Устройство для контроля емкости аккумуляторной батареи Советский патент 1976 года по МПК H01M10/48 

1

Изобретение относится .к химическим источникам электроэнергии и может быть использовано для контроля емкости аккумуляторной батареи.

По основному авт. св. 312332 известно устройство для контроля емкости аккумуляторной батареи, состоящее из интегрирующего счетчика ампер-часов, фотосчитывающего элемента и шунта, включенного в цепь батареи, причем выход фотосчитывающего элемента соединен через формирователь пмпульсов с реверсивным счетчиком, управляемым переключающим блоком, подключенным к шунту

1. В таком устройстве в качестве чувствительного элемента счетчика амлер-часов используется интегрирующий электродвигатель, имеющий значительную зону нечувствительности, что не позволяет контролировать емкость аккумуляторной батареи, заряжаемой (разряжаемой) мальши токами. Кроме того, при большом входном сигнале на электродвигателе устройство обладает большой погрешностью при контроле емкости аккумуляторной батареи заряжаемой (разряжаемой) большими токами.

С целью повышения точности контроля емкости при расширении диапазона интегрируемых токов предлагаемое устройство снабжено дополнительным шунтом в цепи аккумулятор2

ной батареи и дополнительным источником питания, а интегрирующий счетчик ампер-часов состоит из двух интегрирующих электродвигателей, кинематически связанных между собой через дифференциал, на выходную ось которого насажен диск, управляющий фотосчитывающим элементом, причем оба электродвигателя подключены к дополнительному источнику питания, а один из них через контакты выходного реле переключающего блока подсоединен к дополнительному шунту.

На фиг. 1 схематически показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - кривые зависимости угловой скорости выходных осей интегрирующих счетчиков ампер-часов от падения напряжения, образованного зарядным (разрядным) током «а шунте для известного устройства (А) и предлагаемого (Б).

Устройство для контроля емкости аккумуляторной батареи состоит из счетчика I ампер-часов, содержащего электродвигатели 2 и 3, кинематически связанные с дифференциалом 4, па выходной осп 5 .которого закреплен диск 6 с окнами, управляющий фотосчитывающим элементом 7, выход тюследиего соединен через формирователь 8 импульсов с рейерсивным счетчиком 9; двух шунтов 10 и 11, включенных в аккумуляторной батареи 12; переключающего блока 13, подключенного своим ВХОДОМ к шунту 10, а выходом - к цепи управления реверсом счетчика 9; дополнительного источника 14 питания, подсоединенного (Параллельно электродвигателям 2 и 3. Кроме того, в цепь электродвигателя 2 последовательно с источником 14 питания с помощью контактов выходного реле переключающего блока 13 включен шунт 11.

Введение дополнительного шупта 11 обеспечивает исключение влияния источника 14 питания на нормальную работу переключающего блока 13.

Устройство работает слсдующн.м образом.

При подаче напряжения на электродвигатели 2 и 3 от дополнительного источника 14 питания они приходят во вращение с равными и противоположно направленными угловыми скоростями. При этом выходная ось 5 дифференпиала 4 находится в неподвижном состоянии.

Предварительной раскруткой электродвигателей 2 и 3 от источника 14 питания достигается устранение их трения покоя и тем самым повышение чувствительности счетчика 1 ампер-часов.

С началом заряда аккумуляторной батареи 12 на шунте 11 появляется ;падение напряжения, пропорциональное току заряда. Шунт 11 контактами выходпото реле переключающего блока 13 включается в цепь электродвигателя 2 таким образом, чтобы общее напряжение на электродвигателе 2 равнялось разности напряжения источника 14 питания и падения напряжения на этом шунте. При этом равенство скоростей электродвигателей 2 и 3 нарушается, и выходная ось 5 дифференциала 4 приобретает угловую скорость, пропорциональную падению напряжения на шунте И, создаваемого зарядным током аккумуляторной батареи. С осью 5 связан диск 6 с окнами, управляющий фотосчитывающим элементом 7. Последний через формирователь 8 импульсов начинает выдавать в счетчик 9 импульсы с частотой, пропорциональной угловой скорости выходной оси 5 дифференциала 4.

Зарядный ток создает на шунте 10 падение нанряжения такой полярности, что выходное реле переключающего блока 13 подключает счетчик 9 к формирователю 8 на суммирование поступающих на его вход импульсов.

Таким образом, частота поступающих на вход счетчика 9 импульсов пропорциональна току заряда аккумуляторной батареи, а количество импульсов, поступивших на счетчик 9 за определенный нромежуток времени, пропорционально емкостн, полученной аккумуляторной батареей за тот же промежуток времени.

С изменением направления тока в щунтах 10 и 11 (при разряде аккумуляторной батареи) переключающий блок 13 контактами выходного реле одновременно осуществляет и реверс счетчика 9, и подключение другой полярностью нанряжения на шунте 11 к электродвигателю 2 с тем, чтобы к электродвигателю 2 всегда прикладывалось разностное нанряжение. При возобновлении заряда аккумуляториой батареи процесс переключения счетчика 9 и шунта 11 повторяется.

На фиг. 2 изображены характеристики интегрирующих счетчиков ампер-часов известного ус11ройства (кривая А) и предлагаемого устройства (кривая Б). Последняя представляет собой кривую зависимости угловой скорости выходной оси 5 дифференциала 4 от падения напряжения, создаваемого зарядно-разрядным током на шунте 11, и получается (положительная ветвь) путем сложения идентичных характеристик электродвигателей 2 и 3, на один из которых подается нанряжение от источника 14 питания, а на второй - напряжение, равное разности напряжений источника питания 14 и на шунте 11.

Зависимость угловой скорости выходной оси дифференциала можно представить следующим выражением:

CD (Di±(02 (Un-Uni ,

где 0) - угловая скорость выходной оси 5 дифференциала 4;

wi - угловая скорость интегрирующего электродвигателя 3;

Ш2 - угловая скорость интегрирующего электродвигателя 2;

Un - напряжение источника 14 питания;

и„1 - падение напряжения на шунте И, создаваемое зарядно-разрядным током аккумуляторной батареи; /feb /г2 -коэффициенты пропорциональности.

При идентичных характеристиках электродвигателей 2 и 3 коэффициенты постоянны и равны между собой, т. е. /ji &2 const. Папряжение t/n также постоянно. Тогда угловая скорость ш выходной оси 5 дифференциала 4 является только функцией падения напряжения Иш на шунте 11.

Отрицательная ветвь кривой Б получается путем перемены полярности напряжения, подаваемого на электродвигатели 2 и 3 от источника 14 питания при условии, что к электродвигателю 2 приложено разностное напряжение, т. е.

-0) : -01+032 -/Si ()

Сравнивая кривые Л и , видно, что в результате предварительной раскрутки электродвигателей уменьшается зона «ечувствительности, а подачей на один из электродвигателей разностного напряжения увеличивается линейный участок характеристики.

Ступенчатый характер на середине кривой Б объясняется моментом перехода разностного напряжения (/и-f/ш) через нуль, когда электродвигатель 2 меняет направление вращения на обратное.

В результате повышается чувствительность устройства и увеличивается точность контроля емкости при расширении диапазона интегрируемых токов, что дает возможность сделать более широким применение предлагаемого

устройства по сравнению с другими устройствами, выполняющими ту же функцию.

Формула изобретения

Устройство для контроля емкости аккумуляторной батареи ио авт. св. 312332, отличающееся тем, что, С целью иовышения точности контроля, оно снабжено доиолнительным шунтом в цепи аккумуляторной батареи и дополнительным источником литания, а интегрирующий счетчик ампер-часов состоит из двух интегрирующих электродвигателей.

кинематически связанных между собой через дифференциал, на выходную ось которого насажен диск, управляющий фотосчитывающим элементом, причем оба электродвигателя подключены к дополнительному источнику питания, а один из них через контакты выходного реле переключающего блока подсоединен к дополнительному шунту.

10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. 312332, кл. HOlm 45/06, 1971.

Риг.2