Устройство для контроля емкости аккумуляторной батареи Советский патент 1983 года по МПК H01M10/48 

Изобретение относится к системам контроля электрических параметров аккумуляторных батарей и может найти применение на транспортных средствах с автономным питанием от аккумуляторных батарей. Преимущественно изобретение может быть использовано на электромобилях.

Кроме того, оно может найти фюсенение при контроле работоспособности аккумуляторных батарей, используемых на транспортных средствах для запуска двигателя внутреннего сгорания.

Известно устройство для определе ния степени заряженности тяговбй аккумуляторной батареи, содержащее токовое реле, обмотка вклю- чена в силовую цепь аккумуляторной . батареи, блок усиления постояннохч тока, выполненный в виде параллельного ряда двухкаскадных элвктрои1ШХ реле. Выходные каскады блока усияе-. ния соединены последовательно с (ватаг реей -через первый замыкающий контакт тягового реле, а параллельно -полупроводниковым управляемым вентилям выходных -каскадов через второй замыкающий контакт токового реле подключена резистивно-емкостная цепь гашения 13

Недостатками данногчэ устройства являются низкая точность результата, невозможность определять допустимую продолжительность разряда при изменающ ся токе. Указанные недостатки обусловлены тем, что не учитывается тепловое состояние ;акк5га улятсчной

1в батареи, измерение производится по току, соответствующему среднему разряду.

Наибол близким по технической cjraiHocTH и достигаемому Результату

15 h предлагаемому является устройство для контроля степени 39РЯженнос.ти аккумуляторной батареи, снабженное шунтом, включенным в :ш1овую уп цепь аккумуляторной батареи; ус.илитеп&я, сигнал которого подается на блок нелинейности, запрогра №шрованткК серией графиков, вьфажакщнх за висююсть емкости от тока при р зличшлх температурах, соединенных с

25 блоком нелинейности, запрограммированнЕв зависимостью минимальной емкости от тетлпературы, сигналы с этого блока подаются на блок вычитания, терморезистором, установленным в ак30кумуляторе, сигнал которого подается на оба блока нелинейности; блоком интегрирукяцего сумматора, сигнал на который подается с усилителя, а снимается на блок вычитания, сигнал с которого подается на блок сигнализации 2 , Однако известное устройство характеризуется недостаточной точностью измерения, недостаточной информативностью, его сложностью и ограниченным применением. Указанные недостатки обусловлены тем, что отсутствует элемент, учиты ющий влияние предшествующего тока р ряда на емкость, показывающим орган служит индикаторная лампочка, а не , стрелочный или цифровой прибор, в к честве интегрирующего сумматора испол зуется цифровой счетчик,блок преобразователя напряжения в частоту,аналоговый преобразователь цифрового код в напряжение. Данное устройство може оаботать только в качестве индикатор показывающего состояние аккумуляторно батареи в автомобиле. Целью изобретения является повыш ние точности измерения и получение информативности. Поставленная цель.достигается тем что в устройство, содержащее шунт в силовой цепи аккумуляторной батареи, последовательно соединенные блок усилителя, блок интегрирующего сумматора и терморезистор, установленный в аккумуляторе, и подсоединен ный к нему блок нелинейности, выход которого вместе с выходом блока интегрирукяцего сумматора подсоединен к блоку вычитания, введены два блока возведения в степень, блок умножения и регистрируквдий блок, вход которого подключен к выходу блока умножения, вход первого блока возведения в степень соединен с выходом усилителя, а выход его - с . входом интегрирующего сумматора, второго блока возведения .в степень подключен к выходу усилителя, а выход его - ко входу блока умножения. На чертеже изображено устройство общий вид. Устройств содержит силовую цепь аккумуляторной батареи 1, шун-т 2, включенный в силовую цепь, усилитель 3, на который подается сигнал с шунта; первый блок 4 возведения в степень, включенный Преде усилителя; второй блок 5 возведения в степень; включенный между усилителем и блоком умножения; интегрирующий сумматор б, включенный последовательно блоку возведения в степень; терморезистор 7, расположенный в аккумуляторе; блок 8 нелинейности, расположенный после терморезистора; блок 9 вычитания, на который подаетс сигнал с блока нелинейности и интегрирующего сумматора; блок 10 умножения; регистрирующий блок 11, на который подается сигнал с блока умножения. Устройство работает следующим образом, В общем виде емкость аккумуляторной батареи равна с jiaT. о где i - ток; Т - продолжительность разряда. Емкость, которую может отдать аккумуляторная батарея, зависит от большого числа факторов, основными из которых являются ток разряда, темпера- . тура -электролита и состояние аккумуляторной батареи на данный момент времени, т.е. продолжительности условий и режимов предшествующего разряда. При пос:гоянном токе разряда емKocTJb, которую может отдать полностью заряженная аккумуляторная батарея, определяется по формуле (2) где А - емкостной коэффициент, зависящий от конструктивных параметров аккумулятора и температуры электролита; п - постоянный: коэффициент, Под номинальной емкостью подразумевают ; ;, емкость, которую может отдать полностью заряженная аккумуляторная батарея при определенной температуре в номинальнся 1 токе разряда ( Эц ) , В данном случае за номинальную емкость принята емкость 5-часовогд режима разряда (С) токомЗ,при температуре электролита +25°С. Применив формулу (2), получим выражег|ие номинальной емкости: Если предшествующий разряд .проводился номинальным током,то остаточную емкость можно определить по уравнению .. , ост-Сн-ЭцХ: . () При изменяющемся токе гтредшествующего разряда применение уравнения (4) недопустимо. В предлагаемом устройстве емкость, снимаемая с батареи изменяющимся током, приводится к емкости, снимавмой номинальным током с помсвдью коэффициента К , который как установлено является постоянным для данных условий эксплуатации и состояния батарен: к. ..-. где С - емкость, снятая током 1. Снятая с батареи емкость, приведенная к номинальному режиму, с учетом выражений (1) и (5) равна Cj,--jKiiat7 DVTi dt . (6) I Остаточная емкость в номинальном режиме с учетом выражений (3) и (6) имеет вид Сост Сн-Э - Я-Ьа-С с С1) о Так как емкость, которую может от дать аккумуляторная батарея, зависит от тока разряда, то. остаточная емкость в зависимости от тока разряда равна f c.--if -г (8) где i - т5к, при котором можно снять с аккумуляторной батареи ем кость ,-При прохождении тока по силовой цепи аккумуляторной батареи 1 на шун те 2 происходит падение напряжения, пропорциональное sTONiy току, которое усиливается усилителем 3. Полученный сигнал, пропорциональ ный току, подается -одновременно, в оба 4 и 5 блока возведения в степень В первом блоке 4 значение тока возво дится в степень п, а во втором блоке 5 значение тока возводится в степень п-1.С блока 4 ток, возгеденный в степень п, подается в интегрирующий сулматор 6, где происходит интегрирование тока по времени и накопление результата интегрирования. Накопленный результат, пропорциональный снятой с аккумуляторной батареи емкости подается на первый вход блока вычитания 9.. G установленного в аккумуляторной батарее терморезистора. 7 сигнал, про пороциональный температуре электролита, подается на блок нелинейности 8, запрограммированный зависимостью емкостного коэффициента А от темпера туры. С блока 8 сигнал, пропорционал ный емкостному коэффициенту при да вной температуре, подается на второй вход блока вьдчитания 9. В блоке 9 происходит вычитание : сигнала с блока 6 из сигнала с блока 8. В результате этого получаем сигнал, пропорциональный остаточной емкости аккумуляторной батареи. Результат, полученный в блоке 9, поступает на первый вход сГлюка умножения 10, на второй вход которого поступает сигнал с блока 5, -пропорг циональный току, возведенному в степень. п-1. в результате умножения на выходе блока 10 получается сигнал, пропорциональный остаточной емкости, которую можно получить с аккумуляторной батареи при разряде ее током, проте|канвдим по силовой цепи. Этот сигнгш поступает на вход регистрирующего блока 11, Угол отклонения стрелки регистрирующего блока пропорциоигшен емкости, которую можно получить с ак-, к уляторной батареи при данном токе силовой цепи. Таким образом,получаемая информация о величине остаточной емкости, обеспечивает своевременное обслуживание аккумуляторной батареи, повсллает их срок службы, коэффициент выхода на линию транспортных средств с автономным питанием от аккумуляторных батарей, а также повышает безопасность движения в городских-условиях. Формула изобретения Устройство для контроля едкости аккумуляторной батареи, содержащее . шунт в силовой цепи аккумуляторнсЛ батареи, последовательно соединенные блок усилителя, блок интегрирующего сумматора и терморезистор, установленный в аккумуляторе, и подсоединенный к нему блок нелинейности, выход которого вместе с выходом блока интегрирукнцего сумматора подсоединен к блоку вычитания, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерения и увеличения «информативности, в него введены два блока возведения в степень, блок умножения и регистрирующий блок, вход которого подключен к выходу блока умножения, вход первого блока возведения в степень соединен с выходом усилителя, а выход-СО входом интегрирующего сумматора, вход второго блока возведения в степень подключен к выходу усилителя, а выход его-ко входу блока умножения. Источники инфО1 лации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 457128, кл. Н 01 М 10/48, 1972. 2.Патент СССР 539545, кл. Н 01 М 10/48, 1976.