Устройство для определения степени недозаряда аккумуляторной батареи

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1 А П 9) 1 М 104 СУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 1Р ( ПИС ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬ В 9 рдена Л амени м наничес тво СССР1973.о СССР1974.(71) Ленинградский ои ордена Красного Знкий институт(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ НЕДОЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащее измеритель величины производной зарядного тока пО времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, в него введены измеритель величины зарядного тока, квадратор, индикатор текущего значения степени недозаряда ак- . кумуляторной батареи и делитель,причем один из входов делителя соединен через квадратор с выходом измерителя зарядного тока, другой вход - с измерителем величины производной зарядного тока по времени, а выход делителя соединен с входом индикатора 9 текущего значения степени недозаряда аккумуляторной батареи.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано встационарных установках для зарядкиаккумуляторных батарей, а также дляконтроля состояния заряженности аккумуляторных батарей, установленныхна подвижных объектах (автомобилях,тракторах .и т.д,)В энергетическом хозяйстве всеболее широкое применение находяткислотные аккумуляторные батареи, ис пользуемые, в основном, как источники электроэнергии постоянного тока.Известны способы и устройства контроля технического состояния аккумуляторной батареи, т.е, определяющие 15степень ее заряженности (1) - 4).Однако эти способы и устройствамогут быть применены только в стационарных зарядных устройствах, аточность полученных результатов не р 0всегда является достаточной,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для определенияконца заряда щелочного аккумулятора,содержащее измеритель величины производной зарядного тока по времени,измеритель знака производной тока,пороговое устройство, схему совпадения, один из входов которой подключен через пороговое устройство к выходу измерителя величины производнойзарядного тока по времени, а другойк выходу измерителя знака производной зарядного токаСущность указанного устройства заключается в прекращении или ограничении величины зарядного тока в конце заряда, когдаэквивалентное сопротивление аккумуляторной батареи сначала возрастает,а затем резко падает под воздействиемувеличения температуры электролита, 40что обуславливает сначала уменьшение,а затем лавинообразное изотермическоеувеличение тока, протекающего черезаккумуляторную батарею, способноебыстро разрушить последнюю. В указанном устройстве производится измерение величины изменения тока (производной тока) заряда по времени, связанное с иэотермическими процессамив аккумуляторной батареи, котораясравнивается с положительной, заранее заданной величиной, и при условии превышения положительной величины производной тока заряда над заранее выбранным значением батарея отключается от источника постоянногонапряжения.В процессе заряда аккумуляторнойбатареи постоянным напряжением токзаряда непрерывно уменьшается. Всоответствии с этим производная тока 60всегда меньше нуля, а величина еезависит от степени заряженности. Вконце заряда аккумуляторной батареи,вследствие протекания в ней лавинныхиэотермических процессов, происхоцит 65 резкое увеличение зарядного тока (что справедливо только для щелочных и герметичных аккумуляторных батарей). Производная зарядного тока по времени становится положительной. Таким .образом производится фиксировайие именно положительной величины производной по времени, и по этому признаку устанавливают момент конца заряда аккумуляторной батареи 51 .Однако известное устройство не позволяет определить текущее значе" ние степени заряженности аккумуляторной батареи, а для кислотных аккумуляторов, в силу отсутствия участка заряда с положительной величиной производной тока при заряде аккумуляторной батареи от источника постоян" ного напряжения, его применение вообще невозможно.Целью изобретения является получение возможности определения текущего значения степени заряженности аккумуляторных батарей при их заряде от источника постоянного напряжения, а также повышение точности и достоверности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения степени недоэаряда аккумуляторной батареи, включающем измеритель величины производной зарядного тока по времени, введены измеритель величины зарядного тока, квадратор, индикатор текущего значения степени недозаря да аккумуляторной батареи и делитель, причем один из входов делителя соединен через квадратор с выходом измерителя зарядного тока, другой вход - с измерителем величины производной зарядного тока по времени, а выход делителя соединен с входом индикатора текущего значения степени недозаряда аккумуляторной батареи,На чертеже представлена структур"ная схема устройства для определения )степени недозаряда аккумуляторной батареи,Устройство содержит измеритель 1величины производной зарядного тока,измеритель 2 тока заряда аккумуляторной батареи, квадратор З делитель4 и индикатор 5 степени недоэаряцааккумуляторной батареи. Один иэ вхо,цов делителя 4 соединен через квадратор 3 с выходом измерителя 2 величинызарядного тока. Квадратор 3 представляет собой устройство, реализующееквадратичную зависимость между выходом и входом. Другой вход делителя 4соединен с выходом измерителя 1 производной зарядного тока, а выходс входом индикатора 5 степени недозаряда аккумуляторной батареи.Воэможность построения устройствадля определения степени недозарядааккумуляторной батареи по предложен. 3 Ф Ьучитывая,ной схеме может быть пояснена следующим образом.Величина зарядного тока аккумуляторной батареи может быть получена путем решения дифференциального уравд5"Яб Ф(фо 1 ф" АЬд = и производная зарядного токааккумуляторной батареи;напряжение, равное разности напряжения источникапитания и ЭДС аккумуляторной батареи;коэффициент пропорцйональности между величиной тока заряда и площадью сульфата свинца;- толщина пленки сульфатасвинца;ток заряда аккумуляторнойбатареи;проводимость единицы пло-,щади, покрытой сульфатом,.свинца;проводимость электролита,подводящих проводов, бор-нов и т.д.;30активная площадь сульфатасвинца;коэффициент пропорциональности. между производной 3(а 1- - и величиной зарядного35тока;постоянная времени, полученная при решении уравнения и равная 40лаМ Ь,б б,1 ачтоо45ф где Яо - номинальная емкость аккуму; ляторной батареи,можно записать: 50Величина степени недоэаряда аккумуляторной батареи может быть получена как где Цо - номинальная емкость аккумуляторной батареи 1 Чн - емкость недоэаряда аккумуляторной батареи; 65емкость аккумуляторной батареи, которой она обладает на данный момент времени.Разделив квадрат тока заряда яБ на производную; этого тока 41 я/с)( получим; Сравнивая правые части уравнений (1) и (2), убеждаясь, что они одинаковые, можно приравнять и их ление части, В результате получаем3 С Экспериментальная проверка работоспособности предлагаемого устройства определения степени недозаряда проводилась с использованием аккумуляторной батареи типа ЗМТб для различной величины начальной степени недозаряда и при различных напряжениях источника зарядного тока. На вход, измерителя 2 величины то/ка заряда аккумуляторной батареи и вход измерителя 1 величины производной зарядного тока по времени поступает сигнал, пропорциональный абсолютной величине зарядного тока.Сигнал с выхода измерителя 2 величины зарядного тока через квадратор 3, где он возводится в квадрат, поступает на один иэ входов делителя 4, на другой вход которого поступает сигнал с выхода измерителя 1 величины производной зарядного тока по времени. На выходе делителя 4 образуется сигнал, пропорциональный отношению сигнала с выхода кнадратора 3 к сигналу с выхода измерителя 1 производной зарядного тока по нремени, который поступает на индикатор 5 степени недозаряда аккумуляторной батареи,Результаты эксперимента показывают, .что среднеквадратичная ошибка измерения степени недозаряда, отнесенная -к номинальной емкости аккумуляторной батареи, не превышает 8.Использование предлагаемого устройства для определения степени недоэаряра аккумуляторной батареи обеспечивает по сравнению с известными возможность измерения степени заряженности (недоэаряда) аккумуляторной батареив любой момент времени зарядного прбцесса, независимость получаемых результатов от величины зарядного напряжения источника пита1050015 Составитель И. НайдинаРедактор И. Николайчук Техред И.Тепер Корректор О. Билак Тирам 703. ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, й, Раушская наб., д. 4/5 Эакаэ 8439/51 Филиал ППП Патентф, г. Уагород, ул. Проектная, 4 ния и повьвение точности проводимых,измерений (ошибка измерения степенинедоэаряда аккумуляторной батареи не превышает 8%), что значительноповышает достоверность получаемыхрезультатов,