схемы ИЛИ управляет подключением и отключением электронной стабилизированной нагрузки 7 к аккумуляторной батарее. Сигналы с выходов мультивибраторов управляют измерителями напряжения, первый из которых 8 измеряет напряжение в начале импульса нагруженйя, а второй 9 - в момент снятия импульса. Сумматор 10 вычисляет разность указанных напряжений и выводит ее через аналого-цифровой преобразователь 11 на индикатор. По известной зависимости разности напряжений от степени заряженности определяют ее ёмкость в процессе эксплуатации. 3 ил. Х| Ч сл 4 (Л СЛ ,Wk

S9Z.3Z.il

№+

лн

70 W 50 60 fO go 90 -iOO

Фие.З

1775755

6СТ-50

&

лн

0 -iOO