Способ определения энергетического ресурса аккумулятора

ОПИСАНИЕ55458ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советсеа Социалистических Республик(22) Заявлено 09,10.74 (21) 2065887/07 с присоединением заявки-51) М,Кл, Н 01 М 10/42 осудерственныи комитетСовета Министров СССРаа делам иэобретенаи аткрытий 23) Приоритет -публиковано 15.04,77. Бюллетень1 ата опубликования описания 06.07,7. Варпетян 1) Заявитель Ереванский политехнический институт им. К, Маркса(54) СН ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭН ЕРГЕТИ Ч ЕСКОГОЕСУРСА АККУМУЛЯТОРА Изобретение может быть использовано в различных электротехнических устапавках, 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 лолучить 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 энвргия, чего счетчики не воспринимают.Известен способ определения энергетического состояния аккумулятора, основанный на измерении тока и напряжения при периодическом коротком замыкании аккумулятора (1),Основным недостатком этого способа является то, что он основывается на обработке результатов режима корокого замыкания, которые, в лринциле, являются малосодержательнои информациеи, поскольку, находятся в сложной зависимости от совокупности факторов, Следовательноинформация о состоянии аккумулятора, полученная описанным спосо 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 10 режим короткого замыкания, что требует достаточно мощного короткозамыкателя, так как при измерениях он должен пропускать ток короткого замыкания аккумуляторного элемента или батареи. Кроме того, во время изме рений, т. е. при работе короткозамыкателя,обязательно нарушается режим работы электрической нагрузки, питающейся от аккумулятора.С другой стороны, информация о состоя 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 необходимой точности.З 0 Для повышения точности определенияи (3) получаем разрядного реЦс сЕс И(5) 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: где Э, - энергия аккумулятора при разряде номинальным током 1,;,У, 1 - соответственно текущие значения на)пряжения и тока аккумулятора;1 - )время работы а)к)ку)мулятора на момент измерения;6 - постоянная для данного типа аккумулятора, определяемая эксдери)ментально путем измерения разрядной энергии Э) полностью заряженного а)ккумулятора .при разряде его постоянным током У, по формуле:пЭ) - 1Эномо1 п 1 но 11 п 1) 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 )на)пряжения можно пред)ста)вить в следующем виде; где Э - разрядная энергия при )произ)вольно)м, но постоянном токе 1;Э- разря)дная энергия при номиналь.ном токе ра)зряда 1 но.,;Ь)0 - ;постоянная для да)иното а)юкумулятора, определяемая зкапериментально путем измерения разрядной энергии полностью заряженного ак)кум)улятора при разряде его постоянным током 1) по формуле 61 пЭ - 1 пЭном1 пно 1 - 1 п 1) для определения разрядной энергии аккумулятора при,произвольном,разрядном токе , зависящем от времени Г, эв)еде)м понятие не- использовавшейся энергии, которая будет зависеть и от величины разрядного тока, и отЖего производной )по времени . ВведениемЖэтого понятия и учитывается влияние, временного распределения разрядного тока на )состояние аииумулятора. Ввецвнием этого, понятия можно составить уравне)ние энергетического состояния аикумулятора в режиме ра)зряда: дЭ =. де - У ий (2) где 11 - напряжение аккумулятора при токе 1, т, е. изменение в энергетичеаком состоянии аккумулятора равняется алгебраической 4сумме полезноотданной энергии И Й во внешнюю цепь и,неиопользова)вшейся энергии Йе. Последняя определяет)ся из фор)мулы (1):эде = Э,Й (1) =, Ч) (1) (3) 10 С учетом выражений (2) дифференциальное уравнение жима аккумулятора; ИЭ 1 ар(- Э,= -15 1 -;Я 11решение которого имеет следующий вид: э: )-"(э у -и;д20 Ордината любой точки траектории Э ,описывающейся уравнением (5)ра)вняетсятой разрядной энергии, которой мог бы располагать под)вергшийся влиянию разрядноготока 1(1) аккумулятор, если бы ток в дальнейшем,поддерживался постоянным и равнымтоку 1 в данный момент времени 1,Та)ким образом, для определения энергети 00 ческого ресурса аккумулятора, как видно )изуравнения (5), необходимо, произвести непрерывное измерение разрядного тока и напряжения в режиме работы аккумулято)ра навнешнюю нагрузку, и результаты этих измеЗ 5 рений ввести в уравнение (5),Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема решения уравнения (5).Аккумулятор 1 ра)ботает,в режиме разря 40 да на нагрузку 2. Согласно уравнению (5)выход нелинейного блока 3 подсоединяют кблоку умножения 4, на другой вход которогоподают сигнал 5. Выход блока умножения 4подсоединяют к интегратору б, с выхода ко 45 торого сигнал подают на,вход сумматора 7.Выход другого нелинейного блока 8 подсоединяют к блоку умножения 9, на второй входкоторого 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 разрядного55 тока,и напряжения аккумулятора 1 при этомтоке. Для решения )полученного уравнения(5) сигнал 12, имитирующий ток )разрядааккумулятора, одновременно подают на входблоков 3 и 8. Полученный сигнал ) на60 выходе нелинейного блока 3 в блоке 4 умножается с сигналом 5, имитирующим напряжение аккумулятора при токе 1, Выходной сигнал блока 4 интегрируется блоком 6, и полученный сигнал сумматором 7 суммируется с65 сигналом 13, величина которого равна Э,554581 20 Составитель И. Найдина Техред И. Карандащова Редактор И. ШейкиЗаказ 3779 Корректор О. Тюрин Изд,357 Государственного ком по делам изобрете 113035, Москва, Ж, Тираж 992 Подписноеов СССР ИИП тета Совета Министний и открытийРаушская наб., д. 4/5 МОТ, Загорский филиа 51,с отрицательным знаком (эта величина постоянная для 1 данного аз 1 кумулятэра),Одновременно в другом нелинейно 1 м бло.ке 8 сигнал 12 возводится в степень ( - О) и величины" и (И+ й - Э ) пе- о ремножаются в блоке умножения 9.Величина выходного сигнала 10 блока 9 показывает ту энергию (ресурс знергии), которую еще можно получить от аккумулятора при дальнейшем его разряде током 1.Реализация предлатаемого способа не представляет о 1 собого труда и не требует больших затрат времени, так как допускает использование стандар"пных блоков. Формула изобретения Способ определения эяергетичеакого ресурса аккумулятора путем измерения его разрядного така и напряжения, отличающиася тем, что, с целью, повышения точности, производят непрерывное измерение разрядного тока и напряжения аккумулятора в режиме его работы с внешней нагрузкой и искомую ве,личину определяют по формуле: 6Э; - ьр уь у ь+о 5 где Э, - анергия аикумулятора при разряде номинальным таком.;У, г - соответственно текущие значения напряжения и тжа аииумулятора;- время работы аккумулятора наламент измерения;Ь - постоянная для данното тяпааюкумулятора, оп 1 ределяемая эисдериментально путем измерения 15 разрядной энергии Э 1 полностьюзаряженного аккумулятора ариразряде его постоянным таком71 по формуле1 пЭ 1 - 1 пЭ,о1 п 1 ном 1 п 11 Источни 1 ки информации, принятые во внимание,при зкопертизе;1. Патент Франции Ю 2115877,;кл. Н 021 25 7/00, 1972.2. Дж, Вайнел. Аккумуляторные батареи, Госзнертоиздат, изд, 4-е, 1960, стр.361 в 3,