Способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи

 

Изобретение относится к эксплуатации электрохимических источников тока и напряжения 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 батареи . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787363/07 (22) 30.01.90 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 (71) Научно-исследовательский институт средств автоматизации (72) А.Н.Мурашко (53) 621.355.1 (088.8) (56) Барабанов В.С. Электрооборудование тракторов и автомобилей. — M.: Колос, 1974, с. 447.

Авторское свидетельство СССР

N. 1037365, кл. Н 01 M 10/42, 1982. (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 состоя н ия 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„„ Ы,„, 1721670 А1 (я)5 Н 01 М 10/42, Н 02 J 7/00 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 Я и ее подключении. .,й

Однако этот способ недостаточно до- 0, стоверен, 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 провод. ки от аккумулятора до нагрузки, исполнение и характер коммутирующей нагрузки, в зависимости от характера разводки проводки от модели к модели и соответственно различных распределенных параметров L и С магистральной сети электрооборудования.

1721670

40

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 человекаоператора. 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 тачки 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, 32; Зэ, 34), блок 4 формирователей(41, ..., 44), элемент ИЛИ 5, блок 6 памяти (элементы памяти 61, ..., 64), шифратор 7(элемент И-HE 7 ) табло 8, аккумуляторную батарею 9 и нагрузку 10.

1721670

Вход формирователя 1 соединен с плюсовой клеммой аккумулятора 9. Выход формирователя 1. через фильтр 2 низких частот соединен с входом блока 3 компараторов, выходы которого соединены с соответствующими входами блока 4 формирователей и с соответствующими информационными входами блока 6 памяти. Выходы блока 4. формирователей соединены с входами элемента ИЛИ 5, выход которого соединен с синхронизирующим входом блока 6 памяти, Выходы блока 6 памяти соединены с входами шифратора 7, выходы которого соединены с входами табло 8, Входы установки элементов памяти 6 в нулевое состояние соединены с цепью начальной установки устройства при включении (на чертеже не показаны).

Входной формирователь 1 служит для согласования и защиты цепей фильтра 2 от выхода из строя, Он может быть реализован на базе делителя напряжения и ограничителя напряжения (стабилитрона).

Фильтр 2 низких частот служит для. фильтрации высокочастотных составляющих из пульсаций перенапряжений и дальнейшего исключения из анализа состояния аккумуляторной батареи. Частоту среза фильтра выбирают исходя из максимальной частоты 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.

Компараторы 31 — 34 служат для сраввнения напряжения с выхода фильтра 2 с заданными пороговыми напряжениями 20, 30, 50, 70 В соответственно. Компараторы могут быть выполнены на микросхеме К521САЗ.

Формирователи 41 — 44 служат для формирования по переднему фронту сигналов с выходов кампараторов 31 — 34 импульсов синхронизации записи для элементов памяти блока б. Формирователи могут быть выполнены на базе микросхемы К155АГ1 (АГЗ). ЭлемеHTы ИЛИ 5 и элементы памяти блока 6 (О-триггеры), шифратор 7 являются типовыми в TTL серии 133, 155 цифровых элементов, Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Сигнал пульсации перенапряжений снимается с нагрузки 10 и поступает через входной формирователь 1 на вход фильтра

2 низких частот. При этом из сигнала перенапряжений в фильтре 2 низких частот отфильтровываются низкочаототные пульсации из всего спектра частот. Отфильтрованный сигнал с выхода фильтра 2 низ20

30

40 Срабатывает элемент 71 шифратора 7, на выходе которого появляется нулевой потенциал. Загорается индикатор Sz "Разряжеразряде

5

15 ких частот поступает на вход блока 3 компараторов. При этом, если величина амплитуды низкочастотной составляющей пульсаций 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 выхода компаратора 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 гаснет индикатор 81 на табло 8 (" Норма" ).

Если же амплитуда пульсаций перенапряжений на выходе фильтра 2 превысит 30

B и не превысит 50 В, то сработают компараторы 31 и Зг, на выходах которых установятся единичные потенциалы, по переднему . фронту которых срабатывают формирователи 41 и 42. Сигналы с выходов формирователей 41 и 4р поступают через элемент ИЛИ 5 на синхронизирующие входы элементов блока 6 памяти. Элементы 61 и 62 памяти устанавливаются в единичное состояние. на", свидетельствующий о неисправности аккумуляторной батареи или ее неполном

Если же амплитуда пульсаций перенапряжений на выходе фильтра 2 превысит 70

В, то сработают все компараторы 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 8з "Нет контакта", свидетельствующий о потере контакта аккумуляторной батареи 9 с электроцепями нагрузки.

Таким образом, предлагаемый способ оценки состояния аккумуляторной батареи

1721 б70

Мюрямз а

"Игл в аююи

Составитель А. Мурашко

Техред М,Моргентал Корректор И. Муска

Редактор И. Иванова

Заказ 957 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 и ее подключения позволяет получить достоверную информацию. Способ ис-- пользует наиболее информативную низкочастотную .часть спектра пульсаций перенапряжений в цепях электрооборудования автомобиля. Из анализа исключаются в ысокоча статные составля ющие 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 реше-. ния, 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 изобретения

Способ контроля исправного состояния и подключения аккумуляторной батареи, используемой в автономной системе энергоснабжения, и реимущественно в

10 автомобиле, путем измерения пульсаций напряжения в магистральной сети электрооборудования в условиях коммутаций нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки состоя15 ния аккумуляторной батареи, из сигнала пульсаций напряжений отфильтровывают низкочастотные составляющие, величину которых сравнивают с пороговыми значениями напряжений допусковых интервалов и

20 судят об исправном состоянии аккумуляторной батареи и ее подключении по результатам сравнения.