RU2025836C1

RU2025836C1 - Device to test storage battery

Info

Publication number: RU2025836C1
Application number: SU925034602A
Authority: RU
Inventors: Абрам Ильич Гольдштейн; Роберт Вольдемарович Рейнгардт; Виктор Иванович Федотов; Валерий Павлович Феоктистов
Original assignee: Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device to test storage battery includes capacitor and choke connected to input terminals of device with the aid of commutating element and voltmeter with diode shunting network of choke and commutating element placed in series. Capacitor is charged from storage battery through choke. On completion of charge process voltmeter shows difference of voltages of capacitor and storage battery which depends on internal resistance of battery. If voltmeter readings are smaller than permissible value determined in advance storage battery is rejected. EFFECT: enhanced efficiency of testing of storage batteries. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для оперативного диагностического контроля аккумуляторных батарей на транспортных средствах, например на пассажирских вагонах. The invention relates to electrical engineering and can be used for operational diagnostic monitoring of batteries in vehicles, for example, passenger cars.

Известно устройство для контроля аккумуляторной батареи на вагоне при помощи вольтметра, подключаемого к выходным клеммам батареи (общий контроль) или к клеммам каждого элемента (поэлементный контроль) [1]. A device for monitoring the battery on the car using a voltmeter connected to the output terminals of the battery (general control) or to the terminals of each element (element-wise control) [1].

Однако контроль батареи по направлению при определенном значении тока, например при номинальном токе бортового источника, является малоинформативным, поскольку величина напряжения зависит от многих факторов. However, monitoring the battery in the direction at a certain current value, for example, at the rated current of the on-board source, is uninformative, since the magnitude of the voltage depends on many factors.

Известно устройство для контроля аккумуляторной батареи, содержащее калиброванную нагрузку и вольтметр, подключенные к батарее при помощи коммутационного элемента [2]. A device for monitoring a battery containing a calibrated load and a voltmeter connected to the battery using a switching element [2].

Устройство позволяет при изменении нагрузки определить несколько точек внешней характеристики и соответственно вычислить диагностические характеристики (емкость, внутреннее сопротивление и др.), но реализация этого устройства для контроля мощных батарей вагонов (напряжение 110 В) требует применения резисторов с номинальной мощностью 100 Вт и выше. Кроме того, для определения внутреннего сопротивления необходимо выполнить несколько замеров и произвести вычисления, что затрудняет оперативный контроль батареи на техническом осмотре вагона. The device allows, when the load changes, to determine several points of the external characteristic and, accordingly, calculate the diagnostic characteristics (capacity, internal resistance, etc.), but the implementation of this device for monitoring powerful wagon batteries (voltage 110 V) requires the use of resistors with a rated power of 100 W and above. In addition, to determine the internal resistance, it is necessary to perform several measurements and make calculations, which complicates the operational control of the battery during the technical inspection of the car.

В качестве прототипа принято устройство для контроля аккумуляторной батареи, содержащее калиброванную нагрузку, конденсатор, вольтметр и коммутационный элемент, причем конденсатор соединен с аккумуляторной батареей посредством коммутационного элемента [3]. As a prototype, a device for monitoring a battery containing a calibrated load, a capacitor, a voltmeter and a switching element is adopted, the capacitor being connected to the battery by means of a switching element [3].

Однако известное устройство достаточно сложно по своей структуре и в эксплуатации. However, the known device is quite complicated in its structure and operation.

Цель изобретения - упрощение устройства и ускорение процесса контроля. The purpose of the invention is to simplify the device and speed up the control process.

Цель достигается тем, что в устройство введен дроссель, включенный последовательно с коммутационным элементом, причем цепочка из коммутационного элемента и дросселя шунтирована вольтметром, а последовательно в цепь вольтметра включен диод. The goal is achieved by the fact that a choke is inserted into the device, connected in series with the switching element, the chain of the switching element and the inductor being shunted by a voltmeter, and a diode connected in series to the voltmeter circuit.

На фиг.1 дана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - схема замещения для расчета процесса заряда конденсатора; на фиг.3 - диаграмма процесса заряда. Figure 1 is a circuit diagram of a device; figure 2 is an equivalent circuit for calculating the process of charging a capacitor; figure 3 is a diagram of the charge process.

Устройство 1 (фиг.1) предназначено для контроля батареи 2 и выполняется встроенным в диагностический пульт вагона. Оно содержит конденсатор 3 большой емкости (10-20 мФ), который через дроссель 4 и тиристор 5 подключен к батарее 2. В цепь управляющего электрода тиристора включены кнопка 6 и резистор 7. Между клеммами "+" батареи 2 и конденсатора 3 включен вольтметр 8 с диодом 9. The device 1 (Fig. 1) is designed to control the battery 2 and is built into the diagnostic console of the car. It contains a large capacitor 3 (10-20 mF), which is connected to the battery 2 through the inductor 4 and the thyristor 5. A button 6 and a resistor 7 are connected to the thyristor control electrode circuit. A voltmeter 8 is connected between the + terminals of the battery 2 and the capacitor 3. with diode 9.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Пусть в исходном состоянии конденсатор 3 разряжен, тиристор 5 выключен. При нажатии кнопки 6 происходит включение тиристора 5 по управляющему электроду (момент t*=0 на фиг.3) и образуется контур батарея 2 - дроссель 4 - конденсатор 3, в котором протекает ток
i =

e^-δt sinω_ot ;; где δ =

; ω_o=

, а напряжение на конденсаторе изменяется по закону
U_C =

e^-δt sin (ω_ot+Ψ), где
Ψ = arctg

Все обозначения даны на фиг.2, а характер процесса i(t*) и U_C(t) показан на фиг.3 в функции относительного времени t*=100t/Т, где Т - длительность полуволны заряда конденсатора 3, причем
T ≈

Рассматриваемый процесс заряда протекает под влиянием величины внутреннего сопротивления батареи R, которое в эксплуатационных условиях может меняться в широких пределах в зависимости от процессов старения батареи, качества электролита, плотности переходных соединений, степени заряженности батареи. В качестве примера на фиг.3 дана диаграмма заряда для двух вариантов: хорошо заряженная батарея с малым внутренним сопротивлением R (*) и хорошо заряженная батарея с большим внутренним сопротивлением R ( * *).Suppose that in the initial state, the capacitor 3 is discharged, the thyristor 5 is turned off. When button 6 is pressed, the thyristor 5 is turned on by the control electrode (moment t * = 0 in Fig. 3) and a battery 2 circuit is formed - inductor 4 - capacitor 3, in which current flows
i =

e- ^δt sinω _o t ;; where δ =

; ω _o =

, and the voltage across the capacitor changes according to the law
U _C =

e- ^δt sin (ω _o t + Ψ), where
Ψ = arctg

All designations are given in figure 2, and the nature of the process i (t *) and U _C (t) is shown in figure 3 as a function of relative time t * = 100t / T, where T is the duration of the half-wave of the charge of the capacitor 3, and
T ≈

The considered charge process proceeds under the influence of the internal resistance of the battery R, which under operating conditions can vary widely depending on the aging process of the battery, the quality of the electrolyte, the density of the transition compounds, and the degree of charge of the battery. As an example, FIG. 3 shows a charge diagram for two options: a well-charged battery with a small internal resistance R (*) and a well-charged battery with a large internal resistance R (* *).

По окончании процесса заряда, т.е. после момента t*=100%, вольтметр 8 показывал разницу напряжений конденсатора и батареи, т.е. превышение напряжения на конденсаторе над напряжением батареи. Эта величина мало зависит от абсолютного значения напряжения батареи, но существенно зависит от ее внутреннего сопротивления, т.е. от наклона внешней характеристики. At the end of the charge process, i.e. after the moment t * = 100%, voltmeter 8 showed the voltage difference between the capacitor and the battery, i.e. excess voltage on the capacitor over the battery voltage. This value is little dependent on the absolute value of the battery voltage, but substantially depends on its internal resistance, i.e. from the slope of the external characteristic.

Предварительно на основе результатов испытаний батарей с разным внутренним сопротивлением устанавливают допусковое значение показания вольтметра U_8доп. Тогда при превышении этого значения батарея 2 считается исправной, а при U₈<U_8доп бракуется.Preliminarily, based on the test results of batteries with different internal resistance, the tolerance value of the voltmeter U _{8dop is set} . Then, when this value is exceeded, battery 2 is considered to be serviceable, and if U ₈ <U _8, then _{additional is} rejected.

Визуальный съем показания вольтметра 8 не вызывает затруднений, потому что его заряд происходит постепенно и стрелка приближается к установившемуся значению U₈ без колебаний. Разряд конденсатора 3 после момента t*=100% происходит через собственное сопротивление вольтметра 8, т.е. достаточно медленно, что позволяет нормально считать показание вольтметра.Visual readout of the voltmeter 8 is not difficult, because its charge is gradual and the arrow approaches the steady-state value of U ₈ without hesitation. The discharge of the capacitor 3 after the moment t * = 100% occurs through the intrinsic resistance of the voltmeter 8, i.e. slowly enough, which allows you to normally read the voltmeter.

Технико-экономическая эффективность предложения определяется упрощением устройства контроля, быстротой замера и возвратом значительной части энергии конденсатора 3 в батарею 2. The technical and economic efficiency of the proposal is determined by the simplification of the control device, the speed of measurement and the return of a significant part of the energy of the capacitor 3 to the battery 2.

Claims

A DEVICE FOR CONTROL OF A BATTERY BATTERY comprising a calibrated load, a capacitor, a voltmeter and a switching element, the capacitor being connected to the storage battery via a switching element, characterized in that, in order to simplify the device and accelerate control, an additional inductor is connected in series with the switching element, moreover, the chain of the switching element and the inductor is shunted by a voltmeter, and a diode is connected in series to the voltmeter circuit.