Способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17216 9) САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ МУ СВИ ЕЛЬСТВУ АВТ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский институт средств автоматизации(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОГО СОСТОЯНИЯ И ПОДКЛЮЧЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ(57) Изобретение относится к эксплуатации электрохимических источников тока и наИзобретение относится к эксплуатации различного вида электрохимических источников тока и напряжения и может быть использовано для предупреждения об исчерпывании емкости, неисправности или, отключения электрохимической батареи.Известен способ контроля исправного состояния аккумуляторной батареи, основанный на измерении напряжения батареи как с нагрузкой, так и без нее, и сравнении полученных величин.Однако этот способ не позволяет получить оперативную информацию в процессе эксплуатации батареи и определить некачественное ее подключение.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи, заключаю)5 Н 01 М 10/42, Н 02 ) 7/О пряжения и может быть использовано для предупреждения об исчерпывании емкости, неисправности или отключении электрохимической батареи, Цель изобретения - повышение достоверности оценки состояния аккумуляторной батареи. Способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи состоит в сравнении с допусками пульсаций низкочастотной части спектра перенапряжений в магистральной сети электрооборудования автомобиля. в условиях коммутации нагрузки. Запомненные результаты сравнения шифруют, а результат оценки выводят на табло. Способ позволяет полностью автоматизировать процесс диагностики состояния аккумуляторной ба.тареи. 1 ил. щийся в измерении пульсаций напряжения в условиях коммутации нагрузки. По измеренной амплитуде пульсаций судят об исправном состоянии аккумуляторной батареи и ее подключении,Однако этот способ недостаточно достоверен, так как оценивается весь характер пульсаций напряжения бортовой сети автомобиля, поскольку спектр частот пульсаций достаточно широк и определяется большим числом факторов: где подключена в схеме электрооборудования аппаратура контроля, как сделана трассировка проводки от аккумулятора до нагрузки, исполнение и характер коммутирующей нагрузки, в зависимости от характера разводки проводки от модели к модели и соответственно различных распределенных параметрови С магистральной сети электрооборудования.20 40 50 Это влияет на характер повторяемости на высоких частотах при индикации и измерении пульсаций для различных экземпляров автомобилей. Оператор должен делать субъективную оценку по характеру пульсаций напряжения не только по амплитуде выбросов как на высоких частотах, так и на низких. Поскольку аккумуляторная батарея является мощным фильтром для низкочастотных колебаний, до достоверной оценкой состояния аккумуляторной батареи и ее подключения может служить только анализ пульсаций в низкочастотной области, Иначе говоря, информативная часть сигнала зашумлена высокочастотными помехами и переходными процессами по фронтам низкочастотных сигналов. Оператор для объективной оценки осциллограммы пульсаций напряжения обязан при анализе учитывать этот фактор и делать поправку. Кроме того, при принятии решений по размаху пульсаций оператору необходимо помнить алгоритм оценки состояния аккумулятора, а именно пороговые значения напряжения диапазонов сортировки. Эти факторы влияют на объективность оценки состояния аккумулятора, поскольку в цепи объект - измерение - решение основная нагрузка по оценке падает на человека- оператора. Вследствие этого не исключены ошибки чисто, субъективного порядка,Цель изобретения - повышение достоверности оценки состояния аккумуляторной батареи и ее подключения к электрооборудованию, повышение оперативности оценки состояния.Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу контроля исправности состояния и подключения аккумуляторной батареи путем измерения пульсаций напряжения в магистральной сети электрооборудования, из сигнала пульсаций напряжения отфильтровывают низкочастотные составляющие, величину напряжений которых сравнивают С пороговыми значениями напряжений допусковых интервалов, сигналы сравнения запоминают, шифруют и выводят на табло, а по индикации на табло судят об исправном состоянии аккумуляторной батареи и ее подключении.Отличительными признаками предлагаемого способа являются операции по фильтрации низкочастотных пульсаций напряжения, сравнению их с пороговыми значениями напряжений допусковых интервалов, запоминанию результатов сравнения, шифрации результатов сравнения и выводу последних на табло.Исправная аккумуляторная батарея при нормальном функционировании элементов систем энергоснабжения представляет собой фильтр низких частот, который сглаживает импульсы напряжения до 20 В. Источником импульсных перенапряжений в магистральной цепи электрооборудования автомобиля является работа системы зажигания, переходные процессы при сбросе нагрузки потребителей электрической энергии и т.п. Однако в случае отключения по какой-либо причине аккумуляторной батареи от цепей питания аппаратуры и генератора в цепях энергоснабжения появляются импульсы перенапряжения, имеющие амплитуду 70 - 200 В,Характер, уровень перенапряжений и спектральный состав пульсаций напряжений в цепях электрооборудования зависят от точки контроля, трассировки проводки, расположения агрегатов электрооборудования, исполнения коммутирующих элементов и т.д, Причем все перечисленные факторы зависят еще от модели и даже ее модификации.При неисправности аккумуляторной батареи (например, частичное разрушение, сульфатация и т,п,) или ее неполном разряде за счет увеличения ее внугреннего сопротивления величина импульсов перенапряжения может достигать 30 - 50 В. Способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи состоит в измерении пульсаций перенапряжений в магистральной сети электрооборудования автомобиля в условиях коммутации нагрузки, При этом из сигнала пульсаций напряжения отфильтровывают низкочастотные составляющие, величину напряжения которых в дальнейшем сравнивают с заданными пороговыми значениями напряжений(например, 20, 30, 50, 70 В), а результаты сравнения запоминают.Запомненные результаты сравнения шифруют с учетом априори известных диапазонов величин перенапряжений и соответствующего им технического состояния аккумуляторной батареи. После идентификации состояния батареи в шифраторе результат оценки выводится на табло. На чертеже изображено устройство для осуществления предлагаемого способа контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи. Устройство содержит входной формирователь 1, фильтр 2 низких частот, блок 3 компараторов (31, Зъ Зз, 34), блок 4 формирователей(41, , 4), элемент ИЛИ 5, блок 6 памяти (элементы памяти 61, , 64), шифратор 7(элемент И-НЕ 7) табло 8, аккумуляторную батарею 9 и нагрузку 10.Вход формирователя 1 соединен с плюсовой клеммой аккумулятора 9. Выход формирователя 1. через фильтр 2 низких частотсоединен с входом блока 3 компараторов,выходы которого соединены с соответствующими входами блока 4 формирователей ис соответствую 1 цими информационнымивходами блока 6 памяти. Выходы блока 4.формирователей соединены с входами элемента ИЛИ 5, выход которого соединен ссинхронизирующим входом блока 6 памяти,Выходы блока 6 памяти соединены с входами шифратора 7, выходы которого соединены с входами табло 8, Входы установкиэлементов памяти 6 в нулевое состояниесоединены с цепью начальной установки устройства при включении на чертеже не показаны).Входной формирователь 1 служит длясогласования и защиты цепей фильтра 2 отвыхода из строя, Он может быть реализованна базе делителя напряжения и ограничите-ля напряжения (стабилитрона).Фильтр 2 низких частот служит для.фильтрации высокочастотных составляющих из пульсаций перенапряжений и дальнейшего исключения из анализа состоянияаккумуляторной батареи. Частоту срезафильтра выбирают исходя из максимальнойчастоты коммутации нагрузки (порядка сотен герц) так, чтобы первая гармоника колебаний пульсаций в фильтре не ослаблялась,а все последующие гармоники претерпевали затухание, Фильтр 2 может быть выполнен на базе операционного усилителя.Компараторц 31 - 34 служат для сраввнения напряжения с выхода фильтра 2 с заданными пороговыми напряжениями 20,30,50,70 В соответственно. Компараторы могутбыть выполнены на микросхеме К 521 САЗ.Формирователи 41 - 44 служат для формирования по переднему фронту сигналов свыходов компараторов 31 - 34 импульсовсинхронизации записи для элементов памяти блока б. Формирователи могут быть выполнены на базе микросхемы К 155 АГ 1(АГЗ), Элементы ИЛИ 5 и элементы памятиблока 6 (О-триггеры), шифратор 7 являютсятиповыми в ТТ серии 133, 155 цифровыхэлементов,Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.Сигнал пульсации перенапряженийснимается с нагрузки 10 и поступает черезвходной формирователь 1 на вход фильтра2 низких частот. При этом из сигнала перенапряжений в фильтре 2 низких частот отфильтровываются низкочаототныепульсации из всего спектра частот, Отфильтрованный сигнал с выхода фильтра 2 низ 5 10 1520 253035 ких частот поступает на вход блока 3 компараторов, При этом, если величина амплитуды низкочастотной составляющейпульсаций перенапряжений в магистральной сети энергоснабжения не превышает 20 В, то в блоке 3 компараторов не срабатывает ни один из компараторов (31 - 34) и на их выходах присутствует потенциал логического нуля. Элементы памяти блока 6 в нулевом состоянии. На табло 8 "Норма".Если амплитуда пульсаций после фильтра 2 превысит 20 В и не превышает 30 В, то сработает только компаратор 31, на выходе которого появится потенциал логической единицы, который поступает на информационный вход О элемента памяти 61. По переднему фронту импульса с выходакомпаратора 31 запускается формирователь 41 блока формирователей 4. Сигнал с выхода формирователя 41 поступает на вход элемента ИЛИ 5, а с выхода элемента ИЛИ 5 на синхронизирующие входы элементов памяти 61 - 64.По сигналу с выхода элемента ИЛИ 5 стробируется состояние выходов блока 3 компараторов. Элемент 61 памяти устанавливается в единичное состояние и гаснетиндикатор 81 на табло 8 (" Норма" ).Если же амплитуда пульсаций перенапряжений на выходе фильтра 2 превысит 30 В и не превысит 50 В, то сработают компараторц 31 и Зг, на выходах которых установятся единичные потенциалы, по переднему, фронту которых срабатывают формирователи 41 и 42, Сигналы с выходов формирователей 41 и 42 поступают через элемент ИЛИ 5на синхронизирующие входы элементов блока 6 памяти. Элементы 61 и 62 памяти устанавливаются в единичное состояние. на", свидетельствующий о неисправности аккумуляторной батареи или ее неполном разряде Если же амплитуда пульсаций перенапряжений на выходе фильтра 2 превысит 70 В, то сработают все компараторц блока 3, на выходе которых установятся единичные потенциалы, запускаются формирователи блока 4, по переднему фронту сигнала которых через элемент.ИЛИ 5 элементы памяти блока 6 устанавливаются в единичное состояние. Гаснет индикация "Разряжена", а загорается индикатор 8 з "Нет контакта",50 55 свидетельствующий о потере контакта аккумуляторной батареи 9 с электроцепями нагрузки,Таким образом, предлагаемый способ оценки состояния аккумуляторной батареи 40 Срабатывает элемент 71 шифратора 7, на. выходе которого появляется нулевой потенциал. Загорается индикатор 82 "Разряже1721 б 70 раьижгна Составитель А. Мурашкадактор И. Иванова Техред М,Маргентал Корректор ка каз 957 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 роиэвадствен и ее подключения позволяет получить достоверную информацию. Способ ис-"пользует наиболее информативную низкочастотную .часть спектра пульсаций перенапряжений в цепях электрооборудования автомобиля. Из анализа исключаются высокочастотные составляющие спектра пульсаций напряжений, поскольку эта часть спектра носит неповторя ющийся случайный характер, зависит от разводки проводки, модели, распределенных параметров и магистральной сети электрооборудования и т.п, Кроме того, в способе решения о неисправности аккумулятора и его подключении принимается автоматически, что исключает субьективный фактор при принятии решения, поскольку результаты оценки в окончательном виде высвечиваются на табло,Предлагаемый способ позволяет полностью автоматизировать процесс диагностики состояния аккумуляторной батареи как в стационарных условиях станций техобслуживания, так и в условиях встроенной аппаратуры эксплуатируемой транспортной техники, оснащенной системой автономного энергоснабжения.5 Формула изобретенияСпособ контроля исправного состоянияи подключения аккумуляторной батареи, используемой в автономной системе энергоснабжения, и реимущественно в 10 автомобиле, путем измерения пульсацийнапряжения в магистральной сети электрооборудования в условиях коммутаций нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности оценки состоя нияаккумуляторной батареи, из сигналапульсаций напряжений отфильтровывают низкочастотные составляющие, величину которых сравнивают с пороговыми значениями напряжений допускавых интервалов и 20 судят об исправном состоянии аккумуляторной батареи и ее подключении па результатам срав нения.