| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2242066
СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛИШКОВОЇ ЄМКОСТІ свинцевих акумуляторів
Ім'я заявника: Державна освітня установа вищої професійної освіти Південно-Російський державний технічний університет (Новочеркаський політехнічний інститут) (RU)
Ім'я винахідника: Горбачов В.М. (RU); Дорда А.С. (RU); Єланці І.А. (RU); Рудов Н.В. (RU)
Ім'я патентовласника: Державна освітня установа вищої професійної освіти Південно-Російський державний технічний університет (Новочеркаський політехнічний інститут) (RU)
Адреса для листування: 346428, Ростовська обл., М Новочеркаськ, ГСП-1, вул. Просвітництва, 132, ЮРГТУ (НПІ), ОІВ
Дата початку дії патенту: 2003.04.29
Спосіб призначений для визначення залишкової ємності свинцевого акумулятора в будь-який момент його розряду за величиною струму розряду, величиною і швидкості падіння напруги на акумуляторі в процесі розряду. Спосіб заснований на попередньому визначенні, на однотипному акумуляторі, узагальненої безрозмірною залежності відносного напруги на акумуляторі від відносного часу розряду, використовуючи яку, зробивши в процесі розряду не менше трьох вимірів напруги на акумуляторі при постійному струмі, обчислюють час, що залишився до кінця розряду і залишкову ємність акумулятора на поточний момент часу. Спосіб забезпечує підвищення точності.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до хімічних джерел струму, і може бути використано для контролю технічного стану, наприклад, свинцевих акумуляторів.
Відомий спосіб визначення ступеня зарядженості акумулятора (RU, патент 2110119 С1 Н 01 М 10/48, G 01 R 31/36, 1998.), що полягає в тому, що вимірюють рівноважну електрорушійну силу (ЕРС) акумулятора на двох електродах, додатково вводяться в електроліт. Крім того, в електроліт і вводять датчик температури, вимірюють температуру електроліту, запам'ятовують обсяг електроліту, номінальну ємність акумулятора, рівноважну ЕРС повністю зарядженого акумулятора, з урахуванням яких розраховують ступінь зарядженості акумулятора, коректуючи результат розрахунків по температурі електроліту.
Визначення ступеня зарядженості зазначеним способом вимагає створення і застосування додаткових технічних засобів: електродів, датчиків температури, вимірників обсягу електроліту. Тому ускладнюється пристрій для здійснення цього способу.
Відомий і спосіб визначення залишкової ємності свинцевого акумулятора (СА) (RU, патент 2120158 С1, Н 01 М 10/42, G 01 R 31/36), що полягає в тому, що попередньо для відповідного типу акумулятора проводять цикли: повний заряд СА - розряд одним з основних застосовуваних режимів розряду (1-, 2-, 5-, 10-, 20-, 50-годинний) до кінцевого розрядної напруги з охопленням такими циклами всіх перерахованих основних режимів розряду і встановлюють залежно розрядної напруги в кожному з цих режимів від відданої ємності, здійснюючи в процесі розряду інтегрування струму в функції часу і вимір розрядної напруги. Ці залежності запам'ятовують.
В процесі експлуатації СА такого типу при його розряді здійснюють інтегрування струму розряду в функції часу і вимір розрядної напруги і, використовуючи попередньо отриману залежність розрядної напруги при встановленому струмі від розрядної ємності, визначають залишкову ємність СА в даному режимі розряду.
Періодично, коли за правилами експлуатації таких СА проводять лікувальний цикл, визначають розрядну ємність на поточний момент часу при розряді струмом 20-годинного розряду і обчислюють поправочний коефіцієнт зміни віддається ємності СА, рівний відношенню отриманої в останньому лікувальному циклі розрядної ємності до відповідної розрядної ємності, отриманої для даного типу СА на початковий момент експлуатації і зафіксований. При подальшій експлуатації СА одержувані зазначеним вище способом значення залишкової ємності множать на поправочний коефіцієнт.
Зазначений спосіб визначення залишкової ємності СА прийнятий за прототип. Основним недоліком способу, прийнятого за прототип, є його низька точність. Це обумовлено тим, що повна ємність СА і його розрядні характеристики (залежність напруги на акумуляторі від розрядної ємності при різних токах розряду) змінюються з плином часу. Інтегрування струму за часом в період розряду і обчислення залишкової ємності як різниці між повною і розрядної ємністю не дає необхідного уточнення, так як саме повна ємність СА змінюється з плином часу. Крім того, від повної ємності можна віднімати розрядну ємність, якщо вони відносяться до одного і того ж постійного струму розряду. На практиці ж, в умовах експлуатації СА розряджають найчастіше довільно змінюється в часі струмом.
Після лікувального циклу, згідно описуваного способу, визначаться поправочний коефіцієнт і уточнюється, таким чином, значення залишкової ємності. Однак, лікувальні цикли проводять орієнтовно після півроку експлуатації СА. За цей час акумулятор може зменшити свою ємність до 30%. Лікувальний цикл частково компенсує це зменшення ємності. Але безпосередньо перед лікувальним циклом похибка визначення залишкової ємності зазначеним способом може досягти 30%.
Винахід направлено на підвищення точності визначення залишкової ємності свинцевих акумуляторів в будь-який момент їх розряду за рахунок того, що попередньо для відповідного типу акумулятора проводять цикли: повний заряд - розряд до кінцевого розрядної напруги по черзі кожним з основних застосовуваних режимів розряду (1-, 2-, 5-, 10-, 20-, 50-годинний), в процесі яких здійснюють періодичне вимірювання напруг на акумуляторі, фіксуючи при цьому відповідні моменти часу від початку розряду, тобто встановлюють залежно розрядної напруги від часу при різних розрядних токах. Отримані залежності переводять в безрозмірний вигляд і отримують єдину для всіх струмів розряду узагальнену залежність відносного напруги на акумуляторах від відносного часу, апроксимують її експоненційної залежністю, з якої отримують формули для розрахунку відносної постійної часу експоненти, коефіцієнта посилення експоненти і розрахункового значення відносного часу до кінця розряду . Значення коефіцієнтів, що входять в ці формули, запам'ятовують.
В процесі експлуатації свинцевих акумуляторів такого типу при постійному струмі розряду виробляють періодичне вимірювання напруг на акумуляторі з однаковими інтервалами часу і фіксують відповідні моменти часу, потім по величині струму розряду визначають кінцеве розрядна напруга, початкова розрядна напруга і час повного розряду, а за даними послідовних НЕ менше трьох вимірів напруг розраховують:
- Відносні значення напруг;
- Постійну часу експоненти;
- Коефіцієнт посилення експоненти;
- Розрахункове значення відносного часу до кінця розряду;
- Залишкову ємність в кожен поточний момент часу.
Таким чином, згідно з пропонованим способом, залишкова ємність СА розраховується за отриманими на основі експоненційної залежності узагальненим безрозмірним формулами, коефіцієнти яких не залежать від струму розряду і інших чинників (в тому числі від "старіння" СА), а тільки від відносних напружень на акумуляторі. Всі зміни в характеристиках СА відображаються на реальній розрядної кривої. За допомогою експоненційної залежності і з урахуванням не тільки значень напруг, а й кривизни розрядної кривої в даній точці, проводиться її екстраполяція, в результаті якої розраховується час до моменту досягнення кінцевого розрядної напруги, при якому розряд припиняють. Точність визначення залишкової ємності може бути підвищена за рахунок збільшення інтервалів між послідовними вимірами напруг на акумуляторах.
Спосіб визначення залишкової ємності свинцевого акумулятора за величиною напруги на його затискачах, встановленого при розряді постійним струмом, полягає в тому, що попередньо для відповідного типу акумулятора проводять цикли: повний заряд - розряд до кінцевого розрядної напруги по черзі кожним з основних застосовуваних режимів розряду (1 , 2, 5-, 10-, 20-, 50-годинний). В процесі розрядів здійснюють періодичне вимірювання напруги на акумуляторі U pai, фіксуючи при цьому відповідні моменти часу від початку розряду 
pi заданим струмом розряду. Таким чином, встановлюють залежність розрядної напруги від часу.
Для кожного розрядного струму I рj фіксують значення:
U нpj - напруги на акумуляторі на початку процесу розряду,
U кpj - кінцеве розрядна напруга,
пpj - час повного розряду,
і встановлюють залежність цих величин від розрядного струму.
Значення U pai переводять в безрозмірний вигляд, для чого обчислюють відносні значення напруг за формулою U oi = (U pai -U кpj) / (U нpj -U кpj), і відповідні відносні значення часу вимірювання від початку розряду oi = pi / пpj, потім обчислюють середні значення 
, Відносних напруг U oi, відповідних однаковим значенням oi при різних розрядних токах I pj. Отриману таким чином залежність = F ( oi) апроксимують рівнянням виду
= C oe (1-exp (- окр / Т е),
де С е - коефіцієнт посилення експоненти;
окр = 1 oi - відносний час від поточного моменту до кінця розряду;
Т oe - відносна постійна часу експоненти.
Для апроксимації попередньо задаються лінійною залежністю T oe від відносного часу oi:T oei = а + b Оi, потім обчислюють для кожної i-ї точки значення C oei за формулою
З oei = [ 
- 
· Exp (( oi-3 - oi + 3) / T oei)] / [1-exp (( oi-3 - oi + 3) / T oei)]
і розрахункові значення відносного часу до кінця розряд
pkpi = -Ln (1 / C oei) · T oei,
які порівнюють з фактичними значеннями часу до кінця розряду фкрi. Якщо розбіжності між pкрi і фкрi перевищать допустимі значення, то підбирають значення коефіцієнтів а і b у формулі T oei = а + b oi таким чином, щоб зменшити ці розбіжності. Після цього ставлять в залежність набутих значень T oei від середніх відносних напруг і апроксимують (наприклад, за методом найменших квадратів) цю залежність рівнянням виду
T oei = a 2 · 2 + a 1 · + a 0.
Отримані значення коефіцієнтів a 2, a 1, а 0 запам'ятовують.
В процесі експлуатації свинцевих акумуляторів такого типу при постійному струмі розряду I pj = const виробляють періодичне вимірювання напруг на акумуляторі U pai з однаковими інтервалами часу і фіксують відповідні моменти часу i, потім по величині струму розряду визначають U кpj, U нpj, пpj - кінцеве розрядна напруга, початкова розрядна напруга і час повного розряду, а за даними послідовних не менше трьох вимірів розраховують:
відносні значення напруг по формулі
U oi = (U pai -U кpj) / (U нpj -U кpj);
постійну часу експоненти за формулою
T oei = a 2 · U 2oi + a 1 · U oi + a 0;
коефіцієнт посилення експоненти за формулою
C oei = [U oi-1-U oi + 1 · ехр (( i-1 - i + 1) / пpj / T oei)] / [1-exp (( i-1 - i + 1) / пpj / T oei)];
розрахункове значення відносного часу до кінця розряд
ркрi = -Ln (1-C ei / U oi) · T oei;
залишкову ємність в кожен теперішній момент часу
З ост = I pj · ркрi · пpj.
Таким чином, згідно з пропонованим способом, для розрахунку залишкової ємності СА не потрібно робити інтегрування розрядного струму за часом, або вводити коригування результатів розрахунку за результатами проведення лікувального циклу. Розрахунок виконується за отриманими при попередніх випробуваннях на основі експоненційної залежності узагальненим безрозмірним формулами, коефіцієнти яких не залежать від струму розряду і інших чинників (в тому числі від "старіння" СА), а тільки від відносних напружень на акумуляторі. Будь-які зміни властивостей СА, що відбулися, наприклад, через "старіння", відображаються насамперед на розрядної кривої. За допомогою експоненційної залежності і з урахуванням не тільки значень напруг, а й кривизни реальної розрядної кривої в даній точці, проводиться її екстраполяція, в результаті якої розраховується час до моменту досягнення кінцевого розрядної напруги, тобто до повного розряду СА. Точність визначення залишкової ємності може бути підвищена за рахунок збільшення інтервалів між послідовними вимірами напруг на акумуляторах.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб визначення залишкової ємності свинцевого акумулятора за величиною напруги на його затискачах, встановленого при розряді постійним струмом, що полягає в тому, що попередньо для відповідного типу акумулятора проводять цикли: повний заряд - розряд до кінцевого розрядної напруги по черзі кожним з основних застосовуваних режимів розряду (1 , 2, 5-, 10-, 20-, 50-годинний), здійснюючи в процесі розрядів періодичне вимірювання напруги U pai на акумуляторі, фіксуючи при цьому відповідні моменти часу від початку розряду рi заданим струмом, встановлюючи таким чином залежність розрядної напруги від часу, який відрізняється тим, що для кожного розрядного струму I pj фіксують значення U нpj - напруга на акумуляторі на початку процесу розряду, U кpj - кінцеве розрядна напруга, пpj - час повного розряду, і встановлюють залежність цих величин від розрядного струму I pj, обчислюють для кожного значення U pai його відносне значення за формулою
U oi = (U pai -U кpj) / (U нpj -U кpj)
і відповідне відносне час вимірювання від початку розряду Оi = рi / пpj, потім обчислюють середні значення відносних напруг U oi, відповідних однаковим значенням oi при різних розрядних токах I pj, отриману таким чином залежність = F ( oi) апроксимують рівнянням виду
= С е (1-ехр (- окр / T oe),
де С е - коефіцієнт посилення експоненти;
окр = 1 oi - відносний час від поточного моменту до кінця розряду;
T oe - відносна постійна часу експоненти,
для чого попередньо задаються лінійною залежністю T oe від відносного часу oi:T oei = а + b Оi, потім обчислюють для кожної i-ї точки значення
З oei = [ - · Exp (( oi-3 - oi + 3) / T oei)] / [1-exp (( oi-3 - oi + 3) / T oei)]
і розрахункові значення відносного часу до кінця розряду
pкpi = -Ln (1 / C oei) · T oei,
які порівнюють з фактичними значеннями часу до кінця розряду фкрi і підбирають значення коефіцієнтів а і b у формулі T oei = а + b Оi таким чином, щоб розбіжності між ркрi і фкрi не перевищували допустимих значень, після чого ставлять у залежність набутих значень T oei від середніх відносних напруг , Апроксимують цю залежність рівнянням виду T oei = a 2 · 2 + a 1 · + a 0 і запам'ятовують отримані значення коефіцієнтів a 2, a 1, а 0, а в процесі експлуатації свинцевих акумуляторів такого типу при постійному струмі розряду I pj = const виробляють періодичне вимірювання напруги на акумуляторі U pai з рівними інтервалами часу і фіксують відповідні моменти часу i, потім по величині струму розряду визначають U крj - кінцеве розрядна напруга, U нpj - початкова розрядна напруга і пpj - час повного розряду, а за даними послідовних не менше трьох вимірів розраховують відносні значення напруг за формулою U oi = (U pai -U кpj) / (U нpj -U кpj), після чого для кожного I-го поточного моменту часу розраховують постійну часу експоненти за формулою
T oei = a 2 · U 2oi + a 1 · U oi + a 0,
коефіцієнт посилення експоненти за формулою
З oei = [ 
- 
· Exp (( i-1 - i + 1) / пpj / T oei)] / [1-exp (( i-1 - i + 1) / пpj] / T oei)],
розрахункове значення відносного часу до кінця розряду
ркрi = -Ln (1-U oi / C ei) · T oei
і залишкову ємність за формулою З осmi = I pj · ркрi · пpj.
Версія для друку
Дата публікації 01.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.