Установка для электрических испытаний аккумуляторных батарей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<111 736226

4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0 1.02.78 (21 } 2578413/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Н 01 М 10/48

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и откр ыти й

Опубликовано 250580. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 280580 (53) уРу 821. 355.1 (088. 8) Д, Г, Белов, С. В,Медведников, И, Т. Перекопский и Т.М.Шупило (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5 4) УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к устройствам для электрических испытаний химических батарей аккумуляторов и может быть использовано в тех случаях, когда необходимо определение их электрических характеристик.

Использованию аккумуляторных батарей (AS) в качестве источника электропитания различных изделий предшест. вуют, как правило, испытания АБ по всей области. возможных условий и ре- . жимов работы, Пель этих испытаний, в основном, 15 сводится к более полному определению эксплуатационных характеристик АБ, таких как, например, отдача по емкости, энергетический КПД диапазон рабочих напряжений, ресурс и 2Q др. и подтверждению Возможности ее применения в заданных условиях и режимах работы.

Наиболее характерным режимом работы АВ при ее использовании в сос- 25 таве различных автономных систем электропитания является буферный режим, характеризующийся многократными зарядно-разрядными циклами, которйе,в подавляющем большинстве слу- З() чаев, проводятся на различных уровнях з аряжен ности батареи, При этом во многих системах электропитания циклирование АБ производится дозированным по величине и изменяющимся в процессе эксплуатации количеством электроэнергии, сообщаемой на заряде снимаемый на разряде, и без стабилизации заряднЫх и разрядных токов, Такой режим характерен для систем с AS которые используют в качестве первичного источника электроэнергии периодически работающий генератор ограниченной мощности (например, генератор на основе периодически освешае-! мях полупроводниковых фотопреобразователей) и снабжают потребителей с неизменной величиной потребляемой мощности (например, электронная аппаРатура с высокоэффективными ключевыми стабилизаторами напряжения на входе) . достоверность результатов испытаний в значительной мере определяется степенью приближения условий и режимов проводимых испытаний к оеальным условиям и режимам эксплуатации AE поэтому одной из основных задач является разработка такого устройства для испытаний АБ, которое наиболее

736226 полно имитировало бы ее реальные условия и режимы э ксплуат ации и было бы достаточно простым в изготовлении и эксплуатации.

Известны стенды для электрических испытаний АБ,содержащие зарядное устройство, эквивалент нагрузок, блоки управления и регулирования, устройстно контроля и регистрации, программно-временное устройство и пульт оператора, объединенные кабельной сетью в общую схему,. обеспечивающую их совНиклирование АБ в заданных режимах на известных стендах обеспечивается либо по управляющим датчикам конечного зарядного и разрядного напряжений, настроенных на определенные уровни срабатывания f 2), либо по реверсивному счетчику ампер-часон, включенному в контур управления зарядно-разрядными режимами и измеряющему количество электричества, сообщаемое АБ на заряде и снимаемое с нее на разряде (3), либо по определенной временной программе, задаваемой программно-временным устройством, которое через наперед заданные интервалы времени осуществляет необходимые изменения режима циклиоования (4),либо по определенной комбинации перечисленных выше управляющих функциональных у=-:— лов.

Измерение электрических характерчстик АБ в известных стендах осуществляется соответствующими устройствами контроля и регистрации, причем, определение количества электроэнергии, сообщаемой АБ на заряде

30 или снимаемой на разряде, производится или по методу вольтметр-амперметр40 время, или по показаниям счетчика ампер-часов и вольтметра.

Недостатки известных стендов для электрических испытаний AS заключаются в том, что, во-перных, они не позволяют организовать автоматическос циклирование батарей на различных уровнях заряженности по наперед. заданному количеству электроэнергии, сообщаемому на заряде и снимаемому на разряде (с целью приближения испытаний к реальным условиям применения AS), так как не содержат необходимых измерителей в контуре анто50 матического управления зарядно-разрядными циклами; во-вторых, определение электрйческих характеристик, таких как энергетический КПД, трудоемко н низкой точности, ввиду необходимости достаточно частых синхронных измерений нескольких параметров и последующей обработки полученной Информации (обычно графо-аналитическим методом).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стенд для местную работу в требуемых режимах (1) . оцен ки э ксплуат ационных характери стик аккумуляторной батареи f 5), Стенд содержит зарядное устройство (имми т атор солнечной бат ареи фотопреобразователей) и эквивалент нагрузок, обеспечивающие встроенными широ коди апазон ными регул ятор ами c T абилизацию токов заряда и разряда

АБ на дискретных уровнях, задаваемых программным устройством, автомат регулирования и защиты, переключающий АБ с заряда на разряд и обратно и реализующий ее защиту по сигналам ограничителей заряда и разряда, пульт оператора для заданий режимов циклирования и управления процессом испытаний AS и устройство контроля и регистрации, измеряющее и регистрирующее значения зарядных и разрядных токов и напряжений при циклировании

АБ, а также температуру, давление и напряжение отдельных аккумуляторов батареи.

Основным недостатком этого стенда является невозможность циклирования

АБ по наперед заданному количеству электроэнергии для достоверного определения ее характеристик при использовании н таких характерных режимах, . как, например, повторяющиеся на раз— личных уровнях заряженности заряды от источника ограниченной производительности и разряды на нагрузку с постоянной величиной потребляемой мощности. Это объясняется тем, что, во-первых не учитывается имеющая место существенная зависимость токов заряда и разряда AS от величины напряжения на ней, в связи с чем переключение с заряда на разряд и обратно прои сходит в моменты времени, отличные от тех, когда AS будет сообщено или снято наперед заданное количество электроэнергии, а но-вторых, стабилизация токовых режимов, применяемая в этом стенде, неизбежно приводит к недостоверному определению хаоакт еристик АБ при ее использовании без стабилизации токов. Кроме того, к недостаткам этого стенда относится низкая точность и невозможность автоматиз алии процесса определения энергетических характеристик испытуемой

AS.

Белью предлагаемого изобретения является обеспечение автоматизации процесса электрических испытаний аккумуляторйых батарей на различных .режимах и уровнях заряженности с ,управлением по количеству электроэнергии, сообщаемой АБ на заряде и снимаемой с нее на разряде, и обеспечение получения более полной и достоверной информации о ее эксплуатационных характеристиках более простыми средствами.

Цель достигается тем, что в состав стенда, содержащего зарядное устройство, эквивалент нагрузок, 736226 автомат регулирования и защиты, устройство контроля и регистрации и пульт оператора, введены два счетчика электроэнергии с соответствующими им датчиками тока и напряжения, причем один из датчиков тока включен в зарядную цепь используемой АБ, 5 второй — в ее разрядную цепь, а дат-, чики напряжения подключены к АБ. Сое- динением управляющих выходов и обнуляющих входов каждого из счетчиков электроэнергии с соответствующими !

О входами и выходами автомата регулирования и защиты, и подключением установочных входов счетчиков к пульту оператора достигается работа. счетчиков в управляющем контуре стенда, т.е, 15 обеспечивается автоматическое (по сигналам счетчиков) циклирование испытуемой АБ на различную глубину и на различных уровнях заряженности, в том числе и в таком характерном режи- 2() ме, как заряд или разряд повторяющимися (чередующимися) дозированннми (по количеству электроэнергии ) з арядноразрядными или разрядно-зарядными циклами с различным соотношением 24 сообщаемого на заряде „(дХ ). и снимаемого на разряде (аИ ) количества электроэнергии, удовлетворяющих одному из следующих условий:. ь% Ый- для заряда AS характерЪ Р ным режимом; ь ц — для разряда AS. харакР 3 терным режимом.

Соединением счетных выходов каждого из счетчиков электроэнергии с

35 устройством контроля и регистрации достигается работа счетчиков в-информационном контуре стенда, т,е. обеспечивается повышение точности и автоматизации процесса измерения э нергетических характеристик испы- 40 туемой АБ .

На черт еже при в едена структурн ая схема стенда для электрических испы-. танийй аккумуляторных бат ар ей .

Предлагаемый стенд состоит из 45 зарядного устройства и эквивалента

2 нагрузок, .соединенных между собой с испытуемой батареей 3 через автомат

4 регулирования и зашиты, датчика 5 тока в цепи заряда и датчика 6 тока в цепи разряда батареи 3, двух датчиков .7 и 8 напряжения, измерительные входы которых соединены с испытуемой батареей 3, двух счетчиков 9 и 10 электроэнергии, счетные входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков 5.,6 тока и датчиков

7 и 8 напряжения, обнуляюшие входы и управляющие выходы подключены к соответствующим выходам и входам автомата 4 регулирования и защиты, 40 а установочные входы — к пульту 11 оператора, которнй, в свою очередь,. соединен с соответствующими входами зарядного устройства 1, эквивалента

2 нагрузок и автомата 4 регулирования 65 и защиты, а также устройства 12 контроля и регистрации, соединенного с соответствующими информационными выходами з ар ядного. устройства 1„э квивалента 2 нагрузок, счетчиков 9, 10 электроэнергии и пульта 11 оператора.

Работа предлагаемого стенда для электрических испытаний аккумуляторных батарей осуществляется следующим образом..

Пусть, например, необходимо провести автоматическое циклирование

AS на различных уровнях заряженности следующим режимом (по следующей программе): заряд до определенного уровня (например до срабатывания ограничителя полного заряда) повторяющимися частичными зарядно-разрядными циклами, дозированными по количеству электроэнергии, сообщаемой на заряде

Ьъ, и снимаемой на разряде лФр, и удовлетворяющими условию л И > ь 4(p, и последующий разряд до определенного уровня (например до срабатывания ограничителя полного разряда), При этом необходимо определить энергетические характеристики испытуемой АБ.

Перед началом циклирования АБ с пульта оператора 11 производится задание для счетчиков 9 и 10 (путем подачи сигналов на их установочные входы) требуемых уровней их срабатывания (AW> для.. считчика 9 и ьИР для счетчйка 10), подготовка зарядного устройства 1 и эквивалента 2 нагрузок для реализации им заданных режимов заряда и разряда,,а также других устройств стенда к предстоящим испытаниям.

Испытания АБ начинаются с момента подачи с пульта 11 оператора на автомат 4 регулирования и зашиты команды для подключения зарядного устройства 1 k испытуемой АБ 3 (замыкание зарядной-цепи), С.этого момента начинается заряд AS 3, в ходе которого датчик 5 тока и датчик 7 напряжения измеряют ток заряда и наггояжение АБ, а счетчик 9 электроэнергии по сигналам этих датчиков. определяет количество электроэнергии, поступающей íà AS 3. В момент времени, когда показания счетчика 9 станут равными ьЫ он выдает управляющий .сигнал на автОмат 4 регулирования и защиты, который осуществляет прекращение заряда АБ 3 (например, отключением цепи заряда, выдачу сигнала на обнуляющий вход- счетчика 10 (подготовка счетчика к. предстоящему частичному разряду, подключение цепи разряда АБ 3 на эквивалент 2 нагрузок.

С этого момента времени происходит разряд АБ 3, в ходе которого датчики

6 тока и датчик 8 напряжения измеряют ток разряда и напряжение AS 3, а счетчик 10 электроэнергии по сиг736226 налам этих датчиков определяет количество электроэнергии, снимаемой с батареи. В момент времени, когда .показания счетчика 10 станут равными л 4IР, он выдает управляющий сигнал .на автомат 4 регулирования и защиты, который по этому сигналу производит прекращение разряда AH 3 (например, отключением цепи разряда); выдачу сигнала на обнуляющий вход счетчика 9(подготовка счетчика к предстоящему частичному заряду, т. е, сброс показ аний счетчика, полученных на предыдущем заряде), подкл7счение цепи заряда АБ 3 к зарядному устройству

1 °

Поскольку это состояние стенда соответствует начальному моменту испытаний, то описанные выше частичные зарядно-Оазрядные циклы с заданным соотношением количества электроэнергии, сообщаемой на заряде и снимаемой на разряде, повторяются до момента срабатывания ограничителя полного заряда, сигнал которого .поступает на автомат 4 регулирования и защиты для включения на разряд

АБ 3, разряда до срабатывания ограничителя полного разряда и послецующего окончания испытаний АБ заданным

Характерным режимом. В ходе циклирования AB информация О количестве электроэнергии, сообщенной батарее при.ее зарядах и снятой при ее разрядах,определяемая соогветствекно счетчиками 9 и 10, поступает со счетных выходов этих счетчиков на.устройство

12 контроля и регистрации, что позволяет определить без каких-либс дополнительных измерений энергетические характеристики испытуемой АБ.

Например, для определения энергетического КПД AE достаточно вычислить отношение показаний счетчиков 10 и 9, которые зафиксированы в устройстве

12 контроля и регистрации.

Использование предлагаемого стенда для электрических испытаний аккумуляторных батарей обеспечивает в сравнении с известными стендами следующие преимущества: более достоверное определение эксплуатационных характеристик, АБ с меньшими затратами (за счет более точного приближения режимов испытаний АБ к реальным режимам ее работы более простыми средствами); реализуется автоматизация как процесса испытаний,так и измерений эксплуатационных характеристик аккумуляторных батарей при их многократном циклировании на различных уровнях заряженности с управлением по количеству электроэнергии, сообщаемой на зарядах и снимаемой на разрядна испытуемой АБ;; исключаетбя необходимость в широкодиапазонных стабилизаторах тока и гибких программно-временных устройствах; значительно упрощается перестройка режимов испытаний АБ, так как изменение уровня и глубины циклировакия в предлагаемом стенде о суще ст вл яет с я подачей сигнала на установочные входы счетчика электроэнергии, в то время как в известном это требует 7:=ðå-стрОЙ 7;и прОграммкОГО устрОй ст за которая сопряжена с выполнением большого количества операций и требует высокой квали,17Hкации Обслуживающего персон ала, Электрические испытания батарей

22 НКГК-ЗЗСА, проведенные на опытном образце предлагаемого стенда, подтвер— дили высокую автоматизацию процесса испытаний и достоверность результатов определения энергетических: характеристик испытуемой батареи, простоту перестройки режимов H OBhi T BIIHA . сравнителько меньшие затраты на из— готовление и эксплуатацию стенда. фор7"г ла изобретения

Установка для электрических испытанийй ак ку мул я торных бат ар ей, содержащая з арядкое устройство и экви— валент нагрузок, соединенные между собой и через автомат регулирования и з ащиты с клеммами для годключеки я испытуемых батарей, устройство конт— роля и регистрации и пульт оператора, подключенные к зарядному устройству и эквиваленту нагрузок, о т л и ч ан7 щ а я с я тем, что, с целью обеспечения получения более полной и достоверной информации о характеристиках испытуемых батаг7ей и угроше-кия процесса испыта-:Hé, в него введено два с етчика электроэнергии, управляю.гие вь7хо,гд и обкуляющие вхОды каждого из которых соединены с соответствующими входами и вь7ходами автомата регулирования и защиты, установочные входы подключекы к пульту оператора, а счетные вь7хо7Г7 — к устройству контроля и регистрации, два датчика тока и два датчика напряжения, выходы которых IIorrêëþ÷åHû к соответствующим счетным входам упомянутых счетчиков, причем, измерительные входГ7 Одкого из датчиков тока включены в зарядную цепь испытуемой батареи, другого — в ее разрядную цепь,Y а измерительные входы каждого из датчиков напряжения соединены с испытуемой батареей, Источники информации, принятые во внимакие-при экспертизе

1, Сборник работ по химическим источникам тока, вып.3, 1968, Энергия, с,320-344.

60 2, Авторское свидетельство СССР

Р 520667, Н 02 7 7/12, 1975.

3, Патент С777А 9 3421067, кл.320—

:14, 1969, 4. Патент С771А Р 3947743, кл.320—

65 -2, 1976 r.

73622 б

Составитель И. Найдина

Редактор М.Ликович Техред H.Асталощ Корректор Г.Назарова

Заказ 2279/8 Тираж 844 Подписное

I1HHHIIH Государственного комитета ССС> по делам изобретений и откритий

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

Филиал ППП Патент, г.уагород, ул.Проектная,4

5. Breeskin S.О. Power System . naluator oper at iona l character is.1св "Energy.7Þ. 41егвос. Епегду

Convers Eng,Conf Proc.Las.vegas.

Nev. 1970, vole " Hisdale, if . 1922, 5440-5/45, англ, (прототип) .

Установка для электрических испытаний аккумуляторных батарей Установка для электрических испытаний аккумуляторных батарей Установка для электрических испытаний аккумуляторных батарей Установка для электрических испытаний аккумуляторных батарей Установка для электрических испытаний аккумуляторных батарей 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контролю электрических параметров аккумуляторных источников питания как отдельных аккумуляторов, так и батарей

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве электрохимических элементов с индикатором состояния заряда

Изобретение относится к области космической электротехники и может быть использовано при проведении ресурсных испытаний оборудования ИСЗ, в частности аккумуляторных батарей (АБ)

Изобретение относится к гальваническому элементу и встроенному индикатору состояния заряда

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при испытании и эксплуатации ХИТ, применяемых в системах автономного электроснабжения

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано на предприятиях по производству химических источников тока (ХИТ) при проведении контроля качества их изготовления

Изобретение относится к метке со встроенным тестером состояния работы электрохимического элемента

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на автономных объектах, в электротранспорте, использующем в качестве источника энергии аккумуляторные батареи
Наверх