SU1260867A1 - Device for measuring storage battery charge level and service life - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике. Может быть использовано при разработке устройств дл  изменени  электрической энергии аккумул торной батареи и ее ресурса. Цель изобретени  - повьппение точности измерени . Дл  достижени  поставленной цели в устройство, содержащее датчики тока 1 и напр жени  2, перемножитель 3, преобразователь 4 напр жени  в частоту, коммутатор 5, суммирующий счетчик 6, пересчетный блок 7, реверсивный счетчик 8, введены делитель 10 частоты и индикатор 11. Устройство позвол ет автоматически учитывать изменение КПД аккумул торной батареи в процессе ее эксплуатации , что приводит к повышению точности измерени  степени ее зар да. 1.п. ф-лы, 3 ил. S (Л Фиг. 1This invention relates to electrical measuring technology. It can be used in the development of devices for changing the electric energy of a battery and its resource. The purpose of the invention is to increase measurement accuracy. To achieve this goal, a device containing current sensors 1 and voltage 2, multiplier 3, voltage-to-frequency converter 4, switch 5, summing counter 6, counting unit 7, reversing counter 8, frequency divider 10 and indicator 11 are entered. Device allows you to automatically take into account the change in efficiency of the battery during its operation, which leads to an increase in the accuracy of measuring the degree of its charge. 1.p. f-ly, 3 ill. S (L Fig. 1

Description

Изобретение относитс  к электрозмерительной технике и может быть использовано при разработке устройств дл  измерени  электрической энергии аккумул торной батареи и ее ресурса, например электротрансп ортных машин, питающихс  от автономных источников тока.The invention relates to electrical measuring technology and can be used in the development of devices for measuring electrical energy of a battery and its life, for example, electric vehicles of oriental machines powered by autonomous current sources.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет учета изменени  КПД зар да аккумул торной бата- реи в процессе ее работы.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by taking into account the change in the efficiency of charge of the battery during its operation.

На фиг. 1 изображена структур 1а  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальна  схема коммутатора 5 на фиг, 3 - графики зави- симрсти изменени  КПД зар да аккумул торной батареи от отданной ею электрической энергии, причем крива  с( на этом графике соответствует глубине разр да батареи на 70%, о - на 80%, &- на 90% и г- на 100% соответственно .FIG. 1 shows the structures 1a diagram of the proposed device; in fig. 2 is a schematic diagram of the switch 5 in FIG. 3, the graphs of the dependence of the efficiency of charge of the battery on the electric power given by it, the curve c (in this graph corresponds to the depth of the battery by 70%, o by 80%, & - 90% and G- 100%, respectively.

Устройство дл  измерени  степени зар да и ресурса аккумул торной батареи содержит датчики тока 1 и напр жени  2, перемножитель З, преобразователь 4 напр жени  в частоту, коммутатор 5, суммирующий счетчик 6, пе- ресчетньй блок 7, реверсивньй счетчик 8 и индикатор 9, делитель 10 частоты и индикатор 11.The device for measuring the degree of charge and life of the battery contains current sensors 1 and voltage 2, multiplier 3, voltage-to-frequency converter 4, switch 5, summing counter 6, recalculation unit 7, reversible counter 8 and indicator 9, frequency divider 10 and indicator 11.

Входы перемножител  3 соединены с вькодами датчиков 1 и 2 соответст- венно, а выход через преобразователь 4 - с входом ком- утатора 5. Первый выход коммутатора 5 подключен к входам суммирующего счетчика 6 и пересчетного блока 7, а второй выход через делитель 10 - к первому входу реверсивного счетчика 8, второй вход которого соединен с выходом пересчетного блока 7, а выход - с входом индикатора 9. Выход сум:миру1о- щего счетчика 6 подключен к входу индикатора 11 и входу управлени  коэффи1щентом пересчета пересчетного блока 7.The inputs of the multiplier 3 are connected to the codes of sensors 1 and 2, respectively, and the output through converter 4 is connected to the input of commissator 5. The first output of switch 5 is connected to the inputs of summing counter 6 and scaling unit 7, and the second output through divider 10 is connected to the first input of the reversible counter 8, the second input of which is connected to the output of the scaling unit 7, and the output - to the input of the indicator 9. The output of the sum: world of the 1 meter 6 is connected to the input of the indicator 11 and the control input of the scaling factor of the recalculating unit 7.

На фиг. 1 изо бражен также вход щий в систему управлени  процессом зар да дешифратор 12, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика 8.FIG. 1 also shows a decoder 12 entering the charge process control system, the input of which is connected to the output of the reversible counter 8.

Коммутатор 5 содержит транзисторы 13 и 14, резисторы 15 и 16, включенные в эмиттерную и коллекторную цепи транзисторов 13 и 14 соответственно , диод 17 и резистор 18, включенные в цепь базы транзистора 13, стабилитрон 19 и диод 20, включенные в цепь базы транзистора 14,Switch 5 contains transistors 13 and 14, resistors 15 and 16 included in the emitter and collector circuits of transistors 13 and 14, respectively, diode 17 and resistor 18 included in the base circuit of transistor 13, Zener diode 19 and diode 20 included in the base circuit of transistor 14 ,

Преобразователь 4 напр жени  в частоту выполнен по схеме, обеспечивающей при положительном входном нап р жении импульсы на выходе положительной пол рности, а при отрицательном - отрицательной.The voltage-to-frequency converter 4 is made according to a scheme which provides, at a positive input voltage, pulses at the output of positive polarity, and at a negative voltage, negative.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При зар де аккумул торной батареи напр жение U. с выхода датчика 1 тока , имеющее положительную пол рность, поступает .на первый вход перемножител  3, на второй вход которого подаетс  напр жение U,j с выхода датчика 2 напр жени , имеющее также положительную пол рность. С выхода перемножи- тел  3 положитепьное напр жение U/, пропорциональное электрической мощности j т.е.When the battery is charged, the voltage U. from the output of current sensor 1, having a positive polarity, is fed to the first input of the multiplier 3, to the second input of which voltage U, j is supplied from the output of voltage sensor 2, also having a positive field rnit. From the output of the multipliers 3, the positive voltage U / is proportional to the electric power j i.

Uj 1-и , где I - ток в нагрузке; и - напр жение на зажимах батареи 5Uj 1-, where I - current in the load; and - voltage at battery terminals 5

k коэффициент пропорциональностиk coefficient of proportionality

поступает на вход преобразовател  4 напр жени  в частоту, на выходе которого частота f следовани  импульсов , пр мо пропорциональна величине входного напр жени  Uj,причем импульсы на выходе преобразовател  4 в ЭТОМ случае имеют положительную пол рность . Эти импульсы с частотой f поступают на вход коммутатора 5.is fed to the input of the converter 4 voltage to the frequency, at the output of which the frequency f of the pulse, is directly proportional to the input voltage Uj, and the pulses at the output of the converter 4 in this case have a positive polarity. These pulses with a frequency f are fed to the input of the switch 5.

При отсутствии импульсов на входе коммутатора 5 на его выходах устанав- ливаетс  напр жение, соответствующее уровню логической 1. При поступлении на его вход импульса поло ситель- ной пол рности открываютс  диод 17 и транзистор 13 (резистор 18 ограни- чивает ток в цепи база-эмиттер тран- эисЧора 13) и на первом выходе коммутатора 5 установитс  напр жение, соответствующее уровню логического О. При поступлении на вход коммута- тора импульса, отрицательной пол рности пробиваетс  стабилитрон 19, открываютс  диод 20 и транзистор 14 и на втором выходе коммутатора 5 устанавливаетс  напр жение, соответствующее уровню логического О.In the absence of pulses at the input of the switch 5, a voltage is set at its outputs, corresponding to the level of logic 1. When a pulse of polarity arrives at its input, diode 17 opens and transistor 13 (resistor 18 limits the current in the base circuit) Transistor emitter 13) and the first output of the switch 5 sets a voltage corresponding to the logic level O. When a pulse of negative polarity arrives at the switch input, the zener diode 19 is punched, the diode 20 and the transistor 14 are opened and at the second output 5 ommutatora set voltage corresponding to a logic level O.

С первого выхода коммутатора 5 импульсы частотой f поступают на вход делител  10 частоты, коэффици25From the first output of the switch 5, the pulses of frequency f are fed to the input of the frequency divider 10, a factor of 25

ент делени  которого равен К,. С выхода делител  10 импульсы частотой f f/Ki поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 8, а с его выхода - на вход индикатора 9, 5 который показывает степень зар да батареи, например, в процентахv При достижении заданного уровн  зар да срабатывает дешифратор 12,вход которого соединен с выходом реверсив- Ю кого счетчика 8, при этом выходной сигнал дешифратора поступает на управл ющий вход зар дного устройства и отключает его от аккумул торной батареи. 5the division of which is equal to K ,. From the output of divider 10, the pulses with frequency ff / Ki are fed to the summing input of the reversible counter 8, and from its output to the input of the indicator 9, 5 which indicates the charge level of the battery, for example, in percent v When the set charge level is reached, the decoder 12 is triggered, which is connected to the output of the reversing Yu counter 8, while the output signal of the decoder is fed to the control input of the charger and disconnects it from the battery. five

При разр де аккумул торной батареи напр жение с выхода датчика 1 тока имеет отрицательную пол рность, выходное напр жение перемножител  3 и импульсы с выхода преобразовател  4 напр жени  в частоту имеют также отрицательную пол рность, поэтому, эти импульсы по вл ютс  на втором выходе коммутатора 5 и соответственно на входе пересчетного блока 7, которьй имеет коэффициент пересчета авный Кр (отношение К /К и опедел ет КПД зар да батарей). С выхоа пересчетного блока 7 импульсы оступают на вычитающий вход ревер- сивного счетчика В, а с его выхода - на вход индикатора 9, причем в этом лучае индикатор 9 показывает оставуюс  энергию при разр де батареи в процентах от ее полного зар да. С 35 второго выхода коммутатора 5 импульы поступают также и на вход суммиующего счетчика 6, ас его выхода - на вход индикатора 11, который показывает общее количество электрй ческой 40 энергии, выделившейс  при разр де аккумул торной батареи в процессе ее эксплуатации, например в киловатт-часах , и по величине которой можно судить о ресурсе батареи.45When a battery is discharged, the voltage from the output of current sensor 1 has a negative polarity, the output voltage of multiplier 3 and the pulses from the output of voltage converter 4 are also negative polarity, so these pulses appear at the second output of the switch 5 and, correspondingly, at the input of the conversion unit 7, which has a conversion factor of avny Kp (K / K ratio and determines the efficiency of the battery charge). From the output of the recalculation unit 7, the pulses are delivered to the subtracting input of the reversing counter B, and from its output to the input of the indicator 9, and in this beam the indicator 9 shows the remaining energy when the battery is discharged as a percentage of its full charge. From the 35 second output of the switch 5, the pulses also arrive at the input of the summing counter 6, and its output goes to the input of the indicator 11, which shows the total amount of electric energy 40 released during the discharge of the battery during its operation, for example, in kilowatt hours, and the magnitude of which can be judged on battery life.45

В процессе эксплуатации аккумул торной батареи уменьшаетс  ее КПД зар да. Б зависимости от заданной степени разр да, аппроксимируем соответствующую кривую изменени  КПД за- 50 р да от энергии разр да и в зависимости от шага аппроксимации измен ем коэффициент делени  пересчетного блока 7 таким образом, чтобы отношение Кр/К, было равно текущему значению 55 КПД зар да. В данном случае, выбира  шаг аппроксимации, например 1000 кВт.ч и соедин   соответствуюDuring battery operation, its charging efficiency is reduced. Depending on the given degree of discharge, we approximate the corresponding curve of the change in efficiency over the 50-rd range of the discharge energy and, depending on the approximation step, change the division factor of the conversion unit 7 so that the ratio Kp / K is equal to the current value 55 Efficiency charge In this case, choose an approximation step, for example, 1000 kWh and connection

2525

5 - Ю 55 - S 5

35 й 40 4535 th 40 45

50 5550 55

щие цифровые вькоды счетчика 6 с соответствующими разр дами входа управлени  коэффициентом пересчета пересчетного блока 7, можно измен ть коэффициент пересчета этого блока,т.е. измен ть величину отношени  Кр/К согласно выбранной кривой на фиг. 3. Например, если выбрать коэффициент делени  делител  10 К, 100 и максимальный коэффициент пересчета блока 7 Кр 80 (при этом отношение Кр/К 80/100 0,8 равно начальному значению КПД зар да батареи), то можно измен ть отношение в пределах от 0,8 до О, т.е. можно измен ть это отношение в зависимости от изменени  КПД зар да батареи в процессе ее эксплуатации.The digital digits of the counter 6 with the corresponding bits of the input of the control of the conversion factor of the conversion unit 7 can change the conversion factor of this unit, i.e. change the Kp / K ratio according to the selected curve in FIG. 3. For example, if you select the divider ratio of 10 K, 100 and the maximum conversion factor of the 7 Kp 80 unit (the ratio Kp / K 80/100 0.8 is equal to the initial value of the battery charge efficiency), you can change the ratio within from 0.8 to O, i.e. this ratio can be changed depending on the change in the efficiency of the battery charge during its operation.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет автоматического учета изменени  КПД зар да аккумул торной батареи в процессе ее эксплуатации позвол ет более точно измер ть степень ее зар да.Thus, the proposed device, by automatically taking into account the change in the charging efficiency of a battery during its operation, allows one to more accurately measure the degree of its charge.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  степени зар да и ресурса аккумул торной батареи, содержащее датчики тока и напр жени , перемножитель, преобразователь напр жени  в частоту, коммутатор , пересчетный блок, суммирующий счетчик, реверсивный счетчик, индикатор, входы перемножител  соединены с выходами датчиков тока и нац- р жени  соответственно, а выход через преобразователь напр жени  в частоту - с входом коммутатора, первый выход которого подключен к входу суммирующего счетчика, а второй выход - к первому входу реверсивного счетчика , выход которого соединен с входом индикатора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  за счет учета изменени  КПД зар да аккумул торной батареи в процессе ее работы, в него введен дополнительный индикатор, вход которого соединен с выходом суммирующего счетчика , вход пересчетного блока подключен к первому выходу коммутатора, вход управлени  коэффициентом пересчета - к выходу суммирующего счетчика , а выход - к второму входу реверсивного счетчика.1. A device for measuring the degree of charge and life of a battery containing current and voltage sensors, a multiplier, a voltage-to-frequency converter, a switch, a counting unit, a summing counter, a reversing counter, an indicator, the multiplier inputs, and respectively, and the output through the voltage to frequency converter with the input of the switch, the first output of which is connected to the input of the summing counter, and the second output to the first input of the reversible counter, the output to The latter is connected to the indicator input, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy by taking into account the change in the charging efficiency of the battery during its operation, an additional indicator is introduced into it, the input of which is connected to the output of the summing counter, the first output of the switch, the input of the control of the conversion factor to the output of the sum counter, and the output to the second input of the reversible counter. 2. Устройство по п. 1, о т л и- чающеес  тем, что второй вы51260867б2. The device according to claim 1, which is based on the fact that the second is 51260867b ход коммутатора соединен с первым дополнительно введ(-.нньтй делитель маг входом реверсивного счетчика через тоты.the switch stroke is connected to the first one by addition (- .nnyy divisor mage reversible counter input via tots. /7Г8/ 7G8 ЙходYhod -- Г9 гоG9 th Редактор А.РенинEditor A.Renin то20003000to20003000 срие.зЭр,н$т.чsri.eZer, n $ t.ch Составитель С.КабиковCompiled by S. Kabikov Техред А.Кравчук Корректор Л.ПилипенкоTehred A. Kravchuk Proofreader L. Pilipenko /7е/} б/ / б//год/ 7e /} b / b // year Заказ 5225/45Тираж 728ПодписноеOrder 5225/45 Draw 728 Subscription ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушскд  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushskd nab. 4/5 Г1роизводственно-поли1 рафическое предпри тие, г.Ужгород, ул .Проектна , 4..Production and Polygraphic Enterprise, Uzhgorod, Proektna St., 4 ..