UA52329A

UA52329A - Акумулятор електричної енергії

Info

Publication number: UA52329A
Application number: UA2002042890A
Authority: UA
Inventors: Володимир Юрійович Радіонов; Микола Вікторович Сабалаєв
Original assignee: Володимир Юрійович Радіонов
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2002-12-16
Also published as: RU2002122451A; AU2003210107A1; WO2003085772A1; RU2251764C2; UA52329C2

Abstract

Акумулятор електричної енергії містить корпус у вигляді ємності з кришкою, електроди, полюсні клеми, щонайменше один датчик параметрів акумулятора, датчик параметрів акумулятора, процесор, пристрій відображення параметра акумулятора, що вимірюється.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до електротехнічної промисловості, а саме - до електричних акумуляторів, і може бути 2 використане при виробництві акумуляторних батарей різного призначення. Переважне, але не винятково, застосування винахід знайде у виробництві автомобільних акумуляторів, які мають масове застосування, але кваліфіковане обслуговування проходять лише періодично, в основному рідше за один раз в рік. Оскільки власники автомобілів звичайно не мають навичок професійного обслуговування акумуляторів і необхідного для цього обладнання, то більшість автомобільних акумуляторних батарей обслуговуються тільки при черговому 70 технічному обслуговуванні автомобіля, тобто один раз на 1 - 2 роки. У той же час, кожний власник автомобіля зацікавлений в надійній роботі автомобіля, яка, в свою Чергу, залежить від стану акумулятора. Крім того, для багатьох власників автомобілів, особливо в країнах з економікою, що розвивається, вартість акумуляторної батареї складає помітну частку бюджету середньостатистичний сім'ї, тому такі користувачі надто зацікавлені в максимальному продовженні терміну служби акумуляторної батареї. При цьому відомо, що термін служби 12 акумуляторної батареї визначальним чином залежить від своєчасності її обслуговування і виключення її експлуатації в критичних станах, таких як знижений рівень електроліту, перерозрядження, підвищена робоча температура, підвищений внутрішній опір акумулятора і ряд інших. Однак сучасні конструкції автомобільних акумуляторних батарей не передбачають можливості постійного контролю безпосередньо в процесі експлуатації життєво важливих для батареї параметрів. Виключення складають деякі моделі акумуляторних батарей, в яких є можливість візуального контролю рівня електроліту і рівня зарядженості батареї. Звичайний акумулятор електричної енергії містить корпус у вигляді ємності з кришкою, в якому розміщені електроди, повністю або частково занурені в електроліт і сполучені з полюсними клемами, виведеними через кришку корпусу (див., наприклад, патент США Мо4,752,543, 1988, та інш.). Деякі автомобільні акумулятори забезпечені вбудованими зарядними пристроями, які дозволяють проводити підзарядження акумулятора безпосередньо на місці 22 установки в автомобілі або окремо від автомобіля, але принаймні без застосування зовнішнього зарядного « пристрою (див., наприклад, патент США Мо5,146,148, 1992, патент США Мо5,510,694, 1996, та інш.). Вбудовані зарядні пристрої в таких акумуляторах розміщені, як правило, в кришці корпусу акумулятора. Кришка корпусу акумулятора звичайно виконується у вигляді рельєфної пластини, контур якої щільно прилягає до стінок ємності в їх верхній частині. Зверху кришку заливають мастикою, стійкою до агресивного електроліту, який заповнює о місткість. Для захисту мастики від механічних або кліматичних пошкоджень її зверху закривають додатковою с кришкою (див. патент Російської Федерації Мо2,169,414,2001).

Для надійної роботи акумулятора потрібно, щоб певні його параметри знаходилися в допустимих межах. До о таких параметрів відносяться: Га - ступінь зарядженості акумулятора;

Зо - напруги на полюсних клемах акумулятора; юю - щільність електроліту; - рівень електроліту; - температура електроліту. «

Ці параметри є прямими показниками стану акумулятора і дозволяють безпосередньо перед його З 50 використанням або в процесі використання оцінити його придатність до подальшої експлуатації, необхідність в с його обслуговуванні, ремонті або заміні.

Із» Так, при падінні ступеня зарядженості акумулятора його підзарядити і перевірити стан пристроїв, які забезпечують автоматичну зарядку акумулятора, якщо такі є.

Значення щільності електроліту, його рівня і температури також повинні знаходитися в заданих межах, а відхилення значення будь-якого з цих параметрів за встановлену межі є сигналом про теє, що потрібно о обслуговування, ремонт або заміна акумулятора. ка Для більш точної діагностики стану акумулятора корисно контролювати такі параметри акумулятора, як падіння напруги при запуску двигуна і внутрішній опір акумулятора. о Про те, що акумулятор потрібно піддати черговому обслуговуванню або заміні, можуть підказати такі ко 20 показники, як напрацьований акумулятором ресурс, наприклад, з моменту установки на автомобіль або сумарну кількість напрацьованих годин, а також кількість пусків двигуна, зроблених за допомогою даного акумулятора. с Відомий пристрій для контролю параметрів акумуляторної батареї, що містить блок визначення залишкової ємності акумуляторної батареї в режимі імпульсного розряду, який сполучений з акумуляторною батареєю (див. патент Російської Федерації Мо2131158, 1999). Пристрій доповнений блоком управління, на виходи якого 22 підключені блок комутації, зарядний пристрій і індикатор, до входу блоку управління підключений блок ве. порівняння, входи якого сполучені з виходами блоку еталонної кривої і вимірника внутрішнього опору, входи яких через блок комутації підключені до акумулятора, що випробовується. Цей пристрій дозволяє визначити залишкову місткість акумулятора через вимірювання його внутрішнього опору, однак він виконаний у вигляді окремого приладу, який потрібно приєднувати до акумулятора для виконання згаданих вимірювань. 60 Відомий пристрій індикації стану акумулятора, вмонтований в пробку, встановлену в кришці корпусу акумулятора, який містить капсулу, магнітний поплавець і електронний індикатор, в якому як чутливий елемент використаний магнітокерований контакт в парі з магнітним поплавцем (див. патент Російської Федерації

Мо2091925, 1997). Цей пристрій дозволяє фіксувати рівень електроліту тільки дискретно, тобто фіксувати рівень електроліту тільки в двох станах - "рівень допустимий" і "рівень нижче допустимого", і не дозволяє бо контролювати інші важливі параметри акумулятора.

Відомий акумулятор, комбінований з пристроєм контролю температури всередині акумулятора (див. патент

Російської Федерації Мо1,669,349, 1995). При перевищенні температури електроліту вище допустимого він інформує про аварію. Цей пристрій забезпечує контроль температури електроліту тільки в двох станах - "значення температури допустиме" і "значення температури вище допустимого", і також не дозволяє контролювати інші важливі параметри акумулятора.

Задачею цього винаходу є створення акумулятора, переважно, але не виключно, автомобільного акумулятора, в якому забезпечується можливість автоматичного вимірювання і цифрової або іншої індикації безпосередньо на самому акумуляторі ступеня зарядженості акумулятора, напруги на полюсних клемах /о акумулятора, щільності електроліту, рівня електроліту, температури електроліту, падіння напруги при запуску двигуна, внутрішнього опору акумулятора, напрацьованого ресурсу, кількості пусків двигуна і, можливо інших важливих параметрів акумулятора. Важливою складовою частиною задачі справжнього винаходу є індикація інформації про параметри акумулятора безпосередньо на елементах його корпусу в простій і зрозумілій для пересічного користувача формі. При цьому передбачається, що вартість такого акумулятора не повинна істотно 7/5 Збільшитися за рахунок забезпечення його такими додатковими можливостями.

Поставлена задача вирішується тим, що відомий акумулятор електричної енергії, який містить корпус у вигляді ємності з кришкою, в якому розміщені електроди, принаймні частково занурені в електроліт і сполучені з полюсними клемами, виведеними через кришку корпусу, | щонайменше один датчик параметрів акумулятора, забезпечений датчиком параметрів акумулятора, який виробляє електричні сигнали і вихід якого підключений до 2о входу вмонтованого в кришку корпусу процесора, вихід якого підключений до пристрою відображення параметра акумулятора, що вимірюється. Шини живлення процесора електричне приєднані до полюсних клем акумулятора безпосередньо або через пристрій стабілізації напруги. Аналогічним образом шини живлення пристрою відображення електричне приєднані до полюсних клем акумулятора безпосередньо або через пристрій стабілізації напруги.

Датчиком може бути датчик рівня зарядженості акумулятора, датчик напруги на полюсних клемах акумулятора, датчик напруги у бортовій мережі автомобіля, датчик падіння напруги при запуску двигуна, датчик « кількості пусків двигуна, датчик напрацьованого ресурсу, датчик щільності електроліту, датчик рівня електроліту, датчик температури електроліту, датчик внутрішнього опору акумулятора або будь-який інший датчик. б зо Переважно, акумулятор забезпечений комбінацією з М різний зазначених вище датчиків, при цьому процесор має М входів, до яких підключені виходи датчиків, де М22. с

У найбільш переважному варіанті пристрій відображення параметрів акумулятора, що вимірюються, со виконаний у вигляді вмонтованого в кришку корпусу екрана для візуального відображення параметрів, що вимірюються. с

Для запобігання розряду при тривалому його зберіганні акумулятор може бути забезпечений: ю а) пристроєм відключення живлення пристрою відображення, за допомогою якого шини живлення пристрою відображення можуть бути відключені від полюсних клем акумулятора, і б) пристроєм відключення живлення процесора, за допомогою якого шини живлення процесора можуть бути відключені від полюсних клем акумулятора. «

У тому випадку, якщо акумулятор забезпечений ручкою для перенесення, то її доцільно зв'язати з -в с механізмом включення живлення пристрою відображення параметрів при піднятій ручці і відключення живлення . пристрою відображення параметрів при опущеній ручці. «? Ця ж ручка може бути пов'язана з механізмом включення живлення процесора при піднятій ручці і відключення живлення процесора при опущеній ручці.

Додатково до пристрою індикації, встановленого безпосередньо на кришці корпусу, або незалежно від нього, ос, може бути передбачена можливість підключення віддаленого пристрою відображення параметрів, що вимірюються. о Для цього вихід процесора доцільно забезпечити додатковими виводами з можливістю підключення до них о віддаленого пристрою відображення параметрів, що вимірюються, за допомогою кабеля.

При цьому видалений від акумулятора пристрій відображення параметрів, що вимірюються, переважно о виконаний у вигляді екрана, встановленого на робочому місці оператора або водія. о Для того, щоб забезпечити можливість автоматичної послідовної індикації всіх контрольованих параметрів акумулятора, процесор може бути забезпечений блоком циклічного опиту підключених до його входу датчиків.

Більш детально рішення, що пропонується, описане нижче з посиланнями на рисунки.

Акумулятор електричної енергії, який схематично зображений на фіг.1, містить корпус у вигляді ємності 1 з кришкою 2. Всередині ємності розміщені електроди 3, 4, які повністю або частково занурені в електроліт 5 і » сполучені з полюсними клемами б і 7, виведеними через кришку 2 корпусу. Акумулятор містить також щонайменше один датчик 8 параметрів акумулятора, який може бути розташований в ємності 1, якщо це, наприклад, датчик рівня, щільності або температури електроліту, або вмонтований в корпусний елемент бо акумулятора, наприклад, в кришку 2 (фіг.2), якщо це, наприклад, датчик напруги на полюсних клемах акумулятора, датчик напруги бортової мережі автомобіля, датчик падіння напруги при запуску двигуна або інший датчик, для якого не потрібний фізичний контакт з електролітом або електродами акумулятора. Такого типу датчик може бути також розташований зовні кришки 2 і залитий герметизуючою мастикою 9, яку звичайно наносять на кришку 2 досить товстим шаром. Датчик 8 параметрів акумулятора виконаний таким чином, що він 65 Відображає параметр акумулятора, що вимірюється, у вигляді електричного сигналу. Вихід датчика 8 підключений до процесора 10, тобто до пристрою обробки сигналу, який вмонтований в один з корпусних елементів акумулятора, наприклад, в кришку 2 (фіг.2), і також залитий мастикою 9. Вихід процесора 10 приєднаний до входу пристрою 11 відображення значення параметра акумулятора, що вимірюється, який також розміщений на кришці 2 таким чином, щоб його екран міг візуально спостерігатися (фіг.3).

Електрична схема пристрою (фіг.4) містить процесор 10, до входу якого підключений датчик 8. Вихід процесора сполучений з пристроєм 11 відображення значення параметра, що вимірюється. Процесор 10 і пристрій 11 відображення значення параметра, що вимірюється, отримують живлення від самого акумулятора через стабілізатор напруги 12 або безпосередньо. Ланцюги живлення процесора 10 і пристрою 11 відображення значення параметра, що вимірюється можуть містити вимикач 13 для їх відключення у разі тривалої перерви у 7/0 Використанні акумулятора.

Вимикач 13 виконаний у вигляді герметичного магнітокерованого контакту, який вмонтований в кришку 2 або прикріплений до неї поблизу ручки 14 для перенесення акумулятора, яке містить постійний магніт 15 (фіг.б).

При нормальній роботі акумулятора внаслідок взаємодії електродів З і 4 з електролітом 5 на виробляється е.д.с., яка через електроди З і 4 може подаватися на зовнішнє навантаження. Одночасно датчик 8 контролює /5 заданий параметр акумулятора, наприклад, рівень електроліту, і виробляє електричний сигнал, який поступає на вхід процесора 10, який отримує живлення від електродів З і 4 через стабілізатор напруги 12. Процесор 10 обробляє сигнал датчика 8 і видає керуючий сигнал на вхід пристрою 11 відображення значення параметра, що вимірюється, на екрані якого з'являється це значення в заданій формі. У разі вимірювання рівня електроліту на екрані може висвічуватися інформація у вигляді свідчень "Норма", "ХХоОо нижче за норму", "Недопустимо нижче 2о за норму" або інші. Процесор 10 і пристрій 11 відображення значення параметра, що вимірюється, живляться через вимикач 13, який при опущеній ручці 14 знаходяться в розімкненому стані за рахунок взаємодії магнітокерованого контакту 1 з магнітним полем постійного магніта 15 в ручці 14. Для включення процесора 10 і пристрою 11 досить підняти ручку 14, вплив постійного магніта 16 на магнітокерований контакт 13 припиниться і контакти магнітокерованого контакту 13 замкнуться.

У іншому варіанті реалізації акумулятор має М датчиків 84 - 8, підключених у входам процесора 10 (фіг.5).

Процесор обробляє сигнали датчиків 84 - 84 відповідно до заданої послідовності, а пристрій 11 відображення « значення параметра, що вимірюється, висвічує послідовно значення параметрів на своєму екрані.

Датчиками можуть бути датчик ступеня зарядженості акумулятора, датчик напруги на полюсних клемах акумулятора, датчик напруги бортової мережі автомобіля, датчик падіння напруги при запуску двигуна, датчик б зо Кількості пусків двигуна, датчик напрацьованого ресурсу, датчик щільності електроліту, датчик рівня електроліту, датчик температури електроліту, датчик внутрішнього опору акумулятора або будь-який інший с датчик. со

Датчик ступеня зарядженості акумулятора може бути виконаний, наприклад, у вигляді сукупного датчика щільності електроліту, датчика напруги і датчика температури. Цей пристрій є предметом самостійної заявки на с винахід. ю

Датчики напруги на полюсних клемах акумулятора, напруги бортової мережі автомобіля, падіння напруги при запуску двигуна можуть бути виконані на основі звичайних пристроїв, відомих фахівцям в даній області.

Датчик кількості пусків двигуна може бути виконаний на базі електронного лічильника числа імпульсного пониження напруги акумулятора нижче певного порога. «

Датчик напрацьованого ресурсу може бути виконаний у вигляді електронного таймера, який запускається п с автоматично при першому запуску двигуна і видає на пристрій відображення значення напрацьованого ресурсу, що обчислюється в роках, місяцях і днях з моменту першого запуску двигуна. ;2 Датчик щільності електроліту може бути виконаний у вигляді ємкісного датчика.

Датчик рівня електроліту може бути виконаний у вигляді двох магнітокерованих контактів.

Датчик температури електроліту може бути виконаний у вигляді одного з електронних термометрів, відомих с фахівцям в даній області.

Датчик внутрішнього опору акумулятора може бути виконаний у вигляді еталонного датчика струму. ю У ще одному варіанті виконання акумулятор забезпечений додатковим віддаленим пристроєм 16 індикації оо параметрів що вимірюються, екран якого може бути встановлений безпосередньо на робочому місці оператора або водія. У цьому випадку процесор 10 забезпечений додатковими виводами 17, до яких підключений кабель ю інтерфейсу 18 (фіг.7). о Альтернативно описаним варіантам реалізації пристрій індикації параметрів, що вимірюються, може містити також будь-які інші сигналізуючи пристрої, наприклад, звукові, які можуть бути інтегровані з пристроями блокування, наприклад, системи запалювання двигуна, перешкоджаючими використання акумулятора в аварійних режимах.

Акумулятор по даному винаходу забезпечує можливість автоматичного вимірювання і цифрової або іншої

Р індикації безпосередньо на самому акумуляторі, а також на робочому місці оператора або водія множини важливих параметрів акумулятора, що дозволяє без спеціальних знань своєчасно виявити небажані відхилення стану акумулятора і своєчасно усунути їх своїми силами або звернутися до професійного обслуговування. При бо сучасному рівні розвитку мікроелектроніки вартість такого акумулятора практично не буде перевищувати вартості звичайного акумулятора.

Claims

Формула винаходу б5 . м , , , що , ,

1. Акумулятор електричної енергії що містить корпус у вигляді ємності з кришкою, в якій розміщені електроди, принаймні частково занурені в електроліт і сполучені з полюсними клемами, виведеними через кришку корпусу, і щонайменше один датчик параметрів акумулятора, який відрізняється тим, що акумулятор забезпечений датчиком параметрів акумулятора, який виробляє електричні сигнали і вихід якого підключений до Входу вмонтованого в кришку корпусу процесора, вихід якого підключений до пристрою відображення параметра акумулятора, що вимірюється.

2. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що датчиком є датчик рівня зарядженості акумулятора.

З. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що датчиком є датчик напруги на полюсних клемах акумулятора. 70

4. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що акумулятор є автомобільним, а датчиком є датчик напруги бортової мережі автомобіля.

5. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що акумулятор є автомобільним, а датчиком є датчик падіння напруги при запуску двигуна.

б. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що акумулятор є автомобільним, а датчиком є датчик 7/5 Кількості пусків двигуна.

7. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що датчиком є датчик напрацьованого ресурсу.

8. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що датчиком є датчик щільності електроліту.

9. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що датчиком є датчик рівня електроліту.

10. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що датчиком є датчик температури електроліту.

11. Акумулятор по п. 1, який відрізняється тим, що датчиком є датчик внутрішнього опору акумулятора.

12. Акумулятор по будь-якому з пп. 2-11, який відрізняється тим, що він містить М датчиків і процесор, який має М входів, до яких підключені виходи датчиків, де М 2 2.

13. Акумулятор по одному з пп. 1-12, який відрізняється тим, що пристрій відображення параметрів акумулятора, що вимірюються, виконаний у вигляді вмонтованого в кришку корпусу екрана для візуального Відображення параметрів, що вимірюються.

14. Акумулятор по одному з пп. 1-13, який відрізняється тим, що акумулятор забезпечений пристроєм « відключення живлення пристрою відображення.

15. Акумулятор по одному з пп. 1-13, який відрізняється тим, що акумулятор забезпечений пристроєм відключення живлення процесора. б

16. Акумулятор по п. 14, який відрізняється тим, що акумулятор забезпечений ручкою для перенесення, зв'язаною з механізмом включення живлення пристрою відображення параметрів при піднятій ручці і с відключення живлення пристрою відображення параметрів при опущеній ручці. со

17. Акумулятор по п. 15, який відрізняється тим, що ручка для перенесення зв'язана з механізмом включення живлення процесора при піднятій ручці і відключення живлення процесора при опущеній ручці. с

18. Акумулятор по одному з пп. 1-17, який відрізняється тим, що вихід процесора забезпечений виводами з можливістю підключення до них віддаленого від акумулятора пристрою відображення параметрів, що вимірюються, за допомогою кабеля.

19. Акумулятор по п. 18, який відрізняється тим, що віддалений від акумулятора пристрій відображення « параметрів, що вимірюються, виконаний у вигляді екрана, встановленого на робочому місці оператора.

20. Акумулятор по п. 12, який відрізняється тим, що процесор забезпечений блоком циклічного опиту 2 с підключених до його входу датчиків. . и» Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2002, М 12, 15.12.2002. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. 1 ко о з 50 с Р 60 б5