АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ Российский патент 1999 года по МПК H02J7/10 H01M10/42 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и автоматике и может быть использовано для организации автоматических режимов заряда и формировки большого количества аккумуляторных батарей головных светильников, например, при использовании на шахтных ламповых, а также для организации параллельного табельного учета персонала, пользующего головными светильниками.

Известно устройство - зарядная станция - для заряда аккумуляторных батарей [1] . Это зарядное устройство содержит источник питания ИИ, непосредственно и параллельно соединенный с зарядными ячейками ЗЯ - специальными клеммами для подключения аккумуляторных батарей АБ к силовому источнику питания.

В качестве прототипа выбрана зарядная станция [2], содержащая так же, как и в аналоге, источник питания и зарядные ячейки. Заряд АБ начинается сразу при ее подключении к ЗЯ, а прекращается при отключении от ЗЯ. Известное устройство-прототип не позволяет автоматически контролировать состояния АБ в процессе их заряда и управлять процессом заряда в зависимости от состояния АБ, например, прекратить заряд при достижении АБ номинальной емкости или подать сигнал о неготовности АБ к эксплуатации, что может приводить как к перезарядке АБ и преждевременному их выходу из строя, так и к неполному заряду АБ и снижению уровня охраны труда горнорабочих.

Сущность заявленного технического решения - автоматизированной системы заряда аккумуляторных батарей, содержащей источники питания и зарядные ячейки, согласно изобретению, заключается в том, что система содержит головную ЭВМ и М модулей, объединенных с ЭВМ общей магистрально адресов и данных; головная ЭВМ оснащена специальным программным обеспечением "А-Заряд", осуществляющим автоматический контроль и управление процессом заряда/разряда АБ путем анализа их измеренных электрических характеристик (ток и напряжение), принятие решений об изменении режима заряда/разряда и подачу команд об изменении режима, а также представление полученных данных в удобном для пользователя виде; каждый модуль состоит из источника питания (ИП), контроллера модуля (КМ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и N распределительно-коммутационных блоков (РКБ), объединенных локальной магистралью адресов и данных и локальной силовой магистралью; контроллер, оснащенный микроЭВМ, принимает от головной ЭВМ управляющие команды, передает их в РКБ и АЦП по локальной магистрали адресов и данных, принимает данные от АЦП, передает их головной ЭВМ, сохраняет полученные данные и в случае отказа головной ЭВМ принимает на себя ее функции по поддержанию работы системы; распределительно-коммутационный блок содержит L зарядно-разрядных каналов (ЗРК), каждый из которых включает в себя устройство управления током заряда (УУТ) АБ, устройство разряда (УР) АБ, устройство управления цветом (УУЦ) светового индикатора (СИ) состояний ЗЯ и АБ и коммутационное устройство (КУ) для подключения канала к ЗЯ, СИ и АЦП, управление работой ЗРК осуществляется контроллером через локальную магистраль адресов и данных; аналого-цифровой преобразователь по команде контроллера через локальную магистраль адресов и данных измеряет электрические характеристики (ток и напряжение) ЗЯ на выходе соответствующего канала распределительно-коммутационного блока; источник питания обеспечивает электропитание всех электронных блоков модуля, которые связаны с ИП локальной силовой магистралью; общее количество зарядных ячеек в системе K связано с числом модулей M, числом распределительно-коммутационных блоков N и числом зарядно-разрядных каналов в РКБ L связано соотношением K = M • N • L.

Система представлена на чертеже. Она состоит из головной ЭВМ (1), модулей (2), каждый из которых состоит из источника питания ИП (3), контроллера модуля КМ (4), аналого-цифрового преобразователя АЦП (5), распределительно-коммутационных блоков РКБ (6), содержащих зарядно-разрядные каналы ЗРК (7), в состав которых входят коммутационные устройства КУ (8), устройства управления током заряда УУТ (9), устройства разряда УР (10), устройства управления цветом световых индикаторов УЦ (11), а также из зарядных ячеек ЗЯ (12) и соответствующих им световых индикаторов СИ (13).

Автоматизированная система заряда аккумуляторных батарей работает следующим образом. Головная ЭВМ под управлением программы "А-Заряд" регулярно, например, 8 раз в час, посылает команды на измерения электрических параметров всех зарядных ячеек системы. Команды по общей магистрали адресов и данных передаются контроллерам модулей и от них по локальным магистралям адресов и данных на распределительно-коммутационные блоки и соответствующие зарядно-разрядные каналы, а также на АЦП. Измеренные значения параметров передаются контроллерам, а от них - головной ЭВМ. Полученные данные анализируются программой "А-Заряд". По результатам анализа полученных данных делаются заключения о состоянии АБ (поставлена на заряд/разряд, снята с заряда/разряда, заряжена/недозаряжена до номинальной емкости, исправна/неисправна) и принимаются решения о начале/продолжении/прекращении заряда/разряда АБ и включении/выключении световой индикации, сигнализирующей о начале/продолжении процесса заряда/разряда, о готовности АБ к эксплуатации либо об аварийной ситуации (например, о неисправности АБ, о неверных действиях обслуживающего персонала). Результаты анализа и данные, лежащие в их основе, заносятся в соответствующие базы данных. Команды на реализацию принятых решений передаются от головной ЭВМ контроллерам модулей и далее на распределительно-коммутационные блоки и зарядно-разрядные каналы.

Была создана автоматизированная система заряда на 256 аккумуляторных батарей, состоящая из 256 зарядных ячеек и 256 трехцветных световых индикаторов, из головной ЭВМ, оснащенной программой управления "А-Заряд" и 4-х модулей, объединенных с головной ЭВМ общей магистралью адресов и данных; каждый модуль содержит контроллер модуля, аналого-цифровой преобразователь и 16 распределительно-коммутационных блоков, объединенных локальной магистралью адресов и данных и локальной силовой магистралью с источником питания; каждый распределительно-коммутационный блок содержит 4 зарядно-разрядных канала, каждый из которых состоит из устройства управления током заряда, устройством разряда, устройства управления цветом светового индикатора и коммутационным устройством для подключения канала к зарядным ячейкам, световым индикаторам и аналого-цифровому преобразователю.

Таким образом, предлагаемая система заряда аккумуляторных батарей существенно расширяет функциональные возможности зарядного устройства: обеспечивает автоматический контроль за состоянием аккумуляторных батарей в процессе заряда/разряда, автоматическое управление процессом заряда/разряда на основе данных о состоянии АБ, организацию автоматического режима формировки АБ и параллельного автоматического табельного учета персонала, что, в свою очередь, обеспечивает полный заряд АБ и исключает перезаряд, существенно увеличивая срок службы АБ, а также повышает уровень охраны труда.

Источники информации
1. FRIWO Charging Racks with Charger, Types 61144 to 61150, FRIEMANN & WOLF GMBH, D-4100 Duisburg I, Post Office Box 100703.

2. Станции зарядные автоматические СЗА2.УХЛ4.2, СЗА3.УХЛ4.2. Паспорт 0.06.468.902 ПС, Прокопьевский завод шахтной автоматики. г. Прокопьевск, Кемеровская обл.

Сущность технического решения. Автоматизированная система заряда аккумуляторных батарей содержит источники питания и зарядные ячейки. Система содержит М модулей, объединенных общей магистралью адресов и данных с головной ЭВМ, оснащенной специальной управляющей программой "А-Заряд", каждый модуль состоит из контроллера модуля, аналого-цифрового преобразователя и N распределительно-коммутационных блоков, объединенных локальной магистралью адресов и данных и соединенных с источником питания локальной силовой магистралью, распределительно-коммутационный блок содержит L зарядно-разрядных каналов, состоящих из устройства управления током заряда, устройства разряда, устройства управления цветом сигнального индикатора и коммутационного устройства для подключения канала к источнику питания, аналого-цифровому преобразователю и к зарядным ячейкам и соответствующим им световым индикаторам, при этом число модулей м и число распределительно-коммутационных блоков N зависят от требуемого общего числа зарядных ячеек. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей зарядного устройства: обеспечивает автоматический контроль за состоянием аккумуляторных батарей в процессах заряда и формировки и автоматическое управление этими процессами на основе данных о состоянии аккумуляторных батарей, организацию автоматического параллельного табельного учета персонала, что, в свою очередь, обеспечивает полный заряд аккумуляторных батарей и исключает их перезаряд, обеспечивает выявление неисправных батарей, что существенно увеличивает срок службы батарей и повышает уровень охраны труда. 1 ил.

Автоматизированная система заряда аккумуляторных батарей, содержащая источники питания и зарядные ячейки, отличающаяся тем, что система содержит М модулей, объединенных общей магистралью адресов и данных с головной ЭВМ, оснащенной специальной управляющей программой "А-Заряд", осуществляющей автоматический контроль и управление процессами заряда/разряда аккумуляторных батарей и их емкостями, отбраковку неисправных батарей, организацию режима формировки батарей и автоматического табельного учета персонала на основе анализа регулярно измеряемых электрических параметров зарядных ячеек и подключенных к ним аккумуляторных батарей, каждый модуль состоит из контроллера модуля, аналого-цифрового преобразователя и N распределительно-коммутационных блоков, объединенных локальной магистралью адресов и данных и соединенных с источником питания локальной силовой магистралью, распределительно-коммутационный блок содержит L зарядно - разрядных каналов, каждый из которых состоит из устройства управления током заряда, устройства разряда, устройства управления цветом светового индикатора и коммутационного устройства для подключения канала к источнику питания, аналого - цифровому преобразователю, к зарядным ячейкам и соответствующим им световым индикаторам.