УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАРЯДОМ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАРЯДОМ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА


RU (11) 2025862 (13) C1

(51) 5 H02J7/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5024749/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.01.30 
(45) Опубликовано: 1994.12.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Патент США N 4220908, кл. H 02J 7/14, 02.09.80. 2. Патент Франции N 2562733, кл. H 02J 7/24, 11.10.85. 3. Патент США N 4678998, кл. G01N 27/46, 07.07.87. 4. Патент США N 4308392, кл. H 02J 7/14, 29.12.81. 
(71) Заявитель(и): Майзенберг Юлий Иосифович; Курзуков Николай Иванович 
(72) Автор(ы): Майзенберг Юлий Иосифович; Курзуков Николай Иванович 
(73) Патентообладатель(и): Майзенберг Юлий Иосифович; Курзуков Николай Иванович 

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАРЯДОМ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 

Использование: в устройствах управления зарядом аккумуляторной батареи транспортного средства. Сущность изобретения: устройство осуществляет определение состояния заряженности аккумуляторной батареи непосредственно при работе ее в схеме с генератором на транспортном средстве и изменяет уровень зарядного напряжения в зависимости от состояния заряженности, предотвращая как глубокий разряд, так и перезаряд батареи. Измерительная часть устройства содержит таймер, имеющий в своем составе элемент определения знака тока батареи и элемент подсчета времени заряда, соединенный с блоком включения измеряемой информации для передачи ее в вычислительную часть устройства в заданный момент времени заряда. Заданность времени измерения определяется хранящимися в памяти устройства предварительно полученными экспериментальными зависимостями между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности аккумуляторной батареи. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к транспортной электронике.

Известны устройства, управляющие процессом заряда и определяющие состояние аккумуляторных батарей на транспортных средствах по уровню зарядного напряжения с учетом температурных условий, например [1, 2].

Недостатком таких устройств является невысокая точность определения состояния заряженности аккумуляторной батареи, так как в них не учитываются скоростные и нагрузочные режимы работы генераторной установки транспортного средства, которые резко изменяются в зависимости от времени суток, времени года и характера эксплуатации (город, шоссе) и в значительной мере определяют состояние батареи.

Известны также способ и устройство определения степени заряженности аккумуляторной батареи. Способ заключается в измерении тока аккумуляторной батареи и напряжения на ее клеммах непосредственно при работе в схеме с генератором, в токе и напряжении которого имеются гармонические пульсации определенных частот, вычислении внутренних сопротивлений батареи переменному току этих частот с последующим сравнением этих сопротивлений с заранее полученными экспериментальными зависимостями названных сопротивлений от степени заряженности батареи [3].

Этот способ применим только в схемах, где имеются гармонические пульсации зарядных и разрядных токов и напряжений. Кроме того, этот способ не учитывает изменение свойств батареи в условиях изменяющейся температуры.

Наиболее близким к изобретению является система управления зарядкой аккумуляторной батареи транспортного средства, работающей на общую нагрузку в схеме с генератором и регулятором напряжения, содержащая измерительную часть, включающую средства измерения тока аккумуляторной батареи, напряжения на ее клеммах, плотности и температуры электролита, соединенную с измерительной частью через блок аналого-цифровых преобразователей, вычислительную часть с микроЭВМ. На основе этой информации ЭВМ вырабатывает оптимальное значение напряжения и воздействует на регулятор напряжения, приводя напряжение в системе к найденному оптимальному значению [4].

Недостатком этого технического решения является то, что при определении степени заряженности необходимо помещать датчик плотности в электролит батареи, что усложняет конструкцию и создает дополнительные трудности, связанные с обеспечением коррозионной стойкости датчика плотности. Кроме того, во всех упомянутых технических решениях не оговаривается время замера информации от датчиков, хотя известно, что такие показатели, как напряжение и особенно ток заряда аккумуляторной батареи, непрерывно и резко изменяются при работе транспортных средств.

Изобретение дает упрощение за счет отказа от датчика плотности электролита и в то же время повышение точности управления зарядом аккумуляторной батареи на транспортном средстве, что достигается тем, что в устройство управления зарядом аккумуляторной батареи транспортного средства, работающей на общую нагрузку в схеме с генератором и регулятором напряжения в режимах циклирования, состоящее из измерительной, вычислительной и выходной частей, содержащее в измерительной части средства для измерения текущего значения тока аккумуляторной батареи, напряжения на ее клеммах и температуры электролита, для чего предусмотрены входные клеммы для подсоединения к шунту, включенному в разрядно-зарядную цепь, к выводным клеммам аккумуляторной батареи и датчику температуры, а в вычислительной части с микроЭВМ блок аналого-цифровых преобразователей, подключенный к трем входам блока вычисления степени заряженности, на четвертый вход которого включен первый блок памяти с хранящимися в ней предварительно полученными экспериментальными зависимостями между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности (I = f(U,C,T), причем его выход через блок вычисления среднего значения заряженности по результатам нескольких измерений соединен с блоком сравнения, имеющим в своем составе набор предельных значений заряженности, а выход блока сравнения соединен с входом блока выработки управляющего сигнала, выходы которого в выходной части устройства соединены с интерфейсом передачи сигнала регулятору напряжения и средствами индикации состояния заряженности аккумуляторной батареи, в его измерительную часть введены таймер, имеющий в своем составе элемент определения знака тока, соединенный с шунтом измерения тока, и элемент подсчета времени заряда, и блок включения для передачи измеряемой информации от входных клемм измерительной части к блоку аналого-цифровых преобразователей, а в вычислительную часть введен соединенный с таймером и блоком включения в измерительной части, а в вычислительной части с блоками вычисления степени заряженности и среднего значения заряженности блок управления алгоритмом работы устройства, определяющий момент времени измерения, равный времени, при котором определялись упомянутые предварительно полученные экспериментальные зависимости I = f(U,C,T).

Предлагаемое устройство обеспечивает надежную защиту аккумуляторной батареи на транспортном средстве как от глубокого разряда, так и от чрезмерного перезаряда. Это, с одной стороны, обеспечивает надежную работу пусковой системы в тяжелых условиях эксплуатации зимой и исключение непроизводительного расхода дистиллированной воды летом, что ведет к существенному увеличению срока службы аккумуляторной батареи в эксплуатации. С другой стороны, существенно снижены затраты на техническое обслуживание аккумуляторной батареи в эксплуатации из-за почти полной ликвидации необходимости контроля уровня электролита и долива дистиллированной воды или снятия батареи с транспортного средства для подзаряда.

На чертеже показано устройство управления зарядом аккумуляторной батареи 1, работающей на общую нагрузку 2 в схеме с генератором 3, напряжение которого регулируется регулятором 4. Оно состоит из трех частей: измерительной 5, вычислительной 6 и выходной 7.

Измерительная часть 5 включает входные клеммы для измерения тока аккумуляторной батареи 1 в виде падения напряжения Uш на шунте 8, включенном в разрядно-зарядную цепь, измерения напряжения Ua на клеммах аккумуляторной батареи 1 и температуры электролита Тэл с помощью датчика 9 температуры, например термометра сопротивления, помещенного в электролит одного из средних аккумуляторов аккумуляторной батареи 1. Измерительная часть 5 включает также управляющий режимом измерения названных величин таймер 10, имеющий в своем составе элемент 11 определения знака тока по знаку падения напряжения Uш на шунте, элемент выдачи запроса на знак тока с периодичностью 1 с и элемент подсчета времени заряда, а также блок 12 включения измерительной информации, фиксирующей значения измеряемых величин Uш, Ua и Тэл в определенный момент времени, определяемый блоком 13 управления алгоритмом работы устройства, имеющимся в вычислительной части 6.

Вычислительная часть 6 содержит также блок аналого-цифровых преобразователей 14 информации, поступающей из блока 12 включения измерительной части 5, блок 15 вычисления степени заряженности аккумуляторной батареи 1, первый блок 16 памяти, в котором хранится массив полученных заранее экспериментальных зависимостей зарядного тока от напряжения, заряженности, температуры электролита (I = f(U,C,T). Вычислительная часть 6 содержит также счетчик 17 подсчета числа измерений и блок 18 вычисления среднего значения заряженности по результатам трех измерений, передающий вычисленное среднее значение заряженности блоку 19 сравнения, соединенному с вторым блоком 20 памяти, в котором хранятся опорные уровни заряженности. Блок 19 сравнения соединен с блоком 21 выработки управляющего сигнала, соединенным с выходной частью 7.

Выходная часть 7 содержит интерфейс 22 передачи управляющего сигнала на регулятор 4 напряжения, а также индикатор 23 текущей информации и индикатор 24 сигнала об аварийном глубоком разряде аккумуляторной батареи 1.

Работает устройство следующим образом.

После запуска двигателя и вступления в работу генератора 3 регулятор 4 напряжения работает на верхней ступени напряжения. Включается элемент 11 ежесекундных запросов знака тока таймера 10. В цепи батареи 1 протекают токи, при этом на шунте 8 образуется падение напряжения Uш, пропорциональное току батареи, по величине и по знаку соответствующее зарядному току, если Uш > 0, или разрядному току, если Uш < 0. На клеммах аккумуляторной батареи 1 замеряется напряжение Ua, а помещенный в электролит одного из аккумуляторов батареи 1 датчик 9 температуры вырабатывает сигнал, пропорциональный температуре электролита Тэл. Величины Uш, Ua и Тэл подаются на входы блока 12 включения через входные клеммы измерительной части 5 устройства.

Если первое время идет заряд аккумуляторной батареи 1 (Uш > 0), то включение в работу счетчика времени заряда таймера 10 не производится и продолжаются ежесекундные запросы знака тока. После возникновения режима разряда аккумуляторной батареи 1 на нагрузку 2 (Uш < 0) счетчик времени заряда таймера 10 приводится в исходное состояние, и после начала заряда, следующего за разрядом, начинается подсчет времени заряда. Если заряд длится меньше, чем заданное время измерения (Тизм), то счетчик времени заряда обнуляется, приводится в исходное состояние и вновь начинает работать после начала следующего цикла заряда. Если время заряда достигает Тизм, блок 13 управления алгоритмом работы устройства приводит в работу включатель 12, и происходит измерение тока заряда, напряжения на клеммах и температуры электролита аккумуляторной батареи 1, которые через блок аналого-цифровых преобразователей 14 передаются в блок 15 вычисления степени заряженности.

В блоке 15 на основе сравнения полученных результатов измерения с хранящимся в первом блоке 16 памяти массивом полученных заранее экспериментальных зависимостей I = f(U, C, T) производится вычисление состояния заряженности аккумуляторной батареи 1, которое передается в блок 18 вычисления среднего значения заряженности, и одновременно в счетчик 17 измерений передается сигнал о проведенном измерении, откуда в блок 13 управления алгоритмом работы устройства передается сигнал о завершении цикла обработки результатов измерений, и вся измерительная часть 5 устройства возвращается в исходное состояние, начиная очередной цикл измерения.

После проведения трех последовательных измерений состояния заряженности в блоке 18 подсчитывается среднее значение заряженности (Сср), а счетчик 17 измерений обнуляется и измерительная часть 5 вновь переходит к очередному циклу измерений.

Вычисленная средняя заряженность Сср из блока 18 передается одновременно в блок 19 сравнения и в выходную часть 7 устройства на индикатор 23 текущей информации. В блоке 19 сравнения производится сравнение полученной в результате вычислений средней заряженности Сср с опорными уровнями заряженности, хранящимися во втором блоке 20 памяти, результаты которого передаются в блок 21 выработки управляющего сигнала.

Если Смин < Сср < Смакс, то система не выработает никакого сигнала, и регулятор 4 напряжения не изменяет уровня регулируемого напряжения. Если Сср > Смакс, блок 21 через интерфейс 22 выдает сигнал на перевод регулятора 4 напряжения на нижнюю ступень напряжения. Если регулятор 4 напряжения на момент выдачи управляющего сигнала уже работал на нижней ступени, то работа системы остается без изменений. Если Сср < Смин, блок 21 через интерфейс 22 выдает сигнал на перевод регулятора 4 напряжения на верхнюю ступень. Если регулятор напряжения на момент выдачи управляющего сигнала уже работал на верхней ступени, то работа системы остается без изменений.

В блоке 19 тем временем проводится дополнительное сравнение средней заряженности с допустимым по глубине разрядом Сдоп, и в случае Сср < Сдоп блок 21 выдает на индикатор 24 выходной части 7 устройства сигнал о чрезмерном разряде и необходимости дополнительного контроля батареи или системы электроснабжения транспортного средства для установления и устранения причины глубокого разряда батареи.

Приведенное описание показывает, что предлагаемое устройство обеспечивает надежную работу и защиту аккумуляторной батареи на транспортном средстве как от глубокого разряда, так и от чрезмерного перезаряда. Это, с одной стороны, обеспечивает надежную работу системы пуска двигателя в тяжелых условиях эксплуатации зимой и исключение непроизводительного расхода дистиллированной воды летом, что ведет к существенному увеличению срока службы аккумуляторных батарей в эксплуатации. С другой стороны, существенно снижены затраты на техническое обслуживание аккумуляторной батареи в эксплуатации из-за почти полной ликвидации необходимости контроля уровня электролита в ней и долива дистиллированной воды или снятия батареи с транспортного средства для подзаряда. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАРЯДОМ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, работающей на общую нагрузку в схеме с генератором и регулятором напряжения в режимах циклирования, состоящее из измерительной, вычислительной и выходной частей, содержащее в измерительной части средства измерения тока аккумуляторной батареи, напряжения на ее клеммах и температуры электролита, для чего предусмотрены входные клеммы для подсоединения к шунту, включенному в разрядно-зарядную цепь, к выводным клеммам аккумуляторной батареи и датчику температуры, а в вычислительной части - блок аналого-цифровых преобразователей, подключенный к входам блока вычисления степени заряженности, соединенным также с первым блоком памяти, а выходом через блок вычисления среднего значения заряженности по результатам нескольких измерений - с блоком сравнения, имеющим в своем составе набор предельных значений заряженности, а выход блока сравнения соединен с входом блока выработки управляющего сигнала, выходы которого в выходной части устройства соединены с интерфейсом передачи сигнала регулятору напряжения и средствами индикации состояния заряженности аккумуляторной батареи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности управления зарядом, в измерительную часть введены таймер, имеющий в своем составе элемент определения знака тока, соединенный с шунтом измерения тока, и элемент подсчета времени заряда, и блок включения для передачи измеряемой информации от входным клемм измерительной части к блоку аналого-цифровых преобразователей, а в вичислительную часть введен соединенный с таймером и блоком включения в измерительной части, а в вычислительной части - с блоком вычисления степени заряженности и среднего значения заряженности блок управления алгоритмом работы устройства, определяющий момент времени измерения, равный времени, при котором определялись хранящиеся в первом блоке памяти предварительно полученные экспериментальные зависимости между зарядным током, напряжением, температурой электролита и степенью заряженности

I = X (U,C,T),

где I - зарядный ток батареи;

U - напряжение на клеммах батареи;

C - степень заряженности батареи;

T - температура электролита батареи.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru