Устройство для контроля аккумуляторной батареи

 

Использование: в контрольно-диагностической аппаратуре для оперативного контроля аккумуляторных батарей (АБ), например, на транспортных средствах. Сущность изобретения: в составе устройства предусмотрены конденсатор и дроссель, подключенные к входным клеммам прибора посредством коммутационного элемента, а также вольтметр с диодом, шунтирующие цепочку из последовательно включенных дросселя и коммутационного элемента. Заряжают конденсатор от АБ через дроссель. По окончании процесса заряда вольтметр показывает разницу напряжений конденсатора и АБ, которая зависит от внутреннего сопротивления батареи. Отбраковывают батареи при условии показаний вольтметра меньше величины ранее установленного допускного значения. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для оперативного диагностического контроля аккумуляторных батарей на транспортных средствах, например на пассажирских вагонах.

Известно устройство для контроля аккумуляторной батареи на вагоне при помощи вольтметра, подключаемого к выходным клеммам батареи (общий контроль) или к клеммам каждого элемента (поэлементный контроль) [1].

Однако контроль батареи по направлению при определенном значении тока, например при номинальном токе бортового источника, является малоинформативным, поскольку величина напряжения зависит от многих факторов.

Известно устройство для контроля аккумуляторной батареи, содержащее калиброванную нагрузку и вольтметр, подключенные к батарее при помощи коммутационного элемента [2].

Устройство позволяет при изменении нагрузки определить несколько точек внешней характеристики и соответственно вычислить диагностические характеристики (емкость, внутреннее сопротивление и др.), но реализация этого устройства для контроля мощных батарей вагонов (напряжение 110 В) требует применения резисторов с номинальной мощностью 100 Вт и выше. Кроме того, для определения внутреннего сопротивления необходимо выполнить несколько замеров и произвести вычисления, что затрудняет оперативный контроль батареи на техническом осмотре вагона.

В качестве прототипа принято устройство для контроля аккумуляторной батареи, содержащее калиброванную нагрузку, конденсатор, вольтметр и коммутационный элемент, причем конденсатор соединен с аккумуляторной батареей посредством коммутационного элемента [3].

Однако известное устройство достаточно сложно по своей структуре и в эксплуатации.

Цель изобретения - упрощение устройства и ускорение процесса контроля.

Цель достигается тем, что в устройство введен дроссель, включенный последовательно с коммутационным элементом, причем цепочка из коммутационного элемента и дросселя шунтирована вольтметром, а последовательно в цепь вольтметра включен диод.

На фиг.1 дана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - схема замещения для расчета процесса заряда конденсатора; на фиг.3 - диаграмма процесса заряда.

Устройство 1 (фиг.1) предназначено для контроля батареи 2 и выполняется встроенным в диагностический пульт вагона. Оно содержит конденсатор 3 большой емкости (10-20 мФ), который через дроссель 4 и тиристор 5 подключен к батарее 2. В цепь управляющего электрода тиристора включены кнопка 6 и резистор 7. Между клеммами "+" батареи 2 и конденсатора 3 включен вольтметр 8 с диодом 9.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии конденсатор 3 разряжен, тиристор 5 выключен. При нажатии кнопки 6 происходит включение тиристора 5 по управляющему электроду (момент t*=0 на фиг.3) и образуется контур батарея 2 - дроссель 4 - конденсатор 3, в котором протекает ток i = e^-δ^t sinω_ot ;; где δ = ; ω_o= , а напряжение на конденсаторе изменяется по закону U_C = e^-δ^t sin (ω_ot+Ψ), где Ψ = arctg Все обозначения даны на фиг.2, а характер процесса i(t*) и U_C(t) показан на фиг.3 в функции относительного времени t*=100t/Т, где Т - длительность полуволны заряда конденсатора 3, причем T ≈ Рассматриваемый процесс заряда протекает под влиянием величины внутреннего сопротивления батареи R, которое в эксплуатационных условиях может меняться в широких пределах в зависимости от процессов старения батареи, качества электролита, плотности переходных соединений, степени заряженности батареи. В качестве примера на фиг.3 дана диаграмма заряда для двух вариантов: хорошо заряженная батарея с малым внутренним сопротивлением R (*) и хорошо заряженная батарея с большим внутренним сопротивлением R ( * *).

По окончании процесса заряда, т.е. после момента t*=100%, вольтметр 8 показывал разницу напряжений конденсатора и батареи, т.е. превышение напряжения на конденсаторе над напряжением батареи. Эта величина мало зависит от абсолютного значения напряжения батареи, но существенно зависит от ее внутреннего сопротивления, т.е. от наклона внешней характеристики.

Предварительно на основе результатов испытаний батарей с разным внутренним сопротивлением устанавливают допусковое значение показания вольтметра U_8доп. Тогда при превышении этого значения батарея 2 считается исправной, а при U₈<U бракуется.

Визуальный съем показания вольтметра 8 не вызывает затруднений, потому что его заряд происходит постепенно и стрелка приближается к установившемуся значению U₈ без колебаний. Разряд конденсатора 3 после момента t*=100% происходит через собственное сопротивление вольтметра 8, т.е. достаточно медленно, что позволяет нормально считать показание вольтметра.

Технико-экономическая эффективность предложения определяется упрощением устройства контроля, быстротой замера и возвратом значительной части энергии конденсатора 3 в батарею 2.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащее калиброванную нагрузку, конденсатор, вольтметр и коммутационный элемент, причем конденсатор соединен с аккумуляторной батареей посредством коммутационного элемента, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и ускорения контроля, дополнительно предусмотрен дроссель, включенный последовательно с коммутационным элементом, причем цепочка из коммутационного элемента и дросселя шунтирована вольтметром, а последовательно в цепь вольтметра включен диод.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3