Устройство контроля и управления техническим состоянием аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии Российский патент 2021 года по МПК G01R31/36 H01M10/48 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике для измерения контролируемых параметров аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии различного назначения на базе современных микропроцессорных систем.

Известна автоматизированная система контроля параметров и диагностики текущего состояния аккумуляторных батарей (АКБ) по датчикам напряжения, давления, течи электролита, счетчикам ампер-часов [1]. Однако система является сложной, требует упрощения: замены сильфонных датчиков давления, датчики течи электролита констатируют факт разгерметизации герметичного аккумулятора, используются упрощенные (простые) микропроцессоры. Известные адаптивные компьютерные системы управления и контроля модулей блоков питания не учитывают фактическую емкость АКБ и молекулярных накопителей энергии (МНЭ), а, следовательно, их ресурс [1].

Наиболее близким по технической сущности является устройство [2] контроля и управления техническим состоянием аккумуляторных батарей для измерения напряжения, тока, температуры, давления, сопротивления и фактической емкости АКБ, включающее цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты, компенсирующее устройство, регистрирующее устройство, устройство связи, устройство индикации, зарядно-разрядное устройство и микропроцессор. В известном устройстве по измерению контролируемых параметров аккумуляторных батарей различного назначения отсутствует молекулярный накопитель энергии и контроль его емкости.

Таким образом, рассмотренные устройства [1, 2] предусматривают оценку аккумуляторных батарей по полной совокупности контролируемых параметров, включая фактическую емкость АКБ [2] в любой измеряемый момент времени с достаточной точностью и достоверностью диагностики, контроля и предупреждения аварийного состояния, например повышение давления для герметичных элементов, температуры, переполюсовки при недопустимом снижении напряжения, перезарядки при увеличении тока и времени зарядки и не обеспечивают управление техническим состоянием МНЭ при их эксплуатации.

В основу изобретения поставлена задача - обеспечение возможности диагностирования как аккумуляторной батареи, так и молекулярного накопителя энергии за счет расширения арсенала технических средств.

Однако накопители энергии имеют достаточно высокую фарадную емкость и для ее измерения требуется сверхнизкие частоты (0,1⋅10^-3-0,1⋅10^-4 Гц). Время измерения емкости МНЭ достаточно большое по сравнению с АКБ. Поэтому рекомендуется делать эти проверки в период регламента технического обслуживания (РТО).

Поставленная задача решается тем, что устройство контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом содержит цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты с каналом инфранизкой частоты, зарядно-разрядное устройство, соединенное с аккумуляторной батареей; цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты через аккумуляторную батарею подключен к входу устройства контроля и управления, выходы которого подключены к цифровому генератору синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядному устройству; в цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты введен канал сверхнизкой частоты; выходы устройства контроля и управления через коммутаторы связаны со входами цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядного устройства, выход канала сверхнизкой частоты цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и выход зарядно-разрядного устройства через коммутаторы подключены ко входам молекулярного накопителя энергии, выход которого через коммутатор подключен ко входу устройства контроля и управления, причем если контроль фактической емкости АКБ проводится оперативно в период дежурства, то контроль емкости МНЭ проводится в период РТО, для чего цепи проверки МНЭ отключены во время дежурства и подключаются в период регламента через коммутирующие элементы.

На графическом материале (фиг. 1) представлена блок-схема устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей 1 и молекулярных накопителей энергии 2 и управления их зарядом, устройство контроля и управления 3, цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой и сверхнизкой частот 4, зарядно-разрядное устройство 5, коммутирующие элементы 6.

Канал низкой частоты генератора 4 подключен к АКБ 1 и к устройству 3, а канал сверхнизкой частоты - к МНЭ 2 через коммутирующие элементы 6.

Устройство 3 подключено к цифровому генератору синусоидального тока инфранизкой частоты 4 и зарядно-разрядному устройству 5 и обеспечивает управление работой всех частей устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом, а также осуществляет связь с оператором и внешними устройствами (регистрирующим устройством, устройством связи, устройством индикации и с зарядно-разрядным устройством 5).

Зарядно-разрядное устройство 5 предназначено для заряда и подзаряда как аккумуляторных батарей, так и МНЭ при снижении их фактической емкости ниже предельно допустимого значения, а также разряда при перезаряде АКБ и МНЭ выше допустимого значения.

Перед началом функционирования устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом выполняется его настройка, при которой в память устройства вводится количество, диапазон и предельные значения контролируемых параметров аккумуляторной батареи 1 и МНЭ 2.

Сигнал с цифрового генератора синусоидального тока 4 канала низкой частоты через батарею 1 в период оперативного контроля подается на устройство 3, а в период РТО - по каналу сверхнизкой частоты через МНЭ 2 и коммутирующие элементы 6.

Для полной автономности устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом необходимо организовать его работу циклически или по вызову оперативно в период дежурства по контролю для АКБ и в период РТО - для МНЭ. При полной автономности устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом последнее может быть запрограммировано, отлажено и встроено в АКБ и МНЭ непосредственно на заводе-изготовителе.

Таким образом, техническая реализация устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом с использованием микропроцессора может быть преобразована в устройство встроенного контроля фактической емкости АКБ в дежурном режиме, а в режиме РТО - емкости молекулярного накопителя энергии.

Источники информации.

1. Берг В.Р., Бродников С.Н., Гуров А.А., Буланов Р.Н. Методы, модели и технологии модернизации систем автономного электроснабжения ракетных комплексов / Монография под ред. Гурова А.А. - М.: Изд. Центр АО «ГОКБ»Прожектор», 2015. - С. 210.

2. RU, 2682596, 2019

Изобретение относится к цифровой измерительной технике для измерения контролируемых параметров аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии различного назначения. Сущность: устройство контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом содержит цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты с каналом инфранизкой частоты, зарядно-разрядное устройство, соединенное с аккумуляторной батареей. Цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты через аккумуляторную батарею подключен к входу устройства контроля и управления, выходы которого подключены к цифровому генератору синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядному устройству. В цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты введен канал сверхнизкой частоты. Выходы устройства контроля и управления через коммутаторы связаны с входами цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядного устройства, выход канала сверхнизкой частоты цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и выход зарядно-разрядного устройства через коммутаторы подключены к входам молекулярного накопителя энергии, выход которого через коммутатор подключен к входу устройства контроля и управления. Технический результат: обеспечение возможности диагностирования как аккумуляторной батареи, так и молекулярного накопителя энергии. 1 ил

Устройство контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом, содержащее цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты с каналом инфранизкой частоты, зарядно-разрядное устройство, соединенное с аккумуляторной батареей, при этом цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты через аккумуляторную батарею подключен к входу устройства контроля и управления, выходы которого подключены к цифровому генератору синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядному устройству, отличающееся тем, что в цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты введен канал сверхнизкой частоты, причем выходы устройства контроля и управления через коммутаторы связаны с входами цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядного устройства, выход канала сверхнизкой частоты цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и выход зарядно-разрядного устройства через коммутаторы подключены к входам молекулярного накопителя энергии, выход которого через коммутатор подключен к входу устройства контроля и управления.