Измеритель остаточной энергии аккумулятора

Авторы патента:

H01M10/42 - способы и устройства для обслуживания и поддержания в рабочем состоянии вторичных элементов или вторичных полуэлементов

G01R31/36 - устройства для испытания электрических характеристик аккумуляторов или электрических батарей, например мощности или заряда (аккумуляторы, комбинированные с устройствами для измерения, испытания или индикации H01M 10/48; схемы зарядки для деполяризации батарей, схемы питания сетей от батарей H02J 7/00)

Владельцы патента RU 2538096:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области техники измерений, в частности к устройству для измерения остаточной емкости аккумулятора. которое содержит последовательно соединенные блоки: шунт, операционный усилитель, первый АЦП, масштабный делитель, первый температурный корректор, сумматор, триггер, вычислитель среднего значения, счетчик энергии, вычислитель заряда и индикатор; выходы таймера связаны со входами сумматора, триггера, счетчика энергии, вычислителя саморазряда и вычислителя заряда, а выход вычислителя саморазряда соединен со входом счетчика энергии; также устройство содержит последовательно соединенные резистивный делитель, второй АЦП и второй температурный корректор; кроме того, в составе устройства присутствует датчик температуры, выход которого соединен со входами первого температурного корректора, второго температурного корректора и вычислителя саморазряда; выходы первого и второго логических устройств соединены со входом счетчика энергии, а входы первого и второго логических устройств - с выходами первого и второго температурных корректоров. Технический результат - повышение точности измерения остаточной энергии аккумулятора без необходимости внесения изменений в конструкцию аккумулятора, уменьшение ошибки измерения, накапливающейся со временем, если аккумулятор работает в режиме частичного заряда и частичного разряда. 1 ил.

Изобретение относится к области техники измерений, конкретно к способам определения остаточной емкости аккумулятора.

Известно устройство для определения параметров свинцового аккумулятора (см. патент РФ №2127010, опубл. 27.02.1999), содержащее блок обработки результатов измерений с оперативной памятью, памятью программ и энергонезависимой памятью с электрическим стиранием, измеритель уровня электролита, цифровой вольтметр с аналого-цифровым преобразователем, интерфейсным блоком, модулем гальванической развязки и блоком питания. Основными недостатками данного устройства являются необходимость установки терморезисторов внутрь тестируемого аккумулятора, что невозможно в случае применения герметичных необслуживаемых аккумуляторов, невозможность автоматического (без участия человека) измерения емкости и остаточного заряда, низкая точность измерения остаточного заряда.

Техническим результатом является повышение точности измерения остаточной энергии аккумулятора, отсутствие необходимости внесения изменений в конструкцию аккумулятора, уменьшение ошибки измерения, накапливающейся со временем, если аккумулятор работает в режиме частичного заряда и частичного разряда. Технический результат достигается введением блока учета саморазряда и двух температурных корректоров.

Предлагается измеритель остаточной энергии аккумулятора, который содержит последовательно соединенные шунт 1, операционный усилитель 2, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, масштабный делитель 4, первый температурный корректор 5, сумматор 6, триггер 7, вычислитель среднего значения 8, счетчик 9 энергии, вычислитель 10 заряда и индикатор 11. Выходы таймера 12 связаны со входами сумматора 6, триггера 7, счетчика 9 энергии, вычислителя 13 саморазряда и вычислителя 10 заряда.

Выход вычислителя 13 саморазряда соединен со входом счетчика 9 энергии. Также устройство содержит последовательно соединенные резистивный делитель 14, второй АЦП 15 и второй температурный корректор 16. В составе устройства присутствует датчик 17 температуры, выход которого соединен со входами первого температурного корректора 5, второго температурного корректора 16 и вычислителя 13 саморазряда. Выходы логических устройств первого 18 и второго 19 соединены со входом счетчика 9 энергии, а входы с выходами первого 5 и второго 16 температурных корректоров.

На первом этапе работы измерителя определяется общая емкость по результатам полного цикла заряд-разряд. На втором этапе вычисляется величина саморазряда за сутки. Для этого после полного заряда через 24 часа проводят разряд, вычисляя количество отданной энергии. Разница между циклами заряд-разряд с промежутком в сутки и заряд-разряд без перерыва и будет суточной величиной саморазряда. После полной зарядки аккумулятора, в процессе последующего разряда, во время работы на штатную нагрузку, интегрируется разрядный ток, с учетом температурной компенсации, к разрядному току прибавляется вычисленная ранее величина саморазряда. Зная общую емкость аккумулятора, вычисляется остаточная емкость.

Устройство работает следующим образом.

Зарядный или разрядный ток измеряется шунтом 1, сигнал с которого усиливается операционным усилителем 2, переводится в цифровой код с помощью первого АЦП 3. Данные с первого АЦП 3 поступают на масштабный делитель 4, далее полученное значение обрабатывается первым температурным корректором 5 по формуле

если температура выше 20°С

I_П=(1,05-0,0025·t)·I_И,

если температура в пределах от 0°С до 20°С

I_П=(1,15-0,0075·t)·I_И,

если температура ниже 0°С

I_П=(1,15-0,0125·t)·I_И,

где Iп - ток, приведенный к температуре 20°С,

Iи - измеренный ток,

t - температура.

Температура измеряется датчиком температуры 17. В сумматоре 6 осуществляется суммирование сигналов и по сигналу с таймера 12 значение фиксируется в триггере 7, вычисляется среднее значение в вычислителе 8. Раз в секунду по сигналу с таймера 12 в счетчике 9 энергии происходит увеличение или уменьшение значения, в зависимости от направления тока. Также по сигналу с таймера 12 в вычислителе 10 заряда происходят подсчет значения остаточного заряда и отображение полученного значения на индикаторе 11. Вычислитель 13 саморазряда, соединенный с таймером 12 и счетчиком 9 энергии, производит вычисление по следующей формуле:

Q=Q-C_p·0.00225·t,

где - Q остаточный заряд,

Ср - реальная емкость,

t - температура.

Причем, если температура меньше 0°С, саморазряд не вычисляется.

На резистивном делителе 14 происходит пропорциональное уменьшение напряжения, приводящее его уровень к границам рабочего диапазона второго АЦП 15, далее оцифрованный сигнал корректируется с учетом сигнала с датчика 17 температуры по формуле

U_П=(20-t)·0,003·N+U_И,

где Uп - напряжение, приведенное к температуре 20°С,

Uи - измеренное напряжение,

N - число элементов,

0,003 - температурный коэффициент.

Первое логическое устройство 18 предназначено для определения момента, когда аккумулятор полностью разряжен, по цифровым сигналам тока и напряжения. А второе логическое устройство 19 служит для определения момента, когда аккумулятор полностью заряжен. В этом случае происходит перерасчет реальной емкости по формуле

$C_{p} = C_{p n} - \frac{Q}{100} \cdot C_{p n}$

где Q - остаточный заряд,

С_рп - реальная емкость, полученная в предыдущем цикле измерения,

С_р - реальная емкость.

Измеритель остаточной энергии аккумулятора, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), отличающийся тем, что он содержит последовательно соединенные блоки: шунт, операционный усилитель, первый АЦП, масштабный делитель, первый температурный корректор, сумматор, триггер, вычислитель среднего значения, счетчик энергии, вычислитель заряда и индикатор, таймер, вычислитель саморазряда; причем выходы таймера связаны со входами сумматора, триггера, счетчика энергии, вычислителя саморазряда и вычислителя заряда, а выход вычислителя саморазряда соединен со входом счетчика энергии; также устройство содержит последовательно соединенные резистивный делитель, второй АЦП и второй температурный корректор; кроме того, в составе устройства присутствует датчик температуры, выход которого соединен со входами первого температурного корректора, второго температурного корректора и вычислителя саморазряда; устройство снабжено первым логическим устройством, предназначенным для определения полного разряда аккумулятора, и вторым логическим устройством, предназначенным для определения полного заряда аккумулятора, причем выходы первого и второго логических устройств соединены со входом счетчика энергии, а входы первого и второго логических устройств - с выходами первого и второго температурных корректоров.

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является повышение энергетической эффективности и надежности устройства, повышение скорости выравнивания напряжений на элементах батареи, улучшение энергетических показателей, продление срока службы аккумуляторной батареи за счет непрерывного и точного мониторинга напряжения ее элементов и их выравнивание, автоматизация технологического процесса, освобождение обслуживающего персонала от рутинного и опасного труда.

Цепь нагрева аккумуляторной батареи // 2537968

Изобретение относится к устройствам подогрева аккумуляторов. Технический результат - повышение эффективности зарядки/разрядки аккумуляторной батареи, усиление безопасности нагрева аккумуляторной батареи, повышение эффективности работы цепи нагрева и возможность повторного использования энергии.

Цепь нагрева аккумуляторной батареи // 2537964

Изобретение относится к устройствам подогрева аккумуляторных батарей. Технический результат - повышение эффективности зарядки/разрядки аккумуляторной батареи, усиление безопасность нагрева аккумуляторной батареи и повышение эффективности работы цепи нагрева.

Цепь нагрева аккумуляторной батареи // 2531383

Изобретение относится к аккумуляторным батареям. Технический результат - повышение эффективности зарядки/разрядки аккумуляторной батареи, повышение безопасности при нагреве аккумуляторной батареи и обеспечении функции повторного использования энергии. Цепь нагрева аккумуляторной батареи содержит блок переключения, модуль управления переключением, демпфирующий элемент R1, схему накопления энергии и блок передачи энергии, причем схема накопления энергии соединена с аккумуляторной батареей и содержит элемент L1 накопления тока и элемент C1 накопления заряда; демпфирующий элемент R1 и блок переключения соединены последовательно со схемой накопления энергии; модуль (100) управления переключением соединен с блоком переключения и выполнен с возможностью управления включением/выключением блока переключения для управления протеканием энергии между аккумуляторной батареей и схемой накопления энергии; причем блок передачи энергии соединен со схемой накопления энергии и выполнен с возможностью передачи энергии в схеме накопления энергии к элементу накопления энергии после включения и последующего выключения блока переключения.

Цепь нагрева аккумуляторной батареи // 2528622

Изобретение относится к аккумуляторным батареям. Технический результат - повышение эффективности заряда/разряда аккумуляторной батареи, а также повышение безопасности и работоспособности в процессе нагрева аккумуляторной батареи.

Аккумулятор энергии // 2520309

Изобретение относится к аккумуляторам энергии, в частности, к аккумуляторам для автомобиля. Технический результат - обеспечение возможности аутентификации аккумулятора.

Электролит для батареи гальванических элементов // 2496188

Предложенное изобретение относится в основном к неорганическим электролитам, предпочтительно не содержащим атомы углерода, вместе с тем оно применимо к электролитам, которые содержат органические компоненты, такие как ацетонитрил.

Устройство термостатирования аккумуляторных батарей // 2483399

Изобретение относится к электротехнике. .

Аккумуляторный источник питания для приводного инструмента и приводной инструмент // 2477550

Способ неразрушающего контроля технического состояния химических источников тока // 2467436

Изобретение относится к области оценивания технического состояния (ТС) химических источников тока (ХИТ) и может быть использовано при разработке программно-методической документации по проведению практических проверок ТС ХИТ с целью оценки их фактического состояния, в том числе на этапе завершения гарантийных сроков эксплуатации.

Способ контроля вида неустройчивого короткого замыкания при успешном автоматическом повторном включении головного выключателя линии, питающей трансформаторную подстанцию // 2536811

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматике электрических сетей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей.

Способ определения остаточной емкости аккумулятора // 2533328

Изобретение относится к химическим источникам тока, а именно к определению остаточной емкости электрических аккумуляторов. Технический результат: обеспечение возможности определения остаточной емкости литий-ионного аккумулятора с положительным электродом на основе феррофосфата лития, повышение достоверности такого определения.

Устройство оценки состояния аккумулятора и способ оценки состояния аккумулятора // 2524050

Изобретение относится к оценке состояния аккумулятора. Сущность: устройство определяет ток и напряжение на клеммах аккумуляторной батареи; использует их значения, чтобы оценивать значение на клеммах аккумуляторной батареи на основе предварительно определенной модели аккумулятора; и последовательно идентифицирует параметр модели аккумулятора так, что разность между значением на основе значения измерения напряжения на клеммах и оцененным значением напряжения на клеммах сходится к нулю.

Устройство для контроля и зарядки выбранной группы элементов батареи // 2506603

Изобретение относится к работе батарей с проточным электролитом, в частности к системам управления, контроля, зарядки и/или разрядки батарей с проточным электролитом.

Способ определения периодичности технического обслуживания аккумуляторной батареи // 2492558

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бортовым системам контроля работоспособности и определения сроков обслуживания аккумуляторных батарей. .

Устройство оценки состояния батареи и способ оценки состояния батареи // 2491566

Изобретение относится к устройству и способу оценки состояния батареи. .

Устройство мониторинга напряжения аккумулятора // 2484491

Изобретение относится к мониторингу аккумуляторных модулей, каждый из которых содержит множество единичных элементов. .

Автоматизированная система контроля и диагностики аккумуляторных батарей корабельного базирования // 2474832

Изобретение относится к комплексным автоматизированным системам, а именно к системам для контроля работоспособности и диагностики неисправностей обслуживаемых и необслуживаемых аккумуляторных батарей различных (подвижных и стационарных) объектов на базе средств вычислительной техники.

Способ автоматического контроля технического состояния элементов последовательной аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления // 2470314

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния аккумуляторных источников питания как отдельных аккумуляторов, так и батарей, состоящих из n последовательно включенных элементов.

Способ определения остаточного ресурса литиевого тионил хлоридного первичного элемента питания // 2467340

Изобретение относится к области электрических измерений и может использоваться при тестировании литиевых источников, используемых в системах длительного автономного функционирования.

Способ диагностирования аккумуляторной батареи с жидким электролитом // 2539851

Изобретение относится к области технической диагностики и может использоваться для проверки исправности аккумуляторной батареи. Сущность: способ использует определение неравномерности распределения температуры по поверхности аккумуляторной батареи с последующим определением зон, имеющих повышенную температуру относительно смежного участка поверхности корпуса и местоположения выявленной зоны с повышенной температурой относительно элементов конструкции аккумуляторной батареи. При этом определяют секцию с повышенной температурой поверхности корпуса. Определяют секцию с минимальной температурой поверхности. Определяют разницу указанных замеренных температур и сравнивают эту определенную разницу температур с допустимым значением. Если эта разница температур выше допустимого значения, то диагностируют эту секцию как неисправную. Технический результат: возможность определения неисправности каждой секции АКБ и в каждой отдельной секции. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.