SU532144A1

SU532144A1 - Method for determining the degree of charge of a battery

Info

Publication number: SU532144A1
Application number: SU1693490A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Григорьевич Николаев
Original assignee: Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им. А.Ф.Можайского
Priority date: 1971-08-09
Filing date: 1971-08-09
Publication date: 1976-10-15

Description

1one

Изобретение относитс к электротехнической промышленности, в частности к области контрол нараметров электрохимических источников тока - аккумул торов и аккумул торных батарей.The invention relates to the electrical industry, in particular, to the field of monitoring the parameters of electrochemical current sources - batteries and rechargeable batteries.

Известный способ определени степени зар женпости аккумул торной батареи путем измерени величины установившегос значени тока ее зар да от зар дного источника посто нного тока, номинальное напр жение которого равно максимальному значению зар дного напр жени батареи, измерени напр жени батареи при отключенном зар дном источнике и сравнении полученных величин с зар дными вольтамнерными характеристиками , соот:встствуюш,ими различной фактической емкости (зар женности) иснытуемой батареи, не обеспечивает необходимой точности измерений, отличаетс относительно большой аппаратурной сложностью и вследствие быстрого изменени напр жени батареи, отключенной от источника, требует высокой сноровки экспериментатора, производ шего отсчеты по приборам.The known method of determining the degree of charge of a battery by measuring the magnitude of its current value from a charging DC source, whose nominal voltage is equal to the maximum value of battery charge voltage, measuring battery voltage when the charge source is off and comparing values obtained with charge-voltage characteristics, respectively: as a matter of fact, they of different actual capacity (charge) of the battery under test do not provide the necessary accuracy and measurements, differs in relatively large instrumental complexity and due to the rapid change in the voltage of the battery, disconnected from the source, requires the high skill of the experimenter, who measured the instruments.

Известен также способ определени степсни зар женности основной батареи путем сравнени ее напр жени с напр жением контрольной , составленной из элементов нормального использовапи и резервного элемента батареи. Контрольна батаре включаетс There is also known a method for determining the degree of charge of a main battery by comparing its voltage with a control voltage made up of normal use cells and a backup battery cell. Control battery included

последовательно с основпон при зар де, отключаетс нри ее разр де и вновь подключаетс к ней при определении степени разр да основой батареи. Указанный способ обеспечивает высокую точность при равенстве емк:остсй аккумул торов основной и контрольно батарей. Он сравнительно просто реализуетс в стационарных з лови х, однако не учитывает потери емкости аккумул торов вследстBi;e их саморазр да и из-за большой громоздкости практически не применим в полевых услови х , особенно иа подвижных объектах, например , дл определени характеристик аккумул торов , эксплуатируемых на трапспортных с;;едствах.In series with the fundamentals during charging, it is disconnected at its discharge and re-connected to it when determining the degree of discharge of the battery's basis. This method provides high accuracy with equal capacity: the main and control batteries of batteries. It is relatively easy to implement in stationary detectors, but does not take into account the loss of battery capacity due to their self-discharge and because of the large bulkiness is practically not applicable in field conditions, especially moving objects, for example, to determine the characteristics of batteries, operated on a transport with ;;

Цель изобретени - повысить точность и упростить процесс определенн стенепи зар женпости аккумул торов и аккумул торных батарей, иреимушественно со ш,елочным электролитом .The purpose of the invention is to improve the accuracy and simplify the process of a certain state of charge of batteries and batteries, and with a woolen electrolyte.

Это достигаетс тем, что по предлагаемому способу зар д батареи производ т через токоограпичивающий резистор эталонного сопротивлени , а искомую величину определ ют по измеренному значению напр жени испытуемой батареи, вольтамперной характеристике системы: зар дный источник - резистор - аккумул торна батаре и характеристике зависимости степеп;; зар женности от нанр женм батареи, отнесенного к нанр жеппю лсточпика.This is achieved by the method of charging the battery through a current-limiting resistor of the reference resistance, and the desired value is determined by the measured voltage of the test battery, the current-voltage characteristic of the system: charging source-battery resistor and characteristic of the step; ; charges from the battery's nanoscale attributed to the nanosheppu.

На фнг. I показана схема устройства дл реализацнн предлагаемого способа; па фиг. 2-внешн статическа (вольтамперна ) характеристика системы: источник - токоограпичнвающнй резистор-аккумул торна батаре , построенна в относительных единицах, и кривые зависимостей емкости аккумул торов от относительного напр жени испытуемого объекта.On fng. I shows the scheme of the device for the implementation of the proposed method; pas figs. 2-external static (volt-ampere) characteristic of the system: source — current-coherent battery-battery resistor, constructed in relative units, and curves of the dependences of the battery capacity on the relative voltage of the test object.

Аккумул торную батарею 1 зар жают от поминального источника 2 через токоограничивающий резистор 3, т. е. одна клемма 4 источника подключена к клемме батареи пепосредствеппо , а между клеммой 5 источника и клеммой 6 батареи включен эталонный резистор . В общем случае резистор может иметь переменное сопротивление, однако его величина должна определ тьс с погрешностью, не превосход щей требуемой точности измерени .The battery 1 is charged from the source source 2 via a current limiting resistor 3, i.e. one terminal 4 of the source is connected to the battery terminal immediately, and a reference resistor is connected between terminal 5 of the source and terminal 6 of the battery. In general, a resistor may have a variable resistance, but its value must be determined with an error not exceeding the required measurement accuracy.

В цеп х ускорени процесса экспериментального определени зависимости тока / системы (зар дного тока аккумул торов) от текущего значени запасенной аккумул торами емкости Q, токоограничивающий резистор может быть защунтирован. Определение точек кривых упом нутой зависимости производ т после отключени щунта и стабилизации текущего значени зар дного тока, определ емого ПО падеппю папр жепн на эталонном резисторе.In accelerating the process of experimentally determining the dependence of the current / system (charge current of the batteries) on the current value of the capacitance Q accumulated by the batteries, the current-limiting resistor can be ground out. The determination of the points of the curves of the above dependence is carried out after disconnecting the shunt and stabilizing the current value of the charging current determined by the software model on the reference resistor.

Внешн характеристика системы: зар дный источник-резистор-аккумул торна батаре , описываема уравнением + U: (где t/H-напр жение источника, U -напр жение аккумул торов, а - сопротивлепие токоограничивающего резистора), выраженна в относительных единицах, имеет вид , и представл ет собой уравнение пр мой. Здесь A UA/UH - относительное зар дное напр жение аккумул торов, а / //Б - относительный ток системы, т. е. в качестве базового значени напр жени прин та его максимальна величина в системе (значение напр жени зар дного источника ), а в качестве базового значени тока /Б-максимальное значение тока системы /в -UiilR при закороченных клеммах 4-6.The external characteristic of the system: charging source-resistor-battery, described by the equation + U: (where t / H is the voltage of the source, U is the voltage of the batteries, and is the resistance of the current-limiting resistor), expressed in relative units, , and is a direct equation. Here, A UA / UH is the relative charge voltage of the batteries, and / // B is the relative current of the system, i.e., the maximum value of the voltage taken is its maximum value in the system (the value of the charge source voltage) and as the base current value / B is the maximum value of the system current / in -UiilR with shorted terminals 4-6.

На графике фиг. 2, где по оси абсцисс отложено относительное значение зар дного тока , а но оси ординат - относительные значени напр жени и емкости, внешн (вольтамперна ) характеристика системы представлена пр мой лииией а; пр ма b на этом же графике иллюстрирует изменение относительного значени падени напр жени на резисторе .In the graph of FIG. 2, where the relative value of the charging current is plotted on the abscissa, but the vertical axis values are the relative values of voltage and capacitance, or the ordinate axis, the external (volt-ampere) characteristic of the system is represented by the direct line a; The straight line b in the same graph illustrates the change in the relative value of the voltage drop across a resistor.

Если в качестве базового значени емкости прин ть ее фактическое максимальное значение , то изменение относительного фактического значени полной емкости Q Q/Qz иллюстрирует крива с. В реальных услови х эксплуатации аккумул торы разр жают не no:inoстью . поэтому их максимальна эксп.туатацмонна емкость при циклировании, т. с. при частичном разр де аккумул торов до допустимого минимального разр дного напр жени , имеет значение меньще величины фактической емкости. Кроме того, в системах питани нагрузки с малым диапазоном изменени паПр жени , рабочий разр д аккумул торовIf the actual maximum value is taken as the base value of the capacitance, then the change in the relative actual value of the total capacitance Q Q / Qz illustrates the curve c. Under actual operating conditions, batteries are discharged by no no: inost. therefore, their maximum exponential capacity for cycling, i.e. when the batteries are partially discharged to the permissible minimum discharge voltage, it is less than the value of the actual capacity. In addition, in load supply systems with a small range of voltage variation, the working discharge of batteries

осуилсствл етс до напр жени , превышающего минимально допустимое разр дпое папр жение . Вследствие этого ве;шчина рабочей емкости всегда меньше эксплуатационной, котора , в свою очередь, вл етс составнойOperation is required up to a voltage exceeding the minimum permissible discharge voltage. As a result, the working capacity is always less than the operational capacity, which, in turn, is an integral component.

частью полной фактической емкости. Ноэтому при определении зависимости относительных значений рабочей и эксплуатационной емкости аккумул торов от тока зар да (относительного зар дного напр жени ) в качествеpart of the total actual capacity. Therefore, when determining the dependence of the relative values of the working and operating capacitance of the batteries on the charging current (relative charge voltage) as

базового значени удобно принимать соответственно рабочую и эксплуатационную емкость , выраженную в амперчасах. Изменение относительного значени рабочей и эксплуатационной емкости аккумул торов в функции относительного значени тока системы иллюстрируют соответственно кривые d и е. Такие кривые дл аккумул торов конкретной электрохимической системы снимают экспериментально при их изготовлении или в процессе эксплуатации. Эти зависимости, определенные , например, дл одного аккумул тора, справедливы дл батареи, содержащей любое число аккумул торов.The base value is conveniently taken respectively working and operating capacity, expressed in ampere hours. The change in the relative value of the working and operating capacitance of the batteries as a function of the relative value of the current of the system is illustrated by curves d and e, respectively. Such curves for batteries of a particular electrochemical system are experimentally removed during their manufacture or during operation. These dependencies, defined, for example, for a single battery are valid for a battery containing any number of batteries.

Определение степени зар женности аккумул торов (батареи), т. е. их остаточной рабочей , эксплуатационной или полной емкости, осуществл ют следующим образом.Determining the degree of charge of a battery (battery), i.e., their residual working, operating or full capacity, is carried out as follows.

Испытуемый объект подключают к зар дпому источнику номинального напр жени The test object is connected to a charge source of nominal voltage.

через токоограничивающий резистор известной величины и контролируют иадение напр жени на резисторе. По достижении напр жением на резисторе установившегос значени уточн ют напр жение источпика и батареи и по полученным данным рассчитывают относительное значение зар дного напр жени . Затем по рассчитанному относительному зар дному напр жению и зависимости степепи зар женности наход т величину соответствующей относительной емкости, а затем рассчитывают действительные значени этих емкостей в амперчасах, от есть Q Q-Q5Предлагаемый способ определени степени зар женностн и действительного значени емкости аккумул торов вл етс достаточно простым и обеспечивает высокую точность при контроле параметров батареи с любым числом аккумул торов, сохран при этом все положительные свойства ранее известных способов определени емкости аккумул торных батарей.through a current limiting resistor of known magnitude and control of the voltage drop across the resistor. When the voltage on the resistor reaches a steady-state value, the voltage of the source and the battery is refined, and the relative value of the charging voltage is calculated from the data obtained. Then, according to the calculated relative charge voltage and the dependence of the degree of charge, the value of the corresponding relative capacitance is found, and then the actual values of these capacitances are calculated in ampere hours, from Q Q-Q5. The proposed method for determining the charge level and actual value of the battery capacity is sufficient simple and provides high accuracy in monitoring battery parameters with any number of batteries, while maintaining all the positive properties of previously known methods EFINITIONS capacity of the batteries.

Форм у л а и 3 о 6 р е т е и и Formula and 3 o 6 p e e and u

Способ определени степени зар женности аккумул торной батареи, преимущественно соThe method for determining the degree of charge of a battery, mainly

щелочным электролитом, оенованныл на определении величин установившихс значении зар дного тока и напр жени батареи, соединенной с зар дным источником номинального напр жени , и сопоставлении полученных значений вольтамиерной характеристики с данными вольтамперных характеристик, соответствующих различной степени зар жениости батареи, отличающийс тем, что, с целью повыщепи точности и упрощени ироцссса , зар д оатареи производ т через токоограничивающий резистор эталонного сопротивлени , а искомую величину определ ют по измеренному значению иапр л ени испытуемой батареи, вольтамнерной характеристике системы: зар дный источник-резистор-аккумул торна батаре и характеристике зависимости степени зар женности от напр жени батареи, отнесенного к напр жению источника .alkaline electrolyte, based on the determination of the magnitude of the established value of the charging current and battery voltage, connected to the charging source of nominal voltage, and comparing the obtained values of the voltametric characteristic with the data of the current-voltage characteristics corresponding to different levels of battery charge, characterized by the purpose of increasing accuracy and simplifying irocss, the charge of the battery is made through the current-limiting resistor of the reference resistance, and the desired value is determined by measuring The critical value of the test battery, the voltage-voltage characteristic of the system: the charging source-resistor-battery, and the dependence of the degree of charge on the battery voltage, related to the source voltage.

Т/ T /

JJ