RU2251764C2 - Electrical energy storage cell - Google Patents

Electrical energy storage cell Download PDF

Info

Publication number
RU2251764C2
RU2251764C2 RU2002122451/09A RU2002122451A RU2251764C2 RU 2251764 C2 RU2251764 C2 RU 2251764C2 RU 2002122451/09 A RU2002122451/09 A RU 2002122451/09A RU 2002122451 A RU2002122451 A RU 2002122451A RU 2251764 C2 RU2251764 C2 RU 2251764C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
battery
battery according
electrolyte
processor
Prior art date
Application number
RU2002122451/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002122451A (en
Inventor
Владимир Юрьевич Радионов (UA)
Владимир Юрьевич РАДИОНОВ
Николай Викторович Сабалаев (UA)
Николай Викторович САБАЛАЕВ
Original Assignee
Владимир Юрьевич РАДИОНОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Юрьевич РАДИОНОВ filed Critical Владимир Юрьевич РАДИОНОВ
Publication of RU2002122451A publication Critical patent/RU2002122451A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2251764C2 publication Critical patent/RU2251764C2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering; production of storage batteries primarily for vehicles but also for other industries.
SUBSTANCE: proposed storage cell has case in the form of jar with lid accommodating plates at least partially immersed in electrolyte and connected to pole terminals brought out through case lid, and at least one sensor responding to cell parameters that generates electric signals and has its output connected to input of processor whose output is connected to cell parameters display. Storage cell has one or more various sensors such as cell state-of-charge sensor, cell terminal voltage sensor, motor-car supply voltage sensor, sensor responding to voltage drop during engine starting, engine starts sensor, operating hours sensor, electrolyte specific gravity sensor, electrolyte level sensor, electrolyte temperature sensor, cell internal resistance sensor, and others. Storage cell incorporates provision for automatic measurement and digital or any other display of its most important basic parameters directly on cell proper and also on operator's or driver's workstation.
EFFECT: ability of automatic measurement and display of storage cell basic parameters.
19 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к электрическим аккумуляторам, и может быть использовано при производстве аккумуляторных батарей различного назначения. Преимущественное, но не исключительное, применение изобретение найдет в производстве автомобильных аккумуляторов, которые имеют массовое применение, но квалифицированное обслуживание проходят лишь периодически, в основном реже одного раза в год. Поскольку владельцы автомобилей обычно не имеют навыков профессионального обслуживания аккумуляторов и необходимого для этого оборудования, то большинство автомобильных аккумуляторных батарей обслуживаются только при очередном техническом обслуживании автомобиля, т.е. один раз в 1-2 года. В то же время каждый владелец автомобиля заинтересован в безотказной работе автомобиля, которая, в свою очередь, зависит от состояния аккумулятора. Кроме того, для многих владельцев автомобилей, особенно в странах с развивающейся экономикой, стоимость аккумуляторной батареи составляет заметную долю бюджета среднестатистической семьи, поэтому такие пользователи крайне заинтересованы в максимальном продлении срока службы аккумуляторной батареи. При этом известно, что срок службы аккумуляторной батареи определяющим образом зависит от своевременности ее обслуживания и исключения ее эксплуатации в критических состояниях, таких как пониженный уровень электролита, переразряд, повышенная рабочая температура, повышенное внутреннее сопротивление аккумулятора и ряд других. Однако современные конструкции автомобильных аккумуляторных батарей не предусматривают возможности постоянного контроля непосредственно в процессе эксплуатации жизненно важных для батареи параметров. Исключение составляют некоторые модели аккумуляторных батарей, в которых имеется возможность визуального контроля уровня электролита и уровня заряженности батареи. Обычный аккумулятор электрической энергии содержит корпус в виде емкости с крышкой, в котором размещены электроды, полностью или частично погруженные в электролит и соединенные с полюсными клеммами, выведенными через крышку корпуса (см., например, патент США №4752543, 1988 и др.). Некоторые автомобильные аккумуляторы снабжены встроенными зарядными устройствами, которые позволяют производить подзарядку аккумулятора непосредственно на месте установки в автомобиле или отдельно от автомобиля, но во всяком случае без применения внешнего зарядного устройства (см., например, патент США №5146148, 1992, патент США №5510694, 1996 и др.). Встроенные зарядные устройства в таких аккумуляторах размещены, как правило, в крышке корпуса аккумулятора. Крышка корпуса аккумулятора обычно выполняется в виде рельефной пластины, контур которой плотно прилегает к стенкам емкости в их верхней части. Сверху крышку заливают мастикой, стойкой к агрессивной среде электролита, который заполняет емкость. Для предохранения мастики от механических или климатических повреждений ее сверху закрывают дополнительной крышкой (см. патент Российской Федерации №2169414, 2001 г.).The invention relates to the electrical industry, namely to electric batteries, and can be used in the manufacture of batteries for various purposes. The invention will find predominant, but not exclusive, application in the production of automobile batteries, which are of widespread use, but qualified servicing is carried out only periodically, mainly less than once a year. Since car owners usually do not have the skills of professional battery maintenance and the equipment necessary for this, most automotive batteries are only serviced during the next vehicle maintenance, i.e. once every 1-2 years. At the same time, every car owner is interested in the uptime of the car, which, in turn, depends on the state of the battery. In addition, for many car owners, especially in countries with developing economies, the cost of the battery is a significant share of the budget of the average family, so such users are extremely interested in maximizing the battery life. It is known that the battery service life depends critically on the timeliness of its maintenance and the exclusion of its operation in critical conditions, such as low electrolyte level, overdischarge, increased operating temperature, increased internal resistance of the battery, and a number of others. However, modern designs of automotive batteries do not provide for continuous monitoring directly during operation of parameters vital to the battery. An exception is some battery models that have the ability to visually control the electrolyte level and battery charge level. A conventional electric energy accumulator comprises a housing in the form of a container with a lid, in which electrodes are placed, fully or partially immersed in the electrolyte and connected to the pole terminals output through the housing lid (see, for example, US patent No. 4752543, 1988, etc.). Some car batteries are equipped with built-in chargers that allow you to recharge the battery directly at the installation site in the car or separately from the car, but in any case without the use of an external charger (see, for example, US patent No. 5146148, 1992, US patent No. 5510694 , 1996 and others). Built-in chargers in such batteries are usually located in the battery cover. The battery cover is usually made in the form of a relief plate, the contour of which fits snugly against the walls of the tank in their upper part. From above, the lid is poured with mastic resistant to the aggressive environment of the electrolyte, which fills the tank. To protect the mastic from mechanical or climatic damages, it is covered with an additional cover on top (see the patent of the Russian Federation No. 2164414, 2001).

Для надежной работы аккумулятора требуется, чтобы определенные его параметры находились в допустимых пределах. К таким параметрам относятся:For reliable battery operation, it is required that certain of its parameters are within acceptable limits. These parameters include:

- степень заряженности аккумулятора;- the degree of charge of the battery;

- напряжение на полюсных клеммах аккумулятора;- voltage at the battery terminals;

- плотность электролита;- electrolyte density;

- уровень электролита;- electrolyte level;

- температура электролита.- electrolyte temperature.

Эти параметры являются прямыми показателями состояния аккумулятора и позволяют непосредственно перед его использованием или в процессе использования оценить его пригодность к дальнейшей эксплуатации, необходимость в его обслуживании, ремонте или замене.These parameters are direct indicators of the state of the battery and make it possible to evaluate its suitability for further use, the need for its maintenance, repair or replacement immediately before use or during use.

Так, при падении степени заряженности аккумулятора необходимо произвести его дозарядку и проверить состояние устройств, которые обеспечивают автоматическую зарядку аккумулятора, если таковые имеются.So, when the degree of charge of the battery drops, it is necessary to recharge it and check the status of devices that provide automatic charging of the battery, if any.

Значения плотности электролита, его уровня и температуры также должны находиться в заданных пределах, а отклонение значения любого из этих параметров за установленные пределы является сигналом о том, что требуется обслуживание, ремонт или замена аккумулятора.The values of the density of the electrolyte, its level and temperature should also be within the specified limits, and the deviation of the value of any of these parameters beyond the set limits is a signal that maintenance, repair or replacement of the battery is required.

Для более точной диагностики состояния аккумулятора полезно контролировать такие параметры аккумулятора, как падение напряжения при запуске двигателя и внутреннее сопротивление аккумулятора.For a more accurate diagnosis of the condition of the battery, it is useful to monitor battery parameters such as the voltage drop at engine start and the internal resistance of the battery.

О том, что аккумулятор следует подвергнуть очередному обслуживанию или замене, могут подсказать такие показатели, как наработанный аккумулятором ресурс, например, с момента установки на автомобиль или суммарное количество наработанных часов, а также количество пусков двигателя, произведенных с помощью данного аккумулятора.The fact that the battery should be subjected to regular servicing or replacement can be indicated by indicators such as the accumulated life of the battery, for example, from the moment it was installed on the car or the total number of hours worked, as well as the number of engine starts using this battery.

Известно устройство для контроля параметров аккумуляторной батареи, содержащее блок определения остаточной емкости аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда, который соединен с аккумуляторной батареей (см. патент Российской Федерации №2131158, 1999). Устройство дополнено блоком управления, на выходы которого подключены блок коммутации, зарядное устройство и индикатор, на вход блока управления подключен блок сравнения, входы которого соединены с выходами блока эталонной кривой и измерителя внутреннего сопротивления, входы которых через блок коммутации подключены к испытываемому аккумулятору. Это устройство позволяет определить остаточную емкость аккумулятора через измерение его внутреннего сопротивления, однако оно выполнено в виде отдельного прибора, который требуется подсоединять к аккумулятору для выполнения упомянутых измерений.A device for monitoring the parameters of the battery, comprising a unit for determining the residual capacity of the battery in the pulse discharge mode, which is connected to the battery (see patent of the Russian Federation No. 2111158, 1999). The device is supplemented by a control unit, the outputs of which are connected to the switching unit, charger and indicator, and a comparison unit is connected to the input of the control unit, the inputs of which are connected to the outputs of the reference curve unit and internal resistance meter, the inputs of which are connected to the battery under test through the switching unit. This device allows you to determine the residual capacity of the battery by measuring its internal resistance, however, it is made in the form of a separate device, which must be connected to the battery to perform the above measurements.

Известно устройство индикации состояния аккумулятора, вмонтированное в пробку, установленную в крышке корпуса аккумулятора, которое содержит капсулу, магнитный поплавок и электронный индикатор, в котором в качестве чувствительного элемента использован магнитоуправляемый контакт в паре с магнитным поплавком (см. патент Российской Федерации №2091925, 1997). Это устройство позволяет фиксировать уровень электролита только дискретно, т.е. фиксировать уровень электролита только в двух состояниях “уровень допустимый” и “уровень ниже допустимого”, и не позволяет контролировать другие важные параметры аккумулятора.A device for indicating the state of the battery, mounted in a plug installed in the cover of the battery housing, which contains a capsule, a magnetic float and an electronic indicator, in which the magnetically controlled contact is used in conjunction with a magnetic float (see patent of the Russian Federation No. 2091925, 1997 ) This device allows you to record the electrolyte level only discretely, i.e. to fix the electrolyte level only in two states “acceptable level” and “level below acceptable”, and does not allow to control other important parameters of the battery.

Известен аккумулятор, комбинированный с устройством контроля температуры внутри аккумулятора (см. патент Российской Федерации №1669349, 1995). При превышении температуры электрода выше допустимой сигнализатор информирует об аварии. Это устройство обеспечивает контроль температуры электролита только в двух состояниях: “значение температуры допустимое” и “значение температуры выше допустимого”, и также не позволяет контролировать другие важные параметры аккумулятора.Known battery combined with a temperature control device inside the battery (see patent of the Russian Federation No. 1669349, 1995). If the electrode temperature is higher than the permissible value, the signaling device informs about the accident. This device provides control of the temperature of the electrolyte only in two states: “the temperature value is permissible” and “the temperature value is higher than permissible”, and also does not allow controlling other important parameters of the battery.

Задачей настоящего изобретения является создание аккумулятора, преимущественно, но не исключительно, автомобильного аккумулятора, в котором обеспечивается возможность автоматического измерения и цифровой или иной индикации непосредственно на самом аккумуляторе степени заряженности аккумулятора, напряжения на полюсных клеммах аккумулятора, плотности электролита, уровня электролита, температуры электролита, падения напряжения при запуске двигателя, внутреннего сопротивления аккумулятора, наработанного ресурса, количества пусков двигателя и возможно других важных параметров аккумулятора. Важной составной частью задачи настоящего изобретения является представление информации о параметрах аккумулятора непосредственно на элементах его корпуса в простой и понятной для рядового пользователя форме. При этом предусматривается, что стоимость такого аккумулятора не должна существенно увеличиться за счет обеспечения его такими дополнительными возможностями.The objective of the present invention is to provide a battery, mainly, but not exclusively, of a car battery, in which it is possible to automatically measure and digitally or otherwise display directly on the battery the state of charge of the battery, voltage at the battery terminals, electrolyte density, electrolyte level, electrolyte temperature, voltage drops when starting the engine, internal resistance of the battery, accumulated life, number of starts vigatelya and possibly other important battery parameters. An important part of the task of the present invention is the presentation of information about the parameters of the battery directly on the elements of its housing in a simple and understandable way for the average user. It is envisaged that the cost of such a battery should not increase significantly by providing it with such additional features.

Поставленная задача решается тем, что известный аккумулятор электрической энергии, содержащий корпус в виде емкости с крышкой, в котором размещены электроды, по крайней мере частично погруженные в электролит и соединенные с полюсными клеммами, выведенными через крышку корпуса, и по меньшей мере один датчик параметров аккумулятора, снабжен датчиком параметров аккумулятора, который вырабатывает электрические сигналы и выход которого подключен к входу вмонтированного в крышку корпуса процессора, выход которого подключен к устройству отображения измеряемого параметра аккумулятора. Шины питания процессора электрически подсоединены к полюсным клеммам аккумулятора непосредственно или через устройство стабилизации напряжения. Аналогичным образом шины питания устройства отображения электрически подсоединены к полюсным клеммам аккумулятора непосредственно или через устройство стабилизации напряжения.The problem is solved in that the known electric energy accumulator, comprising a housing in the form of a container with a cover, in which electrodes are placed, at least partially immersed in the electrolyte and connected to the pole terminals output through the housing cover, and at least one battery parameter sensor is equipped with a battery parameter sensor that generates electrical signals and whose output is connected to the input of a processor mounted in the cover of the processor casing, the output of which is connected to the device from mapping the measured battery parameter. The processor power buses are electrically connected to the battery terminals directly or through a voltage stabilizer. Similarly, the power lines of the display device are electrically connected to the battery terminals directly or via a voltage stabilizing device.

Датчиком может быть датчик уровня заряженности аккумулятора, датчик напряжения на полюсных клеммах аккумулятора, датчик напряжения бортовой сети автомобиля, датчик падения напряжения при запуске двигателя, датчик количества пусков двигателя, датчик наработанного ресурса, датчик плотности электролита, датчик уровня электролита, датчик температуры электролита, датчик внутреннего сопротивления аккумулятора или любой другой датчик.The sensor can be a battery charge level sensor, a voltage sensor at the battery terminals, an on-board vehicle voltage sensor, a voltage drop sensor at engine start, an engine start count sensor, an accumulated life sensor, an electrolyte density sensor, an electrolyte level sensor, an electrolyte temperature sensor, and a sensor internal resistance of the battery or any other sensor.

Предпочтительно аккумулятор снабжен комбинацией из N различных перечисленных выше датчиков, при этом процессор имеет N входов, к которым подключены выходы датчиков, где N≥2.Preferably, the battery is equipped with a combination of N different sensors listed above, wherein the processor has N inputs to which the sensor outputs are connected, where N≥2.

В наиболее предпочтительном варианте устройство отображения измеряемых параметров аккумулятора выполнено в виде вмонтированного в крышку корпуса экрана для визуального отображения измеряемых параметров.In the most preferred embodiment, the device for displaying the measured parameters of the battery is made in the form of a screen mounted in the cover of the housing to visually display the measured parameters.

Для предотвращения разряда при длительном его хранении аккумулятор может быть снабжен:To prevent discharge during prolonged storage, the battery can be equipped with:

а) устройством отключения питания устройства отображения, с помощью которого шины питания устройства отображения могут быть отключены от полюсных клемм аккумулятора, иa) a power supply device for the display device, by which the power lines of the display device can be disconnected from the battery terminals, and

б) устройством отключения питания процессора, с помощью которого шины питания процессора могут быть отключены от полюсных клемм аккумулятора.b) a processor power-off device, with which the processor power buses can be disconnected from the battery terminals.

В том случае, если аккумулятор снабжен ручкой для переноски, то ее целесообразно связать с механизмом включения питания устройства отображения параметров при поднятой ручке и отключения питания устройства отображения параметров при опущенной ручке.In the event that the battery is equipped with a carrying handle, it is advisable to associate it with the power supply mechanism of the parameter display device when the handle is raised and the power of the parameter display device is turned off when the handle is lowered.

Эта же ручка может быть связана с механизмом включения питания процессора при поднятой ручке и отключения питания процессора при опущенной ручке.The same handle can be connected with the mechanism of turning on the processor power when the handle is raised and turning off the processor power when the handle is lowered.

Дополнительно к устройству индикации, установленному непосредственно на крышке корпуса, или независимо от него, может быть предусмотрена возможность подключения удаленного устройства отображения измеряемых параметров. Для этого выход процессора целесообразно снабдить дополнительными выводами с возможностью подключения к ним удаленного от аккумулятора удаленного устройства отображения измеряемых параметров с помощью кабеля.In addition to the display device installed directly on the housing cover, or independently of it, it may be possible to connect a remote device for displaying the measured parameters. For this purpose, it is advisable to provide the processor output with additional outputs with the possibility of connecting to them a remote device for displaying the measured parameters that is remote from the battery using a cable.

При этом удаленное от аккумулятора устройство отображения измеряемых параметров предпочтительно выполнено в виде экрана, установленного на рабочем месте оператора или водителя.In this case, the device for displaying the measured parameters remote from the battery is preferably made in the form of a screen installed at the workplace of the operator or driver.

Для того чтобы обеспечить возможность автоматической последовательной индикации всех контролируемых параметров аккумулятора, процессор может быть снабжен блоком циклического опроса подключенных к его входу датчиков.In order to enable automatic sequential indication of all monitored parameters of the battery, the processor can be equipped with a cyclic polling unit of sensors connected to its input.

Более подробно предлагаемое решение описано ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.In more detail, the proposed solution is described below with reference to the accompanying drawings.

Аккумулятор электрической энергии, который схематично изображен на фиг.1, содержит корпус в виде емкости 1 с крышкой 2. Внутри емкости размещены электроды 3, 4, которые полностью или частично погружены в электролит 5 и соединены с полюсными клеммами 6 и 7, выведенными через крышку 2 корпуса. Аккумулятор содержит также по меньшей мере один датчик 8 параметров аккумулятора, который может быть расположен в емкости 1, если это, например, датчик уровня, плотности или температуры электролита, или вмонтирован к корпусной элемент аккумулятора, например, в крышку 2 (фиг.2), если это, например, датчик напряжения на полюсных клеммах аккумулятора, датчик напряжения бортовой сети автомобиля, датчик падения напряжения при запуске двигателя или другой датчик, для которого не требуется физический контакт с электролитом или электродами аккумулятора. Такого типа датчик может быть также расположен снаружи крышки 2 и залит герметизирующей мастикой 9, которую обычно наносят на крышку 2 довольно толстым слоем. Датчик 8 параметров аккумулятора выполнен таким образом, что он отображает измеряемый им параметр аккумулятора в виде электрического сигнала. Выход датчика 8 подключен к процессору 10, т.е. к устройству обработки сигнала, который вмонтирован в один из корпусных элементов аккумулятора, например в крышку 2 (фиг.2), и также залит мастикой 9. Выход процессора 10 подсоединен ко входу устройства 11 отображения значения измеряемого параметра аккумулятора, который также размещен на крышке 2 таким образом, чтобы его экран мог визуально наблюдаться (фиг.3).The electric energy accumulator, which is schematically shown in FIG. 1, contains a housing in the form of a container 1 with a cover 2. Inside the container, electrodes 3, 4 are placed, which are fully or partially immersed in the electrolyte 5 and connected to the pole terminals 6 and 7, brought out through the cover 2 buildings. The battery also contains at least one sensor 8 of the parameters of the battery, which can be located in the tank 1, if it is, for example, a level sensor, density or temperature of the electrolyte, or mounted on the battery housing element, for example, in the cover 2 (figure 2) if it is, for example, a voltage sensor at the battery terminals, a voltage sensor of the vehicle’s on-board network, a voltage drop sensor when starting the engine, or another sensor that does not require physical contact with the electrolyte or battery electrodes Torah. This type of sensor can also be located outside the cover 2 and is filled with a sealing mastic 9, which is usually applied to the cover 2 with a rather thick layer. The sensor 8 of the parameters of the battery is made in such a way that it displays the measured parameter of the battery in the form of an electrical signal. The output of the sensor 8 is connected to the processor 10, i.e. to the signal processing device, which is mounted in one of the battery housing elements, for example, in cover 2 (Fig. 2), and also filled with mastic 9. The output of processor 10 is connected to the input of the device 11 for displaying the value of the measured parameter of the battery, which is also located on cover 2 so that its screen can be visually observed (figure 3).

Электрическая схема устройства (фиг.4) содержит процессор 10, ко входу которого подключен датчик 8. Выход процессора соединен с устройством 11 отображения значения измеряемого параметра. Процессор 10 и устройство 11 отображения значения измеряемого параметра получают питание от самого аккумулятора через стабилизатор напряжения 12 или непосредственно. Цепи питания процессора 10 и устройства 11 отображения значения измеряемого параметра могут содержать выключатель 13 для их отключения в случае длительного перерыва в использовании аккумулятора.The electrical circuit of the device (figure 4) contains a processor 10, to the input of which a sensor is connected 8. The output of the processor is connected to a device 11 for displaying the value of the measured parameter. The processor 10 and the device 11 displaying the values of the measured parameter receive power from the battery itself through the voltage regulator 12 or directly. The power circuits of the processor 10 and the device 11 displaying the values of the measured parameter may include a switch 13 to turn them off in the event of a long break in the use of the battery.

Выключатель 13 выполнен в виде герметичного магнитоуправляемого контакта, который вмонтирован в крышку 2 или прикреплен к ней вблизи ручки 14 для переноски аккумулятора, которая содержит постоянный магнит 15 (фиг.6).The switch 13 is made in the form of a sealed magnetically controlled contact, which is mounted in the cover 2 or attached to it near the handle 14 for carrying the battery, which contains a permanent magnet 15 (Fig.6).

При нормальной работе аккумулятора в результате взаимодействия электродов 3 и 4 с электролитом 5 вырабатывается э.д.с., которая через электроды 3 и 4 может подаваться на внешнюю нагрузку. Одновременно датчик 8 контролирует заданный параметр аккумулятора, например уровень электролита, и вырабатывает электрический сигнал, который поступает на вход процессора 10, запитанного от электродов 3 и 4 через стабилизатор напряжения 12. Процессор 10 обрабатывает сигнал датчика 8 и выдает управляющий сигнал на вход устройства 11 отображения значения измеряемого параметра, на экране которого появляется это значение в заданной форме. В процессе измерения уровня электролита на экране может высвечиваться информация в виде показаний “Норма”, “ХХ% ниже нормы”, “Недопустимо ниже нормы” или другие. Процессор 10 и устройство 11 отображения значения измеряемого параметра запитаны через выключатель 13, который при опущенной ручке 14 находятся в разомкнутом состоянии за счет взаимодействия магнитоуправляемого контакта 1 с магнитным полем постоянного магнита 15 в ручке 14. Для включения процессора 10 и устройства 11 достаточно поднять ручку 14, воздействие магнитным полем постоянного магнита 16 на магнитоуправляемый контакт 13 прекратится и контакты магнитоуправляемого контакта 13 замкнутся.During normal operation of the battery as a result of the interaction of the electrodes 3 and 4 with the electrolyte 5, an emf is generated, which can be supplied to the external load through the electrodes 3 and 4. At the same time, the sensor 8 monitors a predetermined parameter of the battery, for example, the electrolyte level, and generates an electrical signal that is input to the processor 10, fed from the electrodes 3 and 4 through the voltage regulator 12. The processor 10 processes the signal from the sensor 8 and provides a control signal to the input of the display device 11 values of the measured parameter, on the screen of which this value appears in a given form. In the process of measuring the electrolyte level, information on the screen may be displayed in the form of readings “Normal”, “XX% below normal”, “Inadmissible below normal” or others. The processor 10 and the device 11 for displaying the values of the measured parameter are supplied through a switch 13, which, when the handle 14 is lowered, is in the open state due to the interaction of the magnetically controlled contact 1 with the magnetic field of the permanent magnet 15 in the handle 14. To turn on the processor 10 and device 11, simply lift the handle 14 , the magnetic field of the permanent magnet 16 on the magnetically controlled contact 13 will cease and the contacts of the magnetically controlled contact 13 will be closed.

В другом варианте реализации аккумулятор имеет N датчиков 81-8n, подключенных ко входам процессора 10 (фиг.5). Процессор обрабатывает сигналы датчиков 81-8n в соответствии с заданной последовательностью, а устройство 11 отображения значения измеряемого параметра высвечивает последовательно значения параметров на своем экране.In another embodiment, the battery has N sensors 8 1 -8 n connected to the inputs of the processor 10 (Fig. 5). The processor processes the signals of the sensors 8 1 -8 n in accordance with a given sequence, and the device 11 for displaying the value of the measured parameter displays sequentially the parameter values on its screen.

Датчиками могут быть датчик степени заряженности аккумулятора, датчик напряжения на полюсных клеммах аккумулятора, датчик напряжения бортовой сети автомобиля, датчик падения напряжения при запуске двигателя, датчик количества пусков двигателя, датчик наработанного ресурса, датчик плотности электролита, датчик уровня электролита, датчик температуры электролита, датчик внутреннего сопротивления аккумулятора или любой другой датчик.The sensors can be a battery charge sensor, a voltage sensor at the battery terminals, a vehicle voltage sensor, a voltage drop sensor at engine start, an engine start number sensor, an accumulated life sensor, an electrolyte density sensor, an electrolyte level sensor, an electrolyte temperature sensor, and a sensor internal resistance of the battery or any other sensor.

Датчик степени заряженности аккумулятора может быть выполнен, например, в виде совокупного датчика плотности электролита, датчика напряжения и датчика температуры. Более конкретное его устройство является предметом самостоятельной заявки на изобретение.The battery charge sensor can be performed, for example, in the form of a combined electrolyte density sensor, a voltage sensor and a temperature sensor. A more specific device is the subject of an independent application for an invention.

Датчики напряжения на полюсных клеммах аккумулятора, напряжения бортовой сети автомобиля, падения напряжения при запуске двигателя могут быть выполнены на основе обычных устройств, известных специалистам в данной области.The voltage sensors on the battery terminals, the voltage of the vehicle’s on-board network, the voltage drop when starting the engine can be performed on the basis of conventional devices known to specialists in this field.

Датчик количества пусков двигателя может быть выполнен на базе электронного счетчика числа импульсного понижения напряжения аккумулятора ниже определенного порога.The sensor of the number of engine starts can be performed on the basis of an electronic counter of the number of pulse lowering of the battery voltage below a certain threshold.

Датчик наработанного ресурса может быть выполнен в виде электронного таймера, который запускается автоматически при первом запуске двигателя и выдает на устройство отображения наработанный ресурс, исчисляемый в годах, месяцах и днях с момента первого запуска двигателя.The accumulated life sensor can be made in the form of an electronic timer that starts automatically at the first start of the engine and provides the accumulated resource calculated in years, months and days from the moment of the first engine start to the display device.

Датчик плотности электролита может быть выполнен в виде емкостного датчика.The electrolyte density sensor can be made in the form of a capacitive sensor.

Датчик уровня электролита может быть выполнен в виде двух магнитоуправляемых контактов.The electrolyte level sensor can be made in the form of two magnetically controlled contacts.

Датчик температуры электролита может быть выполнен в виде одного из электронных термометров, известных специалистам в данной области.The electrolyte temperature sensor can be made in the form of one of the electronic thermometers known to specialists in this field.

Датчик внутреннего сопротивления аккумулятора может быть выполнен в виде эталонного датчика тока.The sensor internal resistance of the battery can be made in the form of a reference current sensor.

В еще одном варианте выполнения аккумулятор снабжен дополнительным удаленным устройством 16 индикации измеряемых параметров, экран которого может быть установлен непосредственно на рабочем месте оператора или водителя. В этом случае процессор 10 снабжен дополнительными выводами 17, к которым подключен кабель интерфейса 18 (фиг.7).In yet another embodiment, the battery is equipped with an additional remote device 16 for indicating the measured parameters, the screen of which can be installed directly at the workplace of the operator or driver. In this case, the processor 10 is equipped with additional terminals 17, to which the interface cable 18 is connected (Fig. 7).

Альтернативно описанным вариантам реализации устройство индикации измеряемых параметров может содержать также любые другие сигнализирующие устройства, например звуковые, которые могут быть интегрированы с устройствами блокировки, например, системы зажигания двигателя, препятствующими использованию аккумулятора в аварийных режимах.Alternative to the described embodiments, the device for indicating the measured parameters may also include any other signaling devices, for example, sound devices, which can be integrated with blocking devices, for example, engine ignition systems, which prevent the use of the battery in emergency conditions.

Аккумулятор по настоящему изобретению обеспечивает возможность автоматического измерения и цифровой или иной индикации непосредственно на самом аккумуляторе, а также на рабочем месте оператора или водителя множества важных параметров аккумулятора, что позволяет своевременно обнаружить нежелательные отклонения состояния аккумулятора без специальных знаний и своевременно устранить их своими силами или обратиться к профессиональному обслуживанию. При современном уровне развития микроэлектроники стоимость такого аккумулятора практически не будет превышать стоимости обычного аккумулятора.The battery of the present invention allows automatic measurement and digital or other indication directly on the battery itself, as well as in the workplace of the operator or driver of many important battery parameters, which allows you to timely detect unwanted deviations of the state of the battery without special knowledge and promptly eliminate them on your own or contact to professional service. At the current level of development of microelectronics, the cost of such a battery will practically not exceed the cost of a conventional battery.

Claims (19)

1. Аккумулятор электрической энергии, содержащий корпус в виде емкости с крышкой, в котором размещены электроды, по крайней мере частично погруженные в электролит и соединенные с полюсными клеммами, выведенными через крышку корпуса, и датчик уровня заряженности аккумулятора, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один дополнительный датчик параметров аккумулятора, который вырабатывает электрические сигналы и выход которого подключен к входу вмонтированного в крышку корпуса процессора, выход которого подключен к устройству отображения измеряемого параметра аккумулятора.1. An electric energy battery comprising a housing in the form of a container with a lid, in which electrodes are placed, at least partially immersed in the electrolyte and connected to the pole terminals output through the housing lid, and a battery charge level sensor, characterized in that it contains at least one additional sensor of parameters of the battery, which generates electrical signals and whose output is connected to the input of the processor mounted in the cover of the processor casing, the output of which is connected to the device Display of measured battery parameter. 2. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что дополнительным датчиком является датчик напряжения на полюсных клеммах аккумулятора.2. The battery according to claim 1, characterized in that the additional sensor is a voltage sensor at the battery terminals. 3. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что аккумулятор является автомобильным, а дополнительным датчиком является датчик напряжения бортовой сети автомобиля.3. The battery according to claim 1, characterized in that the battery is automotive, and the additional sensor is a voltage sensor of the vehicle electrical system. 4. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что аккумулятор является автомобильным, а дополнительным датчиком является датчик падения напряжения при запуске двигателя.4. The battery according to claim 1, characterized in that the battery is automotive, and an additional sensor is a voltage drop sensor when starting the engine. 5. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что аккумулятор является автомобильным, а дополнительным датчиком является датчик количества пусков двигателя.5. The battery according to claim 1, characterized in that the battery is a car, and an additional sensor is a sensor for the number of engine starts. 6. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что дополнительным датчиком является датчик наработанного ресурса.6. The battery according to claim 1, characterized in that the additional sensor is an accumulated life sensor. 7. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что дополнительным датчиком является датчик плотности электролита.7. The battery according to claim 1, characterized in that the additional sensor is an electrolyte density sensor. 8. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что дополнительным датчиком является датчик уровня электролита.8. The battery according to claim 1, characterized in that the additional sensor is an electrolyte level sensor. 9. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что дополнительным датчиком является датчик температуры электролита.9. The battery according to claim 1, characterized in that the additional sensor is an electrolyte temperature sensor. 10. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что дополнительным датчиком является датчик внутреннего сопротивления аккумулятора.10. The battery according to claim 1, characterized in that the additional sensor is a sensor of internal resistance of the battery. 11. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что он содержит, по крайней мере, два различных дополнительных датчика, выбранных из группы, включающей датчик напряжения на полюсных клеммах аккумулятора, датчик напряжения бортовой сети автомобиля, датчик падения напряжения при запуске двигателя, датчик количества пусков двигателя, датчик наработанного ресурса, датчик плотности электролита, датчик температуры электролита, датчик внутреннего сопротивления аккумулятора и процессор, к которому подключены выходы датчиков.11. The battery according to claim 1, characterized in that it contains at least two different additional sensors selected from the group including a voltage sensor at the battery terminals, a voltage sensor of the vehicle electrical system, a voltage drop sensor when starting the engine, a sensor the number of engine starts, the accumulated life sensor, the electrolyte density sensor, the electrolyte temperature sensor, the battery internal resistance sensor and the processor to which the sensor outputs are connected. 12. Аккумулятор по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что устройство отображения измеряемых параметров аккумулятора выполнено в виде вмонтированного в крышку корпуса экрана для визуального отображения измеряемых параметров.12. The battery according to one of claims 1 to 11, characterized in that the device for displaying the measured parameters of the battery is made in the form of a screen mounted in the cover of the housing to visually display the measured parameters. 13. Аккумулятор по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что аккумулятор снабжен устройством отключения питания устройства отображения.13. The battery according to one of claims 1 to 12, characterized in that the battery is equipped with a device for turning off the power of the display device. 14. Аккумулятор по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что аккумулятор снабжен устройством отключения питания процессора.14. The battery according to one of claims 1 to 12, characterized in that the battery is equipped with a device for powering off the processor. 15. Аккумулятор по п.13, отличающийся тем, что аккумулятор снабжен ручкой для переноски, связанной с механизмом включения питания устройства отображения параметров при поднятой ручке и отключения питания устройства отображения параметров при опущенной ручке.15. The battery according to item 13, wherein the battery is equipped with a carrying handle associated with a mechanism for turning on the power of the parameter display device with the handle raised and turning off the power of the parameter display device with the handle lowered. 16. Аккумулятор по п.14, отличающийся тем, что ручка для переноски связана с механизмом включения питания процессора при поднятой ручке и отключения питания процессора при опущенной ручке.16. The battery according to 14, characterized in that the carrying handle is connected to a mechanism for turning on the processor power when the handle is raised and turning off the processor power when the handle is lowered. 17. Аккумулятор по одному из пп.1-16, отличающийся тем, что выход процессора снабжен выводами с возможностью подключения к ним удаленного от аккумулятора устройства отображения измеряемых параметров с помощью кабеля.17. The battery according to one of claims 1 to 16, characterized in that the output of the processor is equipped with leads with the possibility of connecting to them a device for displaying measured parameters remote from the battery using a cable. 18. Аккумулятор по п.17, отличающийся тем, что удаленное от аккумулятора устройство отображения измеряемых параметров выполнено в виде экрана, установленного на рабочем месте оператора.18. The battery according to claim 17, characterized in that the device for displaying the measured parameters remote from the battery is made in the form of a screen installed at the operator’s workplace. 19. Аккумулятор по п.11, отличающийся тем, что процессор снабжен блоком циклического опроса подключенных к его входу датчиков.19. The battery according to claim 11, characterized in that the processor is equipped with a cyclic polling unit of sensors connected to its input.
RU2002122451/09A 2002-04-10 2002-08-19 Electrical energy storage cell RU2251764C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2002042890 2002-04-10
UA2002042890 2002-04-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002122451A RU2002122451A (en) 2004-02-27
RU2251764C2 true RU2251764C2 (en) 2005-05-10

Family

ID=34102280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002122451/09A RU2251764C2 (en) 2002-04-10 2002-08-19 Electrical energy storage cell

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003210107A1 (en)
RU (1) RU2251764C2 (en)
WO (1) WO2003085772A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521030C1 (en) * 2012-06-27 2014-06-27 Владимир ЧЕРЕМНЫХ Accumulator battery with composite terminal lead
RU2680890C1 (en) * 2017-09-28 2019-02-28 Людмила Владимировна Вылугина Device for weapon location tracking, controlling and application thereof
RU2740797C1 (en) * 2019-10-14 2021-01-21 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское гвардейское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации Electrolyte solution density and level meter in battery

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7471090B2 (en) * 2005-03-31 2008-12-30 Honeywell International Inc. Method for determining capacity of lead-acid batteries of various specific gravities
US10549729B2 (en) 2014-03-10 2020-02-04 Max Moskowitz Vehicular accessory
US9566954B2 (en) * 2014-03-10 2017-02-14 Max Moskowitz Vehicular accessory
RU192992U1 (en) * 2019-02-21 2019-10-09 Общество с ограниченной ответственностью "ГЕО ХИТ" (ООО "ГЕО ХИТ") Lithium battery

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3460995A (en) * 1967-09-15 1969-08-12 Webb James E Method and device for determining battery state of charge
US4665370A (en) * 1980-09-15 1987-05-12 Holland John F Method and apparatus for monitoring and indicating the condition of a battery and the related circuitry
US4423378A (en) * 1981-12-04 1983-12-27 Bear Automotive Service Equipment Company Automotive battery test apparatus
US4625175A (en) * 1983-07-14 1986-11-25 Recreational Technologies Inc. Device indicating the time remaining of the useful life of a battery
US5132176A (en) * 1990-05-03 1992-07-21 Gnb Industrial Battery Company Battery state of charge indicator
JPH08115751A (en) * 1994-08-25 1996-05-07 Tadamasa Akutagawa Service life indicator and lead-acid battery with service life indicator
RU16208U1 (en) * 2000-06-09 2000-12-10 Федеральный научно-промышленный центр закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "Энергия" BATTERY CONTROL DEVICE

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521030C1 (en) * 2012-06-27 2014-06-27 Владимир ЧЕРЕМНЫХ Accumulator battery with composite terminal lead
RU2680890C1 (en) * 2017-09-28 2019-02-28 Людмила Владимировна Вылугина Device for weapon location tracking, controlling and application thereof
RU2740797C1 (en) * 2019-10-14 2021-01-21 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское гвардейское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации Electrolyte solution density and level meter in battery

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002122451A (en) 2004-02-27
AU2003210107A1 (en) 2003-10-20
WO2003085772A1 (en) 2003-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI451113B (en) Battery performance monitoring
US6469512B2 (en) System and method for determining battery state-of-health
EP0739482B1 (en) Battery capacity indicator
US7627405B2 (en) Prognostic for loss of high-voltage isolation
KR101663579B1 (en) Battery monitoring device and battery monitoring system using the same
US20070001680A1 (en) Condition detection and indicating means for a storage battery
AU6141596A (en) Battery monitor
CN107458233B (en) Low-power reminding method and system for electric vehicle
CN106605349A (en) Lithium ion secondary battery charging control method and charging mechanism
JP2000285968A (en) Storage battery over discharge preventing method, device, and monitoring device
JP5141089B2 (en) Reader
JP2007057434A (en) Degradation estimation system for electricity accumulation device
RU2251764C2 (en) Electrical energy storage cell
US20030020479A1 (en) Electrical rechargeable battery with an electronic circuit integrated in the rechargeable battery container
US7015822B2 (en) Battery capacity and usage system
CN111044120A (en) Battery-operated fill level measuring device with residual life determining device
US6275042B1 (en) Equipment for testing battery of electric device
JP2936441B2 (en) Calculation method of capacity deterioration rate of storage battery and deterioration diagnosis device
JP2009054302A (en) Vehicular storage battery history readout device
CN216389506U (en) Battery management system
NL1019988C2 (en) Battery charge indicator for electric cars monitors discharge current is more accurate than voltage measurement
KR20150101185A (en) System for monitoring states of battery and Vehicle comprising the same
CN108663632A (en) A kind of vehicle power management system and method
NZ310593A (en) Battery monitor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060820