Способ определения энергетического ресурса аккумулятора

 

ОПИСАНИЕ <" 55458I

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советсиии

Социалистических Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к.авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.10.74 (21) 2065887/07 ! с присоединением заявки ¹вЂ” (51) М.Кл, Н OIM 10/42

Государственный комитет

Совета Министров СССР оа делан иэобретеиа» и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 06.07,77 (53) УДК 621.355. .1(088.8) (72) Автор изобретения

В. С. Варпетян

Ереванский политехнический институт им. K. Маркса (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

РЕСУРСА АККУМУЛЯТОРА

Изо бретение может быть использовано в различных электротехнических уста павках, в частности,на аккумуляторных электровозах, электроподвижных установках и т. д.

Для определения энергетического состояния аккумулятора, разряжаемого произвольным током, часто используют общеизвестные электрические счетчики квт. часов постоянного тока, измеряющие израсходованную энергию разряда аккумулятора.

Недостатком таких счетчиков для определения ресурса энергии аккумулятора, т. е. той энергии, которую еще можно получить при разряде аккумулятора нагрузочным током, является то, что в них не учитывается временное распределение разрядного тока, тогда как в действительности ресурс энергии аккумулятора зависит .не только от величины израсходованной энергии разряда, но .и от длительности и величин токов, которыми была получена эта энергия, чего счетчики не воспринимают.

Известен способ определения энергетического состояния аккумулятора, основанный на измерении тока и на пряжения при периодическом коротком замыкании аккумулятора (1).

Основным недостатком этого способа является то, что он основыва ется на обработке результатов режима короткого замыкания, которые, в принциле, являются малосодержа2 тельной информацией, поскольку, находятся в сложной за висимости от совокупности факторов. Следовательно,,информация о состоянии аккумулятора, полученная описанным спосо5 бом, также не учитывает временного распределения разрядного тока аккумулятора,в данном цикле его работы до момента измерения

Другим недостатком этого апособа является обязательный перевод аккумулятора в р режим короткого замыкания, что требует достаточно мощного короткозамьткателя, так как при измерениях он должен пропускать ток короткого замыкания аккумуляторного элемента или батареи. Кроме того, во время изме15 рений, т. е. при работе короткозамыкателя, обязательно нарушается режим работы элек трической нагрузки,:питающейся от аккумулятораа.

С другой стороны, информация о состоя2д нии аккумулятора получается не непрерывно, что не .всегда желательно, причем при получении информации о состоянии аккумулятора с большой частотой, достаточно уменьшаются полезная емкость;и энергия аккумулятора.

Известен также опособ определения энергетического ресурса аккумулятора путем измерения его разрядного тока и напряжения (2). Однако этот способ не обеспечивает необходи мой точности.

З0 Для .повышения точности определения

554581 энергетического (ресурса аккумулятора,по предлагаемому способу производят непрерывное измерение разрядного тока,и напряжения аккумулятора в режиме его работы с внешней нагрузкой и искомую величину определяют по формуле: (; — Ь(э („ I „Ро dt) о где Эн,„ — энергия аккумулятора при разряде номинальным токам 1„„;

;11, 1 — соответственно текущие значения на)пряжения и тока аккумулятора;

1 — )время работы а(к)кумулятора на момент измерения;

b — постоянная для данного типа аккумулятора, определяемая эк)слери)ментально путем измерения разрядной энергии Э(полностью заряженного а(кку|мулятора (при разряде его постоянным током 1(по формуле: ! пЭ, — ln3„<>,, o =ln1 нон — 1()11

На чертеже представл)ена блок-схема устройства для оауществления способа.

Исследо(вания показы)вают, что зависимость разрядной энергии аккумулятора от разрядного гока,до допустимого экоплуа)тационного уровня его,разря(диого (напряжения можно пред(ставить в следующем виде: где Э вЂ” разрядная энергия при (произ)вольно)м, но постоянном токе i;

Эн,„— разря)дная энергия при номяналь.ном токе ра)зряда I„, b)0 —;постоянная для да)нното а(к)кумулятора, определяемая экапериментально путем измерения разрядной .энергии полностью заряженного ак(кум(улятора при ра зряде его постоянным током 1(по формуле b

1ПЭ вЂ” lпЭно

lп1ном — Inf (Для определения разрядной энергии аккумулятора при;произвольном,разрядном токе (, зависящем от времени Г, эв)еде)м понятие неиспользовавшей(ся энергии, которая будет зависеть и от величины разрядного тока, и от

Ж

8I о производной по времени . Введением

dt этого понятия и учитывается влияние, временного распределения разрядного тока íà (состояние аииумулятора. Введением этого, понятия можно составить уравнение энергетического состояния аикумулятора в режиме ра)зряда: дЭ =. de — U idt (2) где U — напряжение аккумулятора при токе i, т. е. изменение в энергетичеаком состоянии аккумулятора равняется алгебраической

4 сумме полезноотданной энергии И dt во внешнюю цепь и,неиопользова(вшейся энергии Йе.

Последняя определяется из фор(мулы (1): э

de = Э„„d(l (i) =, dq) (i), (3) 1 но„ ( где v() =(— "J .. (и (3) получаем разрядного ре10 С учетом выражении (2) дифференциальное уравнение жима аккумулятора:

1Э 1 dv(1 — Э .=—

di -.(i) Ж

И

di

dt (4) решение которого имеет следующии вид.

Э =;-" (Э „.„) „„— Ut é.

20 (5) Ордината любой точки траектории Э (i), описывающейся уравнением (5),,равняется той разрядной энергии, которой мог бы располагать под)вергшився влиянию разрядного тока i (t) аккумулятор, если бы ток в дальнейшем,поддерживался постоянным и равным току 1 в данный момент времени 1.

Та)ким образом, для определения энергети0 ческого ресурса аккумулятора, как видно (из уравнения (5), необходимо,произвести:непрерывное измерение разрядного тока и напряжения в режиме работы аккумулято)ра на внешнюю нагрузку, и результаты этих измерений ввести в уравнение (5).

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема решения уравнения (5).

Аккумулятор 1 ра)ботает,в режиме разря40 да на нагрузку 2. Согласно уравнению (5) выход нелинейного блока 3 подсоединяют к блоку умножения 4, на другой вход которого подают сигнал 5. Выход блока умножения 4 подсоединяют к интегратору б, с:выхода ко45 торого сигнал подают на,вход сумматора 7.

Выход другого нелинейного блока 8 подсоединяют к блоку умножения 9, на второй вход которого подают си(гнал,из выхода сумматора 7. Выходной сигнал 10 блока умножения 9, характеризующий энергетический ресурс аккумулятора, (подают на регистрирующий орган 11.

Не нарушая режима работы нагрузки 2, непрерывно измеряют величину разрядного

55 тока,и напряжения аккумулятора 1 при этом токе. Для решения (полученного уравнения (5) сигнал 12, имитирующий ток (разряда аккумулятора, одновременно подают на вход блоков 3 и 8. Полученный сигнал i :íà

60 выходе нелинейного блока 3 в блоке 4 умножается с сигналом 5, имитирующим напряжение аккумулятора при токе i. Выходной сигнал блока 4 интегрируется блоком 6, и полученный сигнал сумматором 7 суммируется с

s5 сигналом 13, величина которого равна Э„,„

554581

t

; — ь р у ь — j Lii i о

Формула изобретения

Составитель И. Найдина

Техред И. Карандашова

Редактор И. Шейкин

Корректор О. Тюрина

Заказ 3779 Изд. № 357 Тираж 992 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К.-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал

5 .Х„,„с отрицательным знаком (эта величина постоянная для <данного аз1кумулятара) .

Одновременно в другом нелинейно бло.ке 8 сигнал 12 возводится в степень (— b) и

t величиныi "и (J Ui + dt — 3„,„1, „„, ) пео ремножаются в блоке умножения 9.

Величина выходного сигнала 10 блока 9 показывает ту энергию (ресурс энергии), которую еще можно получить от аккумулятора при дальнейшем его разряде током г.

Реализация предлатаеиого с1пособа не представляет особого труда и не требует больших затрат времени, так ка к допускает

HIGIIoJIb3îâàíèå стандар"пных блоков.

Способ определения энергетичвакого ресурса аккумулятора путем иамерения его разрядного TOIKa и напряжения, отличающиася тем, что, с целью;повььшения точности, производят непрерывное измерение разрядного гока и напряжения аккумулятора в режиме его работы с внешней нагрузкой и иокомую ве.личину определяют по формуле: где Э„,„— з1нергия аикумулятора при разряде номинальным током- I.,„;

U, i — соответственно текущие значения напряжения и тжа аииумулятора;

t — время .работы аккумулятора на момент измерения;

b — постоянная для данного тяпа аикумулятора,оп1ределяемая экспериментально путем измерения

l5 разрядной энергии Э1 полностью заряженного аккумулятора ари разряде его постоянным TolKOM

/1 по формуле

1ПЭ1 — 1пЭ„,„ о =

1>1ном 1 1!

Источнв1ки информации, принятые во внимание,при зкапертизе:

1. Патент Ф ра нции Ха 2115877,,кл. Н 021

2 7/00, 1972.

2. Дж. Вайнел. «Аккумуляторные батареи», Госэнертоиздат, изд. 4-е, 1960, стр.

361 †3.