Устройство для контроля кислотной свинцовой аккумуляторной батареи

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля остаточной емкости кислотной свинцовой аккумуляторной батареи (АБ) в системах электроснабжения автономных подвижных объектов . Цель изобретения - повышение достоверности контроля состояния АБ и расширение диапазона измеряемых токов. Устройство для контроля АБ содержит термодатчик, установленный в АБ, датчик тока в цепи АБ, подключенный к усилителю, компаратор, генератор импульсов, блок преобразования,, запрограммированный серией графиков, выражающих зависимость ампер-часовой отдачи АБ в функции от тока разряда и температуры, блок индикации, управляемый потребитель стабильного тока, формирователь импульса задержки, два усилителя, функциональный и суммирующий усилители, выпрямитель, автоматический аттенюатор, три управляемых ключа,аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения, запоминающий регистр, два блока преобразования , один из которых запрограммирован кривой зависимости степени заряженности АБ от ее напряжения -при тестировании эталонным током и температуры электролита, а другой - зависимостью КПД заряда АБ от тока здряда и температуры электролита, цифровой блок вычисления и блок управления. Устройство обеспечивает начальную юс- .тировку по напряжению АБ при тестировании ее эталонным током, учет зависимости КПД заряда от температуры электролита и тока через АБ и зависимости саморазряда АБ. от температуры электролита. 1 ил. i (Л со | а со СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (58 4 Н 01 М 10/48, 10/06, G 01 R 31/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ р гс (". - = a; !3, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4076684/24-07 (22) 24.03.86 (46) 23.09.87. Бюл. М 35 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) О.Н. Казьмин, А.Д. Чесноков, Е.В. Андреев и В.A. Риффель (53) 621.355.1(088.8) (56) Патент СССР 9 539545, кл. Н 01 M 10/48, 1977.

Патент СССР У 648147, кл. Н 01 M 10/48, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КИСЛОТНОЙ СВИНЦОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля остаточной емкости кислотной свинцовой аккумуляторной батареи (АБ) в системах электроснабжения автономных подвижных объектов. Цель изобретения — повышение достоверности контроля состояния АБ и расширение диапазона измеряемых токов. Устройство для контроля АБ содержит термодатчик, установленный в

АБ, датчик тока в цепи АБ, подключенный к усилителю, компаратор, генера„Л0„„1339695 А1

Ъ тор импульсов, блок преобразования, запрограммированный серией графиков, выражающих зависимость ампер-часовой отдачи АБ в функции от тока разряда и температуры, блок индикации, управляемый потребитель стабильного тока, формирователь импульса задержки, два усилителя, функциональный и суммирующий усилители, выпрямитель, автоматический аттенюатор, три управляемых ключа, аналого-цифровой преобразователь поспедовательного приближения, запоминающий регистр, два блока преобразования, один из которых запрог-, раммирован кривой зависимости степенй заряженности АБ от ее напряжения .при тестировании эталонным током и температуры электролита, а другой — зависимостью КПД заряда АБ от тока заряда и температуры электролита, цифровой блок вычисления и блок управления.

Устройство обеспечивает начальную юс.тировку по напряжению АБ при тестировании ее эталонным током, учет зависимости КПД заряда от температуры электролита и тока через АБ и зависимости саморазряда АБ.от температуры электролита. 1 ил.

1339695

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля остаточной емкости кислотной свинцовой аккумуляторной батареи (АБ) в системах электроснабжения автономных подвижных объектов, например транспортных машин, непосредственно во время эксплуатации батареи. 10

Целью изобретения является повышение достоверности контроля состояния аккумуляторной батареи и расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена функцио- 15 нальная схема устройства.

Устройство содержит исследуемую

АБ 1, термодатчик 2, датчик 3 тока, управляемый потребитель 4 стабильного тока, формирователь 5 импульса за- 20 держки, первый 6, второй 7 и третий 8 усилители, функциональный 9 и суммирующий 10 усилители, выпрямитель 11, автоматический аттенюатор 12, компаратор 13, первый 14, второй 15 и тре- 25 тий 16 управляемые ключи, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 17 последовательного приближения, генератор 18 импульсов, запоминающий регистр 19, первый 20, второй 21 и тре- 30 тий 22 блоки преобразования, цифровой блок 23 вычисления, блок 24 индикации, блок 25 управления, причем термодатчик 2 через первый усилитель 6 подключен к .первому управляемому клю- 35 чу 14, датчик 3 тока через второй усиусилитель 7 подключен к первому входу суммирующего усилителя 10, к второму входу xоторого подсоединен выход функционального усилителя 9, вход которого связан с выходом первого усилителя 6, выход суммирующего уси— лителя 10 связан с выпрямителем 11 и компаратором 13, выход последнего подсоединен к первому входу блока 25 управления, вход автоматического аттенюатора 12 связан с выходом выпрямителя 11, а его первый выход — с вторым управляемым ключом 15, второй выход автоматического аттенюатора 12 - 50 с вторым входом блока ?5 управления.

К исследуемой АБ 1 параллельно подключен управляемый потребитель 4 стабильного тока, вход которого соединен с первым выходом блока. 25 управления. К положительному выводу АБ 1 подключены формирователь 5 импульса задержки и третий усил1>гтель 8, выход которого подключен к третьему управляемому ключу 16, выход формирователя 5 импульса задержки подсоединен к третьему вхоцу блока 25 управления

Выходы управляемых ключей 14-16 подключены к первому входу АЦП 17, к второму входу которого подсоединен генератор 18 импульсов, первый выход

АЦП 17 соединен с четвертым входом блока 25 управления, а второй — с первым входом запоминающего регистра 19 и первыми входами блоков 20-22 преобразования, вторые входы которых подключены к выходу запоминающего регистра 19. Третьи входы блоков 20-22 преобразования и второй вход запоминающего регистра 19 подключены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому выходам блока 25 управления, выходы блоков 20 — 22 соединены с первым входом цифрового блока 23 вычисления, второй вход которо" го подключен на шестой выход блока 25 управления, выход цифрового блока 23 вычисления связан с блоком 24 индикации. Седьмой, восьмой и девятый выходы блока 25 управления соединены с вторыми входами соответственно первого 14, второго 15 и третьего 16 управляемых ключей.

Принцип действия устройства заключается в непосредственном суммировании количества электричества, прошедшего через батарею, с учетом саморазряда аккумуляторной батареи, зависимости алгебраического приращения емкости от температуры электролита и тока разряда (заряда) при oIEределении начального значения емкости по напряжению АБ при пропускании через нее тестового тока.

В работе прибора можно выделить две стадии. Первая стадия (однократная) — определение начальной емкости аккумуляторной батареи по напряжению

АБ и температуре электролита при тестировании ее стабильным током, вторая стадия (циклическая) — вычисление алгебраических приращений емкости с учетом величины тока и температуры электролита.

Устройство работает следующим образом.

На первой стадии после включения прибора блок 25 управления формирует разовую команду на работу управляемого потребителя 4 стабильного тока, который обеспечивает протекание через АБ 1 тестового тока. До оконча!

339695 ния переходного процесса, возникающего в системе при подключении эталонной нагрузки, формирователь 5 импульса задержки формирует для бло—

5 ка 25 управления команду, запрещающую измерения. При достижении установившегося значения напряжения АБ 1 блоком 25 управления вырабатывается сиг— нал для срабатывания первого управля†0 емого ключа 14, и значение температуры электролита, преобразованное в напряжение датчиком 2 температуры и пронормированное в первом усилителе 6, поступает на АЦП 17 последовательного приближения, где формируется соответствующий ему двоичный код, .который заносится в запоминающий регистр 19 по сигналу с блока 25 управления. По окончании цикла преобра- 20 зования АЦП 17 сигнализирует об этом в блок 25 управления и возвращается в исходное состояние. Тем самым блоком 25 управления разрешается измерение установившегося значения напря- 2б жения АБ 1, пронормированного для возможности дальнейшей обработки в третьем усилителе 8 и поступающего через замкнутый третий управляемый ключ 16 в АЦП 17, который за несколь- 30 ко тактов генератора 18 импульсов вы— рабатывает параллельный двоичный код, соответствующий напряжению АБ 1 под тестовой нагрузкой.

По окончании этого процесса блоком 25 управления подается команда на отключение управляемого потребителя 4 стабильного тока. По следующей команде с блока 25 управления код из 40 запоминающего регистра 19 и код с

АЦП 17, соответствующие температуре электролита и напряжению АБ 1 под тестовой нагрузкой, обрабатываются в первом блоке 20 преобразования, запрограммированном кривой зависимости степени заряженности батареи от ее напряжения и температуры электролита при тестировании АБ 1 эталонным током, информация о начальной емкости из которого заносится в качестве исходных данных в цифровой блок 23 вычисления, а затем преобразуется и отображается через блок 24 индикации. Индикация величины емкости — цифровая, в процентах от номинального значения. Прибор самоюстируется таким образом каж дый раз после очередного его включения.

На второй стадии при подключении

АБ I к внешней цепи потребителей и ис; источников тока через нее начинают протекать зарядный или разрядный ток.

При этом с блока 25 управления попеременно следуют команды на измерение температуры и тока. Цикл измерения температуры ничем не отличается от рассмотренного: двоичный код, соответствующий температуре электролита, записывается в запоминающий регистр 19, после чего следует цикл измерения тока. Напряжение с датчика 3 тока, пропорциональное току через АБ !, поступает на второй усилитель 7, с которого подается в суммирующий усилитель 10, где происходит алгебраическое сложение с величиной, соответствующей току саморазряда. Напряжение, пропорциональное току саморазряда, формируется функциональным усилителем 9 с учетом сигнала, поступающего с первого усилителя 6, чем обеспечивается учет зависимости тока саморазряда от температуры электролита. С суммирующего усилителя 10 алгебраическая величина, эквивалентная току через АБ I, поступает на выпрямитель II, где происходит выделение абсолютного значения напряжения, пропорционального току через АБ 1, так как АЦП 17 последовательного приближения работает с однополярными сигналами.

Знак поступившего на выпрямитель 11 сигнала фиксируется компаратором 13 и передается в блок 25 управления.

С выхода выпрямителя 11 сигнал подается на автоматический аттенюатор 12, который представляет собой устройство со ступенчато изменяемым коэффициентом усиления, причем коэффициент усиления изменяется в зависимости от величины входного сигнала. Информация о работе соответствующего предела передается в блок 25 управления, который вырабатывает команду для задействования соответствующих работающему пределу автоматического аттенюатора 12 разрядов блоков 21 и 22 преобразования, а также для введения весового коэффициента в процессе вычисления текущего значения емкости в цифровом блоке 23 вычисления. При срабатывании второго управляемого ключа 15 сигнал с автоматического аттенюатора 12 поступает в АЦП 17 последовательного приближения, где преобразуется в цифро1339695

5 !

50 вой код. В зависимости от направления тока, протекающего через АБ два параллельных кода, несущих информацию о температуре электролита и величине тока, попадают по сигналу с блока 25 управления либо во второй блок 21 преобразования, запрограммированный кривой зависимости алгебраического приращения емкости батареи от тока разряда и температуры электролита, либо в третий блок 22 преобразования, запрограммированный зависимостью КПД заряда АБ 1 от тока заряда и температуры электролита, где вычисляется текущая добавка к емкости АБ 1, которая затем в цифровом блоке 23 вычисления суммируется с текущим значением остаточной емкости

АБ 1. Далее информация о степени заряженности батареи отображается блоком 24 индикации в виде процентов ст номинального значения емкости АБ 1.

Измерение тока в цепи ЛБ 1 происходит через фиксированные промежутки времени, тем самым обеспечивается непрерывное определение величины прошедшего через батарею заряда.

Предлагаемое устройство за счет введения целого ряда элементов обе<— печивает повышение цостоверности контроля состояния AS и расширение функциональных возможностей.

Формула изобретения

Устройство для контроля кислотной свинцовой аккумуляторной батареи, содержащее входные выводы для подключения аккумуляторной батареи, термодатчик для установки в батарею, датчик тока, включенный последовательно . с входными выводами и подсоединенный

1 к усилителю, компаратор, генератор импульсов, блок пр ео бр аз ов ания, з апрограммированный серией графиков, выражающих зависимость ампер-часовой отдачи батареи в функции от тока разряда и температуры, блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения функциональных возможностей, в него введены управляемый потребитель стабильного тока„ формирователь импульса задержки, два усилителя, функциональный усилитель, суммирующий усилитель, выпрямитель, автоматический аттенюатор, три управляемых ключа, аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения, запоминающий регистр, два блока преобразования, один из которых запрограммирован кривой зависимости степени заряженности батареи от ее напряжения при тестировании эталонным током и температуры электролита, а другой — зависимостью КПД заряда аккумуляторной батареи от тока заряда и температуры электролита, цифровой блок вычисления, блок управления, причем термодатчик через первый усилитель подключен к первому управляемому ключу, датчик тока через второй усилитель подключен к первому входу суммирующего усилителя, к второму входу которого подсоединен выход функционального усилителя, вход которого связан с выходом первого усилителя, выход суммирующего усилителя связ ан с выпрямит ел ем и к кумпар ат ором, выход последнего подсоединен к первому входу блока управления, вход автоматического аттенюатора связан с выходом выпрямителя, а его первый выход — с вторым управляемым ключом, второй выход автоматического аттенюатора — с вторым входом блока. управления, параллельно входным выводам подключен управляемый потребитель стабильного тока, вход которого соединен с первым выходом блока управ— ления, к положительному входному выводу подключены формирователь импульса задержки и третий у-силитель, выход которого подключен к третьему управляемому ключу, выход формирователя импульса задержки подсоединен к

qp третьему входу блока управления, выходы управляемых ключей подключены к первому входу аналого-цифрового преобразователя последовательного приближения, к второму входу которо го подсоединен генератор импульсов, первый выход аналого-цифрового преобразователя последовательного приближения соединен с четвертым входом блока управления, а второй — с первым входом запоминающего регистра и перными входами блоков преобразования, вторые входы которых подключены к вы ходу запоминающего регистра, третьи входы блоков преобразования и второй вход запоминающего регистра подключены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому выходам блока управления, выходы блоков преобразования соединены с первым входом

1339695

Составитель И. Найдина

Редактор И. Николайчук Техред Л.Сердюкова Корректор Г. Решетник

Заказ 4234/46 Тираж 697 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 цифрового блока вычисления, второй вход которого подключен на шестой выход блока управления, выход цифрового блока вычисления связан с блоком ин—

5 дикации, седьмой, восьмой и девятый выходы блока управления соединены с вторым входом соответственно первого, второго и третьего управляемых ключей.