Способ определения энергетического ресурса аккумулятора Советский патент 1981 года по МПК H01M10/42 

1

Изобретение относится к эксплуатации аккумуляторов, а именно эксплуатации аккумуляторов в системах электроснабжения транспортных средств оснащенных генераторами постоянного тока, и может быть использовано, в частности, на автомобилях, гусеничных тягачах и т.д.

Для определения энергетического состояния аккумулятора/ работающего в буферном режиме, часто используют общеизвестные электрические счетчики постоянного тока, измеряющие энергии разряда и заряда, аккумулятора.

Недостатком таких счетчиков является то, что в них не учитывается временное распределение разрядного и зарядного тока, тогда как в действительности -ресурс энергии аккумулятора зависит не только от величины израсходованной энергии разряда и полученной энергии заряда, но и от величин и длительности токов, которыми была получена эта энергия, чего счетчики не воспринимгиот.

Известен способ определения энергетического ресурса аккумулятора путем измерения его разрядного и зарядного тока 1.

Однако указанный способ не обеспечивает необходимой точности, так как не учитывает эффективности заряда аккумуляторных батарей при

5 низких температурах.

Известен также способ определения энергетического ресурса аккумулятора, основанный на непрерывном измерении разрядного тока и напряжения 2.

10

Недостатком способа является то, что он не учитывает энергию, полученную аккумулятором, работающим в буферном режиме, при заряде.

Цель изобретения - повышение точJ5ности и определения энергетического ресурса.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно производят непрерывное измерение зарядного тока

20 и напряжения, температуры электролита аккумулятора в буферном режиме его работы в бортовой сети транспортного средства и искомую величину определяют по формуле

2

HOM-J ip bV

о . о - энергия аккумулятора при

где Э,

ном разряде номинальным током

30

HOV. текущее значение напряжения аккумулятора; соответственно текущее значение разрядного и зарядного тока аккумулятора соответственно время рабо ты аккумулятора в момент измерения разрядного и за рядного тока; коэффициент, определяющий эксплуатационный уровень энергии аккумулятора, опр деляемый по формуле . /иач 9ио)л где Эц(- начальная энергия установленного на транспортном средстве аккумулятора; k - коэффициент эффективности заряда аккумулятора, определяемый по формуле (,) f d K COH5t ,-5oOC V- C( )-20°С где tsA - температура электролита; .a,b,c,d - постоянные для данного типа аккумулятора, определяемые экспериментально;- минимально допустимое регулируемое напряжение бортсети. Проведенные исследования показывают, что для аккумуляторной батаре 12СТ-70 М величина коэффициентов а, a,B,c,d равна следующим значениям а 0,018; в 20; с 6,5; d 17 для зарядного напряженияи 26,5- 28,5 В. Постоянные а,В,с и d учитывают следующие параметры аккумулятора: а - изменение коэффицие та эффективности заряда аккумулятора при изменении температуры йлектролита на в - температура электролита при минимальном значени регулируемого напряжения бортсети, при которой коэффициент эффективнос эаряда аккумулятора становится равным нулю; с - изменение температуры электролита, при которой коэффициен эффективности заряда аккумулятора становится равным нулю, при изменении регулируемого напряжения бортсети на 1 В;.d - температура электр лита, выше которой коэффициент эффективности заряда аккумулятора имеет постоянное значение. На чертеже изображена блок-схема для решения уравнения (1). Способ осуществляется следующим образом. Аккумулятор 1 работает в буферном режиме с генератором 2 на нагрузку 4, на который поступают сигна лы 5 - 7 подсоединяют к нелинейному блоку 8 и блокам 9 и 10 умножения. На нелинейный блок 8 с выхода измерительного блока 4 подают сигналы 11и 12, на блок 9 умножения сигналы 12 и 13, на блок 10 умножения - сигналы 12 и 14. Выход блока 9 умножения подсоединяют к интегратору 15, с выхода которого сигнал подают на вход блока 16 умножения, на второй вход которого подают сигнал с нелинейного блока 8. Выход блока 10 умножения, подсоединяют к интегратору 17, выходной сигнал которого подают на инвертор 18. Выходы инвертора 18 и блока 16 умножения подсоединяют к сумматору 19, на другойвход которого подают сигнал 20. Выходной сигнал сумматора 19,- характеризующий энергетический ресурс аккумулятора, подают на регистрирующий орган 21. Не нарушая режима работы нагрузки 3, Непрерывно измеряют величину разрядного тока и напряжения при разряде аккумулятора и величину зарядного тока, напряжения и температуры электролита при заряде. Для решения уравнения (1) сигналы 5-7, характеризующие величины напряжения, тока и температуры электролита, поступают на измерительный блок 4. В измерительном блоке устанавливается какой измеряется ток - зарядный или разрядный и необходимая величина сигналов. При разряде аккумулятора сигналы 12и 14., имитирующие величину напряжения и ток разряда, одновременно подают на вход блока 10, где происходит умножение поданных сигналов. Полученный сигнал интегрируется блоком 17, инвертируется блоком 18 и подается на вход блока 1,где суммируется с сигналом 20, величина которого равна m Эцодц. При заряде аккумулятора сигналы 11 и 12, имитирующие величину температуры электролита и зарядное напряжение, подаются на вход нелинейного блока 8. Сигналы 12 и 13/ имитирующие зарядные напряжения и ток, подаются на вход блока 9, где происходит умножение поданных сигналов. Полученный сигнал интегрируется блоком 15. Выходные сигналы блоков 15 и 8 подаются в блок 16, где умножаются. Полученный сигнал суммируется в блоке 19 с сигналом 20, величина которого .равна тЭномВеличина выходного сигнала блока 19 показывает ту энергию, т.е. ресурс энергии, которую можно еще получить от аккумулятора. Реализация предлагаемого способа допускает использование стандартных блоков.

Проведенные исследования показывают, что точность определения энергетического ресурса аккумулятора при использовании данного способа увеличивается на 20-30%.

Формула изобретения

Способ определения энергетического ресурса аккумулятора, работающего в буферном режиме в бортовой сети путем непрерывного измерения его разрядного тока и напряжения, отличающийся тем, что, с целЁю повышения точности, дополнительно производят непрерывное измерение зарядного тока, напряжения и температуры электролита аккумулятора и искомую величину определяют по формуле

.

где (v - энергия аккумулятора при разряде номинальным током

НОМ

и - текущее значение напряжения аккумулятора;

ip, ia - соответственно текущее значение разрядного и зарядного тока аккумулятора

Т , Tj - соответственно время работы аккумулятора на момент измерения разрядного и зарядного тока;

W m - коэффициент, определяющий эксплуатационный уровень энергии аккум лятора, определяемый по формуле

и, нои ,

5 где нач начальная энергия аккумулятора, установленного На транспортном средстве; k - коэффициент эффективностн заряда аккумулятора, , определяемый по формуле

0

,()

15

( K Const (-)-TOCit9 +CCU-Up «i«),

где tg - температура электролита; a,b,c,d - постоянные для данного тип аккумулятора, определяемые экспериментально; pvniM минимально допустимое регулируемое напряжение бортсети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Вейнел Дж. Аккумуляторные баареи. М.-л., Госэнергоиздат, изд.4-е, 1960, с. 361-363.

2.Авторское свидетельство СССР 554581, кл. Н 01 М 10/42, 1976.