Система диагностирования свинцовой аккумуляторной батареи

)5 6 05 В 23/О ОСУДАР СТВЕ ННОЕ ПАТЕ НТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4/240(54) СИСТЕМА ДИАГН СВИНЦОВОЙ АККУМУЛ РЕИ(57) Сущность изобретени жит: 1 свинцовую аккумул (1), 1 блок отработки резул (2), 1 коммутатор (3), 2 а преобразователя (4, 5), 1 у литель(6), 1 датчик тока ак тареи (7), 1 группу датчйко 4 группы датчиков темпе 12). 1 - 7 - 6 - 2 - 5-6, 7 - 6, 9 - 3. 2 ил.(21) 481364 (22) 16.04.9 (46) 23.12,9 (72) Ю, П. Н Малахов, М Батин и С, (56) Авто рс М 1254287МагЮп) 138,47Ю, В. Скачков, Ю. Вов, А. П. Рыбкин, А. Пич,ельство СССР23/22, 1987.982, 7. 1 Ч, М 4 рр.137 ОСТИ РОВАН ИЯ ЯТОРНОЙ БАТА- я: система содеряторную батарею ьтатов измерения нал ого-цифровых правляемый усикумуляторной бав напряжения (8), атуры (9, 10, 11, 3-2-4, 10 - 3-4-21783479 55 Изобретение относится к автома 1 ике. и вычислительной технике, конкретно к информационным системам о состоянии технологических процессов, а более точно к системам диагностирования судовых свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АБ),Известна система диагностирования судовой свинцовой АБ, принятая в качестве прототипа, содержащая ЭВМ со средствами индикации и документирования, подключенная через интерфейсные блоки к датчикам напряжения элементов АБ и всей АБ, плотности электролита в четырех контрольных эЛементах и температуры электролита в каждом элементе АБ (см, Магтще Ое 1 епсе 1982, 7,Ч, М 4, рр 137-138), Система обеспечивает контроль перечисленных параметров, а также подсчет энергии АБ, необходимой для обеспечения различных скоростей хода судна.Основными недостатками данной системы являются: значительные масса и габариты, в основном за счет кабельных линий связи, т,к. общее число точек контроля составляет 1100,. а также то, что система не обеспечивает контроль уровня и плотности электролита в каждом элементе АБ,Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет дополнительного определения уровня и плотности электролита в каждом из 120 элементов АБ.Указанная цель достигается тем, что в состав системы дополнительно вводят коммутатор, по четыре датчика температуры, которые размещают в каждом элементе АБ, первый и второй аналогоцифровые преобразователи (АЦП), управляемый усилитель(УУ), вход которого соединяют с выходом датчика тока АБ, а выход УУ соединяют с входом второго АЦП, выход которого соединяют с первым информационным входом блока обработки результатов измерения, второй информационный вход и адресный выход которого соединяют соответственно с выходом второго АЦП, адресным входом коммутатора, информационные входы которого соединяют с выходами датчиков напряжения, датчиков температуры. выход управления коэффициентом усиления блока обработки результатов измерений соединяют с одноименным входом УУ.На фиг. 1 приведена блок-схема: на фиг, 2 - алгоритм работы системы технического диагностирования АБ, Система технического диагностирования (СТД) АБ состоит из судовОЙ сВинцоВОЙАБ 1, включающей в себя 120 элементов,блока обработки результатов измерении (БОРИ) 2 на основе ЭВМ, со средствами индикации и документирования, который через коммутатор (К) 3, аналого-цифровые 5 преобразователи (АЦП) 4, 5 и управляемьйусилитель (УУ) б подключают к датчику тока АБ (ДТ) 7, датчикам напряжения (ДН) 8 и датчикам температуры (ДТп) 9, 10, 11, 12, которые устанавливают в каждом элементе 10 АБ, соединяют с выходом ДТ 7, выход УУ бсоединяют с входом АЦП 5, выход АЦП 5 соединяют с первым информационным входом БОРИ 2, а выходы ДН 8, ДТа 9, 10, 11, 12, расположенные в каждом из 120 элемен тов АБ 1 через К 3 и АЦП 4 соединяют совторым информационным входом БОРИ 2, а первый управляющий выход БОРИ 2 соединяют с первым входом УУ, второй управляющий выход БОРИ 2 соединяют с К 2, третий 20 и четвертый управляющие входы БОРИ 2соединяют со вторыми входами АЦП 4 и 5 соответствен,но.Система диагностирования свинцовойАБ работает следующим образом. При пода че питания к элементам системы с клавиатуры ЭВМ 14, входящей в состав БОРИ 2, вводят предварительно измеренные. с помсуцью ареометра и линейки (см. Соловьев Ф, А. "Электрические аккумуляторы" Л, 30 В В МИОЛУ им. Ф. Э; Дзержинского 1959 с.15-19) начальные значения уровня Ьо и плотности бс,ю электролита в каждом из 120 элементов АБ 1, предварительно полученные отношения отданной каждым элемен том емкости к приращению плотностиэлектролита в процессе типовых разрядов и .зарядов АБ 1 Кр, Кэ, измеряют текущие значения эдс (Е) в каждом из 120 элементов АБ с помощью ДН 8, производят измерения 40 температур вкаждом из 120 элементов АБ 1в четырех точках - с помощью термосопротивления Й 1- (9) - ниже нижней допустимой границы электролита, Я 2- (10) - на номинальном уровне электролита, Вз-(11) - на 45 верхней границе допустимого уровня электролита, Я 4-(12) - выше верхней допустимойграницы электролита, т,е, в воздушном пространстве внутри элемента АБ 1, температура которого совпадает с температурой 50 воздуха в судовом аккумуляторном помещении (здесь 1 - индекс -го элемента АБ), измеряют величину токаАБ с помощью ДТ 7, при этом выходные сигналы ДТ 7 передают в БОРИ 2 через УУ 6 и АЦП 5, а выходные сигналы ДН 8 и ДТп, 9, 10, 11, 12 передают в БОРИ 2 через К 3 и АЦП 4, где измеренные значения выходньи сигналов перечисленных датчиков запоминают и подвергают обработке по алгоритму (см, фиг, 2) и вычисляют значения плотности электролитаи затем уровня электролита в каждом элементе АБ, при этом значение плотности б электролита определяют по формуле (л, 2 Положительное решение по заявке "Способопределения плотности электролита свин цового аккумулятора Гч. 4879696 от 10,07.90 г, Н 01 М 10/42,СК К 10- тсЦ 40 где йь - полн сторов ДТп 9,Го ПОГОН тивление терм при температ справочника ое сопротивление т10, 11, 12;ное на единицу длинорезисторов ДТп, 9уре 10, взятое, напили полученное опь рмо рези ы) сопро,11,12 4 ример, из тным путем,Н - полная длина терм9, 10,11, 12;и - погруженная в элекморезисторов ДТп 9, 10, 1а - температурный кпротивления для терморе10, 11, 12;11 - температура частинаходящейся в воздушной12 - температура частинаходящейся в электролит резисторо 5р тролит чэ , 12; оэффицизисторов нт соТп 9 1,12,ДТп 9,10,среде;ДТп 9, 10,е,где бн - плотность электролита перед разрядоь, приведенная к температуре электролита +15 С по формуле (см, Дасоян М. А. Химические источники тока Лэнергия, 15 1967, с. 83);с 3=Е + 0,00136 (15 - т)-0,84,где Е - измеренная установившаяся эдс при температуре т, С;1- измеренная температура электроли та, СС - емкость, отданная аккумулятором в 1-м характерном режиме разряда;К - отношение отданной аккумулятором емкости при разряде от полностью за ряженного состояния до конечного разрядного напряжения к приращению плотности электролита, полученного предварительно для 1-го характерного режима разряда;30Ср 1 - емкость, отданная аккумулятором в )-м режиме, отличном от характерного;К 1 - отношение, полученное для 1-го режима, отличного от характерного, интерполяцией зависимости К=фр).а значение уровня электролита й определяют по формулеАЦП - на базе цифровых вольтметров типа В 7 - 34 ТУ Тг 2,710010-89блок обработки результатов измерений на основе ПЭВМ типа "Орбита" ТУ 6 фт. 320.001 ТУ.Система диагностирования судово свинцовой аккумуляторной батареи, выпо ненная на базе сочетания прямых методов измерения напряжения в каждом элементе АБ и АБ в целом, тока АБ, температуры электролита в каждом элементе АБ и косвенных методов измерения плотности и уровня электролита в каждом элементе АБ, количества электричества, полученного (отданного АБ в процессе заряда) разряда, позволяет, в отличие от прототипа, расширить функциональные возможности системы, осуществлять диагностирование состояния каждэго элемента АБ по всем основным контролируй лпри этом выходной сигнал ДТ 7 подлк т первый и второй входы УУ 6, в котором осуществляют усиление и масатабироллни сигнала на операционном усилителе и трех масштабирующих резисторах с коэффици. ентами передачи 1;1, 1:10, 1:100 для обеспечения точности измерения тока . 3,0 и диапазоне изменения тока 1 АБ от 50 до 15000 А, для чего третий вход УУ 6 подключают к первому управляющему выходу БОРИ 2, а выход УУ 6 соединяют с входом АЦП 5, где аналоговый выходной сигнал ДТ 7 преобразуется в цифровой код и по команде, передаваемой со второго управляющего выхода БОРИ 2 передается в БОРИ 2, в котором обеспечивается индикация и регистрация результатов прямых и косвенных измерений диагностических параметров судовой свинцовой АБ, на основании которых принимают решение об оптимальном режиме дальнейшей эксплуатации АБ.Система диагностированйя свинцовой аккумуляторной батареи может быть выполнена на следующих типовых элементах;судовая свинцовая АБ (см, Норман Е, Бегшоу.Судовые батареи Л.: Судостроение 1986, с, 51 - 80);коммутатор - на реле типа РЭС - 55 А, выполненный по схеме "и-полюсника в виде контактного дерева";управляемый усилитель - на операционном усилителе типа 140 УД 25 с тремя масштабирующими резисторамис коэффициентами передачи 1:1, 1;10, 1:100;датчик тока АБ - на шунте типа 100 ШСВ класса 0,01 с выходным напряжением, изменяющимся линейно в диапазоне от 0 до 100 мВ, класс 0,5 на 15000 А;датчики температуры на термометрах сопротивления типа ТСПМ (ТУ 25- 02.222111-8),1783479 Ф37,ОЯКО Разряд Опоянка ФЕЯ Составитель Ю.Найденко дактор Г.Бельская Техред М.Моргентал Корректор А,Козоризаз 4514 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по из113035, Москва, Ж, Р Подписноеретениям и открытиям ишская наб 4/5 НТСС Р Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 1 емым параметрам, значительно сократить массу и габариты системы за счет снижения числа кабельных линий связи не менее, чем на 50 О, сократить стоимость разработки и эксплуатации системы за счет использования типовых, серийно выпускаемых датчиков температуры, тока и напряжения, размещение которых в элементах АБ не требует внесения изменений в их конструкцию, существенно улучшить условия эксплуатации судовой АБ за счет дистанционного контроля всех ее основных контролируемых параметров.ф о р мул а и з обре тен и я Система диагностирования, свинцовой аккумуляторной батареи, содержащая блок обработки результатов измерения, датчики напряжения, датчики температуры электролита в элементах аккумуляторной батареи, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью .расширения функциональных возможностей эа счет определения плотности и уровня электролита, в нее введены коммутатор, по четыре датчика температуры в каждый элемент аккумуляторной батареи, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, управляемый усилитель, вход которого соединен с выходом датчика тока аккумуляторной батареи, а выход соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым информационным входом блока обработки 5 результатов измерения, второй информационный вход и адресный выход которого соединены соответственно с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, адресным входом коммутатора, информаци онные входы которого соединены свыходами датчиков напряжения и датчиков температуры в элементах аккумуляторной батареи, выход управления коэффициентом усиления блока обработки результатов из мерения соединен с одноименным входомуправляемого усилителя,. причем чувстви, тельный элемент первого датчика температуры установлен ниже допустимой границы уровня электролита, чувствительный эле мент второго датчика температуры установлен в точке, соответствующей номинальному уровню электролита, чувствительный элемент третьего датчика температуры установлен на границе верхнего 25 допустимого уровня электролита, а чувствительный элемент четвертого датчика температуры установлен выше верхней допустимой границы уровня электролита.