ПРИВОДНОЙ МЕХАНИЗМ СО ВСТРОЕННОЙ БАТАРЕЕЙ Российский патент 2024 года по МПК H02J7/00 

Область техники

Настоящее изобретение в целом относится к приводному устройству, приводимому в действие двигателем, такому как привод клапана, включающему в себя встроенную батарею.

Уровень техники

Питание приводного механизма, приводимого в действие двигателем, такого как привод клапана, обычно поступает от сети переменного тока. Однако известно применение в таких приводах питания от резервной (часто внешней) батареи для обеспечения бесперебойной работы клапана благодаря использованию энергии от батарейного источника в случае сбоя в электросети переменного тока. Таким образом, такие приводы при нормальных условиях питания работают от местного источника переменного тока. Однако в случае потери этого источника питания привод автоматически переключается на получение питания от батареи, что позволяет перевести клапан в заданное (часто извне) положение бесперебойной работы.

Однако для зарядки таких батарей обычно требуется некоторое время, например десятки минут или часов, и в течение этого времени работа привода, как правило, будет невозможна. Этот простой часто приводит к значительным производственным и финансовым потерям.

Одно из решений состоит в обеспечении средств быстрой перезарядки батареи по завершении работы от батареи, чтобы минимизировать время простоя. Однако это приводит к сокращению срока службы батареи. Существуют также значительные ограничения рабочего диапазона температур батареи, что ограничивает возможности использования привода, содержащего батарею, в различных средах.

Задачей настоящего изобретения в вариантах его осуществления является решение по меньшей мере некоторых из этих проблем.

Раскрытие сущности изобретения

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложено приводное устройство, приводимое в действие двигателем, содержащее:

- приводной двигатель;

- модуль управления;

- вход для приема внешнего подвода питания и

- электрически присоединенную аккумуляторную батарею для выборочного приведения в действие приводного двигателя, выполненную с возможностью электрического присоединения к внешнему подводу питания для зарядки;

при этом модуль управления во время зарядки аккумуляторной батареи выполнен с возможностью:

- принимать данные, характеризующие измеренный уровень заряда аккумуляторной батареи;

- сравнивать измеренный уровень заряда с заданным уровнем заряда, необходимым для завершения по меньшей мере двух событий отключения батареи при питании от одной только батареи, при этом событие отключения батареи включает в себя переход приводного устройства в положение бесперебойной работы; и,

- если измеренный уровень заряда равен заданному уровню заряда или превышает его, указывать состояние батареи другим компонентам, связанным с приводным устройством;

при этом модуль управления во время последующей работы приводного устройства выполнен с возможностью:

- обнаруживать и определять допустимость внешнего подвода питания и, если внешний подвод питания определен как недопустимый, выдавать инструкцию на событие отключения батареи, вызывающее разрядку батареи, при том что в батарее все еще будет достаточно заряда для завершения по меньшей мере еще одного события отключения батареи; и

- впоследствии обнаруживать, когда внешний подвод питания становится допустимым, и возобновлять работу приводного устройства от внешнего подвода питания при одновременной подзарядке аккумуляторной батареи по меньшей мере до заданного уровня заряда.

Допустимый внешний источник питания представляет собой тот, который присутствует, и обеспечивает заданный уровень мощности, необходимый или превышающий необходимый для приведения в действие приводного двигателя, выполнения любых вспомогательных функций приводного устройства и зарядки аккумуляторной батареи (при необходимости). Недопустимый внешний подвод питания представляет собой тот, который отсутствует или не обеспечивает заданный уровень мощности.

Событие отключения батареи может повлечь за собой переход приводного устройства в положение бесперебойной работы при питании от одной только батареи. Приводное устройство может перейти в положение бесперебойной работы путем приведения в действие приводного двигателя в направлении положения бесперебойной работы при питании от одной только батареи.

Заданный уровень заряда может быть достаточным для завершения трех, четырех или более событий отключения батареи при питании от одной только батареи.

Одно или более из следующего: приводной двигатель, модуль управления и аккумуляторная батарея могут быть расположены в корпусе привода. В корпусе привода могут быть образованы одна или более оболочек.

Приводное устройство может дополнительно содержать передачу, выполненную с возможностью соединения приводного двигателя с внешним устройством, подлежащим приведению в действие. Передача может быть расположена в корпусе привода. Передача может содержать вал и может быть выполнена с возможностью соединения приводного устройства с внешним устройством посредством этого вала. Вал может приводиться в движение приводным двигателем через редуктор. Приводной двигатель может быть реверсивным электродвигателем. Внешним устройством может быть клапан. Внешним устройством может быть заслонка.

В вариантах осуществления модуль управления может быть выполнен с возможностью предотвращения работы приводного устройства, если измеренный уровень заряда меньше второго заданного уровня заряда, необходимого для завершения одного события отключения батареи.

Данные, характеризующие измеренный уровень заряда батареи, могут включать в себя значения измерения напряжения и/или электрического заряда.

Модуль управления может быть дополнительно выполнен с возможностью:

- принимать данные, характеризующие состояние внешнего подвода питания;

- принимать данные, характеризующие уровень и/или состояние заряда аккумуляторной батареи; и

- вызывать зарядку аккумуляторной батареи от внешнего подвода питания, когда внешний подвод питания определен как допустимый и присутствующий, а аккумуляторная батарея требует зарядки.

Приводное устройство может дополнительно содержать по меньшей мере одно устройство для измерения температуры, связанное с аккумуляторной батареей.

Модуль управления во время зарядки аккумуляторной батареи может быть дополнительно выполнен с возможностью:

- получать от указанного по меньшей мере одного устройства для измерения температуры данные, характеризующие измеренную температуру, связанную с аккумуляторной батареей;

- сравнивать измеренную температуру с первой заданной предельной температурой и,

- если измеренная температура выше, чем первая заданная предельная температура, вызывать уменьшение зарядного тока, подаваемого от внешнего подвода питания на аккумуляторную батарею, чтобы продлить срок службы аккумуляторной батареи.

Модуль управления может быть выполнен с возможностью вызывать уменьшение зарядного тока, подаваемого от внешнего подвода питания на аккумуляторную батарею, до тех пор, пока измеренная температура не достигнет первой заданной предельной температуры или не опустится ниже, если измеренная температура выше, чем первая заданная температура.

Аккумуляторная батарея может содержать множество вторичных литий/никель-металлгидридных/никель-кадмиевых элементов, скомпонованных и выполненных с возможностью использования во взрывозащищенных средах.

Приводное устройство может дополнительно содержать сбалансированную зарядную схему, а также схему, предназначенную для обеспечения защиты от перенапряжения, перегрузки по току и пониженного напряжения в отношении аккумуляторных элементов по сравнению с нормальными/целевыми уровнями напряжения и тока.

Приводное устройство может дополнительно содержать по меньшей мере одно нагревательное устройство, связанное с аккумуляторной батареей. Модуль управления во время зарядки аккумуляторной батареи может быть дополнительно выполнен с возможностью:

- сравнивать измеренную температуру со второй заданной предельной температурой и,

- если измеренная температура меньше второй заданной предельной температуры, вызывать включения указанного по меньшей мере одного нагревательного устройства до тех пор, пока измеренная температура не достигнет второй заданной предельной температуре или не поднимется выше.

Модуль управления может быть дополнительно выполнен с возможностью задержки одновременной перезарядки аккумуляторной батареи до тех пор, пока температура аккумуляторной батареи не окажется между первой и второй заданными предельными температурами.

Внешний подвод питания может быть возобновляемым и/или улавливающим источником энергии.

Приводное устройство может дополнительно содержать вспомогательные системы. Вспомогательные системы могут содержать датчики и/или преобразователи, соединенные средствами проводной или беспроводной связи с удаленным местом для мониторинга условий процесса в отношении приводного устройства и передачи репрезентативных данных. Средства связи могут быть задействованы только в том случае, если требуется передавать данные в удаленное место или из него.

Внешний подвод питания может быть выполнен с возможностью запуска вспомогательных систем приводного устройства.

Внешний подвод питания может заряжать аккумуляторную батарею, которая может быть выполнена с возможностью запуска вспомогательных систем и выборочного приведения в действие приводного двигателя.

Приводное устройство может дополнительно содержать встроенный модуль управления, выполненный с возможностью:

- управлять выборочным приведением в действие приводного двигателя в соответствии с заданным процессом управления и

- принимать из удаленного места данные, конфигурация которых обеспечивает возможность обновления и/или изменения процесса управления.

Модуль управления может быть выполнен с возможностью передачи пользователю информации об уровне заряда аккумуляторной батареи, состоянии и/или неисправностях аккумуляторной батареи. Данные об уровне заряда аккумуляторной батареи, состоянии и/или неисправностях аккумуляторной батареи (совместно именуемые здесь «данные») могут быть представлены пользователю на локальном дисплее, например, на экране дисплея привода. Локальный дисплей может дополнительно обеспечивать визуальную индикацию данных. Альтернативно или дополнительно данные могут быть переданы в цифровой форме в удаленное место для отслеживания, осуществляемого, например, системой управления. Цифровые данные могут передаваться удаленно через сеть (проводную и/или беспроводную). Альтернативно или дополнительно, данные могут передаваться дистанционно с использованием дискретных сигналов, например с использованием реле. Данные могут быть представлены в виде журнала данных.

Модуль управления может быть выполнен с возможностью работы во множестве режимов, событий и действий при работе в дополнение к событию отключения батареи. Множество режимов, событий и действий при работе могут включать в себя режимы отключения сети питания и батареи, режимы активации сети питания и батареи и автономный режим; а также события отключения сети питания и батареи, события активации сети и батареи, а также автономные события. Модуль управления может быть выполнен с возможностью предотвращать работу приводного устройства, если модуль управления определяет состояние неисправности в аккумуляторной батарее и/или определяет, что уровень заряда аккумуляторной батареи ниже допустимого уровня отключения.

Режимы активации и отключения сети питания обычно называют нормальными режимами работы. События активации и отключения сети питания обычно называют нормальными событиями работы.

Модуль управления в режимах отключения может быть выполнен с возможностью обеспечения перехода приводного устройства в положение бесперебойной работы, в частности до достижения любого другого среднего положения и/или любого другого предела перехода. Событие отключения батареи может повлечь за собой переход приводного устройства в положение бесперебойной работы при питании от одной только батареи. Событие отключения сети питания может повлечь за собой переход приводного устройства в положение бесперебойной работы при питании от одной только сети питания.

Модуль управления в режимах активации может быть выполнен с возможностью вызывать работу от внешнего подвода питания любых вспомогательных систем приводного устройства, в том числе вызывать зарядку аккумуляторной батареи от внешнего подвода питания до тех пор, пока не поступит команда перехода. В ответ на команду перехода модуль управления может вызвать переход приводного устройства, запитанного от одной только аккумуляторной батареи, в форме события активации аккумуляторной батареи, что приводит к разрядке аккумуляторной батареи. События активации сети питания могут возникать, когда модуль управления вызывает переход приводного устройства, запитанного от одного только внешнего подвода питания.

В автономном режиме приводное устройство может получать питание от непостоянного подвода питания, например, от солнечных батарей или ветряных генераторов. Электроэнергия от этих источников может подаваться непосредственно в приводное устройство и может использоваться вместо питания от сети в тех случаях, когда невозможно обеспечить соответствующее питание от сети. Автономное событие может произойти, когда модуль управления вызывает переход приводного устройства, запитанного от одного только автономного подвода питания.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложена система управления батареей приводного устройства, приводимого в действие двигателем, содержащая:

- модуль управления батареей;

- приводной двигатель;

- вход для приема внешнего подвода питания и

- электрически присоединенную аккумуляторную батарею для выборочного приведения в действие приводного двигателя и выполненную с возможностью электрического присоединения к внешнему подводу питания для зарядки;

при этом модуль управления батареей во время зарядки аккумуляторной батареи выполнен с возможностью:

- принимать данные, характеризующие измеренный уровень заряда аккумуляторной батареи;

- сравнивать измеренный уровень заряда с заданным уровнем заряда, необходимым для завершения по меньшей мере двух событий отключения батареи при питании от одной только батареи, при этом событие отключения батареи включает в себя переход приводного устройства в положение бесперебойной работы; и,

- когда измеренный уровень заряда становится равен заданному уровню заряда или превышает его, указывать состояние батареи другим внутренним компонентам, связанным с приводным устройством;

при этом модуль управления батареей во время последующей работы приводного устройства выполнен с возможностью:

- обнаруживать и определять допустимость внешнего подвода питания и, если внешний подвод питания определен как недопустимый, подавать команду о событии отключения батареи, вызывающее разрядку батареи, при том что в батарее все еще будет достаточно заряда для завершения по меньшей мере еще одного события отключения батареи; и

- впоследствии обнаруживать, когда внешний подвод питания становится допустимым, и возобновлять работу приводного устройства от внешнего подвода питания при одновременной подзарядке аккумуляторной батареи по меньшей мере до заданного уровня заряда.

Допустимый внешний источник питания представляет собой тот, который присутствует, и обеспечивает заданный уровень мощности, необходимый или превышающий необходимый для приведения в действие приводного двигателя, выполнения любых вспомогательных функций приводного устройства и зарядки аккумуляторной батареи (при необходимости). Недопустимый внешний подвод питания представляет собой тот, который отсутствует или не обеспечивает заданный уровень мощности.

Событие отключения батареи может повлечь за собой переход приводного устройства в положение бесперебойной работы при питании от одной только батареи. Приводное устройство может перейти в положение бесперебойной работы, путем приведения в действие приводного двигателя в направлении положения бесперебойной работы при питании от одной только батареи.

Заданный уровень заряда может быть достаточным для завершения трех, четырех или более событий отключения батареи при питании от одной только батареи.

Приводной двигатель и/или аккумуляторная батарея могут быть расположены в корпусе привода. В корпусе привода могут быть образованы одна или более оболочек.

Приводное устройство может дополнительно содержать передачу, выполненную с возможностью соединения приводного двигателя с внешним устройством, подлежащим приведению в действие. Передача может быть расположена в корпусе привода. Передача может содержать вал и может быть выполнена с возможностью соединения приводного устройства с внешним устройством посредством этого вала. Вал может приводиться в движение приводным двигателем через редуктор. Приводной двигатель может быть реверсивным электродвигателем. Внешним устройством может быть клапан. Внешним устройством может быть заслонка.

В вариантах осуществления модуль управления батареей может быть выполнен с возможностью предотвращения работы приводного устройства, если измеренный уровень заряда меньше второго заданного уровня заряда, необходимого для завершения одного события отключения батареи.

Данные, характеризующие измеренный уровень заряда батареи, могут включать в себя значения измерения напряжения и/или электрического заряда.

Модуль управления батареей может быть дополнительно выполнен с возможностью:

- принимать данные, характеризующие состояние внешнего подвода питания;

- принимать данные, характеризующие уровень и/или состояние заряда аккумуляторной батареи; и

- вызывать зарядку аккумуляторной батареи от внешнего подвода питания, когда внешний подвод питания определен как допустимый и присутствующий, а аккумуляторная батарея требует зарядки.

Приводное устройство может дополнительно содержать по меньшей мере одно устройство для измерения температуры, связанное с аккумуляторной батареей.

Модуль управления батареей во время зарядки аккумуляторной батареи может быть дополнительно выполнен с возможностью:

- принимать от указанного по меньшей мере одного устройства для измерения температуры данные, характеризующие измеренную температуру, связанную с аккумуляторной батареей;

- сравнивать измеренную температуру с первой заданной предельной температурой и,

- если измеренная температура выше, чем первая заданная предельная температура, вызывать уменьшение зарядного тока, подаваемого от внешнего подвода питания на аккумуляторную батарею, чтобы продлить срок службы аккумуляторной батареи.

Модуль управления батареей может быть выполнен с возможностью работы в выбранном одном из множества режимов, событий и действий при работе в дополнение к событию отключения батареи. Множество режимов, событий и действий могут включать в себя режимы отключения сети питания и батареи, режимы активации сети питания и батареи и автономный режим; а также события отключения сети питания и батареи, события активации сети и батареи и автономные события. Модуль управления батареей может быть выполнен с возможностью предотвращать работу приводного устройства, если модуль управления определяет состояние неисправности в аккумуляторной батарее и/или определяет, что уровень заряда аккумуляторной батареи ниже допустимого уровня отключения.

Режимы активации и отключения сети питания обычно называют нормальными режимами работы. События активации и отключения сети питания обычно называют нормальными событиями работы.

Режимы отключения могут быть по выбору выполнены с возможностью обеспечения перехода приводного устройства в положение бесперебойной работы, в частности до достижения любого другого среднего положения и/или любого другого предела перемещения. Событие отключения батареи может повлечь за собой переход приводного устройства в положение бесперебойной работы при питании от одной только батареи. Событие отключения сети может повлечь за собой переход приводного устройства в положение бесперебойной работы при питании от одной только сети питания.

Модуль управления батареей в режимах активации может быть выполнен с возможностью вызывать работу от внешнего подвода питания любых вспомогательных систем приводного устройства, в том числе вызывать зарядку аккумуляторной батареи от внешнего подвода питания до тех пор, пока не поступит команда перехода. В ответ на команду перехода модуль управления может вызвать переход приводного устройства, запитанного от аккумуляторной батареи, в форме события активации аккумуляторной батареи, что приводит к разрядке аккумуляторной батареи. События активации сети питания могут возникать, когда модуль управления батареей вызывает переход приводного устройства, запитанного от одного только внешнего подвода питания.

В автономном режиме приводное устройство может получать питание от непостоянного подвода питания, например от солнечных панелей или ветряных генераторов. Электроэнергия от этих источников может подаваться непосредственно в приводное устройство и использоваться вместо питания от сети в тех случаях, когда невозможно обеспечить соответствующее питание от сети. Автономное событие может произойти, когда модуль управления батареей вызывает переход приводного устройства, запитанного от одного только автономного подвода питания.

Модуль управления батареей во время зарядки аккумуляторной батареи может быть выполнен с возможностью принимать данные, характеризующие измеренный срок службы и полное сопротивление элемента аккумуляторной батареи, сравнивать эти данные с заданным профилем производительности и, если измеренное полное сопротивление элемента больше, чем заданный профиль, вызывать снижение напряжения заряда.

Модуль управления батареей во время разрядки аккумуляторной батареи может быть выполнен с возможностью принимать данные, характеризующие измеренную температуру, связанную с аккумуляторной батареей, сравнивать измеренную температуру с заданной предельной температурой и, если измеренная температура ниже заданной предельной температуры, вызывать снижение нижнего предела напряжения разряда.

Модуль управления батареей во время разрядки аккумуляторной батареи может быть выполнен с возможностью принимать данные, характеризующие измеренную температуру, связанную с аккумуляторным блоком, сравнивать измеренную температуру с заданной второй предельной температурой и, если измеренная температура меньше заданной температуры, вызывать включение нагревательного устройства, связанного с аккумуляторной батареей.

Модуль управления батареей может быть дополнительно выполнен с возможностью задержки одновременной перезарядки аккумуляторной батареи до тех пор, пока температура аккумуляторной батареи не окажется между первой и второй заданными предельными температурами.

Модуль управления батареей может быть выполнен с возможностью обнаруживать и определять допустимость внешнего подвода питания и:

(i) если внешний подвод питания является допустимым, и была принята действительная команда отключения, вызывать событие отключения, снабжаемое энергией от внешнего подвода питания; а

(ii) если внешний подвод питания является недопустимым или определен как недопустимый, и/или принята действительная команда отключения и/или происходит событие отключения от сети питания, переключаться с события отключения, снабжаемого энергией от внешнего подвода питания, на событие отключения батареи, вызывающее разрядку батареи, так чтобы в батарее все еще оставалось достаточно заряда для завершения по меньшей мере еще одного события отключения батареи.

Модуль управления батареей может быть выполнен с возможностью обеспечивать нормальную работу приводного устройства, приводимого в действие двигателем, при этом аккумуляторная батарея находится либо в состоянии ожидания, либо в состоянии зарядки, если только внешний подвод питания не определен как недопустимый и/или не принята действительная команда отключения, так что соответственно выполняется событие отключения, снабжаемое энергией от внешнего подвода питания, или событие отключения батареи.

Модуль управления батареей может быть дополнительно выполнен с возможностью:

- проверять состояние аккумуляторной батареи по любому одному или более следующих параметров: состояние элемента, скорость деградации и/или требования к обслуживанию/техническому обслуживанию;

- генерировать данные, характеризующие один или более параметров; и

- передавать данные:

◊ на локальный дисплей (например, на экран дисплея привода), который при необходимости обеспечивает визуальную индикацию данных; и/или,

◊ в удаленное место для мониторинга (например, с использованием системы управления) через сеть (проводную и/или беспроводную) и/или через дискретные сигналы (например, с использованием реле).

Данные могут быть в виде журнала данных.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже только в качестве примеров и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схема, иллюстрирующая привод клапана;

Фиг. 2 - структурная схема, иллюстрирующая конфигурацию привода, аккумуляторной батареи и модуля управления приводом клапана; и

Фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая способ управления батареей.

Осуществление изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения в частности касаются приводов клапанов и заслонок, например, в электроэнергетике, управлении потоками нефти и газа, судостроении, водоснабжении и обрабатывающей промышленности. Такие приводы клапанов обычно имеют выходной вал, приводимый в действие реверсивным электродвигателем через редуктор, например червячный редуктор, который может перемещать выходной вал в любом направлении, чтобы открывать или закрывать клапан, соединенный через шток клапана с выходным валом.

На фиг. 1 показан привод клапана, содержащий основную оболочку 1 и оболочку 2 выводов. Оболочки герметично закрыты для поддержания водонепроницаемости и защиты внутренних компонентов. В главном корпусе находятся модули 3 управления, такие как устройство управления положением и датчик нагрузки, а также приводная передача 4. Внутри крышки на основной оболочке могут быть размещены дисплей и органы местного управления 5.

В основной оболочке установлена аккумуляторная батарея 6, электрически соединенная с приводом. Привод дополнительно содержит модуль 7 управления батареей для управления аккумуляторной батареей и работой приводного механизма.

Аккумуляторная батарея содержит множество элементов, такие как вторичные литиевые элементы, которые обычно соединены последовательно, с диодной защитой между элементами.

Точное количество элементов и используемая конфигурация проводки будут зависеть, по меньшей мере до некоторой степени, от достигаемой емкости и мощности, а также оттого, сколько места доступно для размещения полученной аккумуляторной батареи. Вторичные литиевые элементы могут использоваться в приводе клапана описанного выше типа, поскольку они подходят для использования во взрывозащищенных устройствах. Однако вместо них можно использовать другие подходящие типы элементов, такие как никель-металлгидридные или никель-кадмиевые.

В аккумуляторной батарее описанного выше типа предусмотрена интеллектуальная балансирующая зарядная схема для защиты аккумуляторных элементов от чрезмерной зарядки или чрезмерной разрядки (также известная как защита от перенапряжения, перегрузки по току и пониженного напряжения соответственно). Вторичные аккумуляторные элементы имеют ограниченный оптимальный температурный диапазон, и для защиты от перегрева предусмотрены дополнительные схемы, а также теплоотводящие отверстия в корпусе элемента.

На фиг. 2 показана конфигурация привода 10, модуля 12 управления и аккумуляторной батареи 14. Модуль 12 управления может объединять в себе упомянутые выше функции сбалансированной зарядки и защиты от перенапряжения, перегрузки по току и пониженного напряжения; но это не обязательно, и эти функции могут быть также реализованы в отдельном модуле/отдельной печатной плате. Ниже описаны основные особенности функции управления батареей модуля управления приводом. Хотя все вышеупомянутые основные особенности описаны как часть одного и того же модуля управления, функциональные возможности модуля управления приводом могут быть также реализованы в модульной форме, в которой одна или более функций реализованы в отдельных устройствах/печатных платах и/или удаленно от других функций.

Варианты выполнения привода клапана и, в частности, аккумуляторная батарея, используемая в нем, имеют три режима работы, называемые здесь: режим отключения, режим активации батареи и автономный режим, а также пять рабочих операций: нормальная, отключения от сети питания, отключения батареи, активации батареи и автономная; а также несколько результирующих видов действий, каждый из которых основан на том, что аккумуляторная батарея описанного выше типа встроена в привод клапана и связана с ним через функциональное средство управления батареей, реализованное как часть модуля управления приводом. В вариантах осуществления изобретения все вышеупомянутые режимы могут быть реализованы с использованием одного и того же оборудования, а также с использованием различных соответствующих (переключаемых) конфигураций. В автономном режиме работы может использоваться дополнительное оборудование для преобразования (как правило) солнечной энергии в электрическую.

Ниже приводится описание системы управления батареей в режиме отключения с такими рабочими событиями, как нормальная работа, отключение сети и отключение батареи, а также с действиями потери команды и отключения питания. Однако многие аспекты относятся ко всем рабочим режимам, событиям и действиям.

Модуль управления и связанный с ним процесс управления батареей обеспечивают (в отношении аккумуляторной батареи) активное управление напряжением и током, диагностику (локализованную внутри привода клапана), функцию обратной связи по состоянию, управление низкой температурой (с использованием нагревателей для повышения производительности и поддержания аккумуляторных элементов в пределах их оптимального диапазона рабочих температур), а также управление высокой температурой для продления срока службы аккумуляторных элементов. В этом примерном варианте осуществления привод клапана (и связанные с ним аккумуляторная батарея и модуль управления) будет подходить для использования во взрывозащищенных и незащищенных средах в диапазоне температур от -50° до 70°С.

Аккумуляторная батарея опрашивается модулем управления батареей (или управления приводом) для определения температуры батареи, емкости батареи, напряжения батареи и уровня оставшегося заряда в аккумуляторной батарее или ее элементах. Настоящее изобретение не ограничено сточки зрения способа определения этих параметров. Основная полезность и преимущество модуля управления согласно этому варианту осуществления состоит в том, что он использует эти измеренные/вычисленные параметры для управления аккумуляторной батареей, принятия решений и выполнения на основе этих параметров наилучших для пользователя и/или аккумуляторной батареи действий. Также на основе этих параметров он может сообщить о неисправности аккумуляторной батареи, причем в данной технической области такой уровень управления аккумуляторной батареей ранее был невозможен.

Одно из основных преимуществ заключается в том, что ранее было непрактично использовать аккумуляторную батарею в приводе клапана или заслонки, который соответствует нормам взрывозащищенности, за исключением особых случаев. В то время как вторичные литиевые и аналогичные технологии аккумуляторных элементов могут использоваться в требующих соблюдения норм взрывозащищенности и других опасных средах, их оптимальный диапазон рабочих температур ограничен, и они требуют тщательного управления (особенно при зарядке и разрядке). Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения пытаются решить эти проблемы. Защита от перегрева обеспечивается как с использованием электронных средств, так и с использованием теплоотводящих отверстий в корпусе элемента. В аккумуляторном блоке дополнительно используются нагреватели, когда температура окружающей среды опускается ниже заданного (и настраиваемого) значения, установленного модулем управления приводом. Таким образом, эти меры могут использоваться для поддержания оптимальной рабочей температуры аккумуляторных элементов как для зарядки, так и для разрядки, и могут при необходимости выборочно включаться и отключаться модулем управления. При высоких температурах модуль управления приводом может принимать решение о том, когда заряжать аккумуляторную батарею и с какой скоростью ее заряжать, тем самым обеспечивая расширение диапазона рабочих температур и продление срока службы аккумуляторной батареи.

Следует отметить, что в течение срока службы привода клапана аккумуляторная батарея неизбежно будет деградировать. Доступная емкость батареи особенно сильно деградирует при температурах ниже 0°С и в конце срока службы батареи. Модуль управления приводом может иметь встроенную карту такой деградации и, в сочетании с измерением емкости батареи, может изменять уровень заряда и напряжение, чтобы максимизировать срок службы батареи и производительность на разных этапах его срока службы. Кроме того, может быть встроенная карта емкости батареи с температурой, которая может использоваться, чтобы позволить модулю управления компенсировать различные температурные условия.

Модуль управления приводом (имеющий встроенную функцию управления батареей) может быть соединен с возможностью обмена данными со встроенной батареей и выполнен с возможностью мониторинга и управления работой батареи в соответствии с режимом работы и связанными соответствующими параметрами, как более подробно описано ниже.

На фиг. 3 показана блок-схема работы модуля управления батареей и проиллюстрирован способ управления батареей.

Блок-схема управления батареей начинается с этапа 100, на котором может запускаться последующий процесс зарядки и на котором модуль включают или аккумуляторная батарея выходит из состояния ожидания.

После запуска процесса на этапе 102 модуль управления приводом проверяет состояние аккумуляторной батареи по следующим параметрам:

Уровень заряда;

Температура;

Неисправности:

Пониженное напряжение;

Перенапряжение и

Перегрев; и

Состояние элемента и/или запросы на обслуживание/ремонт.

Модуль управления приводом выбирает событие и режим действия в зависимости от текущего состояния уровня мощности сети, а также оттого, безопасно ли использовать аккумуляторную батарею, безопасно ли запускать привод, и требует ли аккумуляторная батарея зарядки. Таким образом, на этапе 104 модуль управления приводом проверяет, является ли сетевое питание, подключенное к приводу клапана, допустимым (то есть достаточным для приведения в действие двигателя, выполнения вспомогательных функций привода клапана и, при необходимости, зарядки аккумуляторной батареи).

Если (или когда) будет определено, что действующее сетевое питание является допустимым, батарея безопасна в использовании и полностью заряжена, а привод безопасно запускать, привод клапана будет работать как обычный привод клапана, приводимый в действие двигателем, что согласно настоящему документу определено как нормальные события работы, с питанием от имеющейся сети, при этом аккумуляторная батарея находится в состоянии ожидания (и выполнена так, чтобы обеспечивать требуемую бесперебойную работу клапана в случае соответствующей команды, потери мощности и/или отказа привода).

Если определено, что сетевое питание недопустимо (т.е. отсутствует или ниже определенного уровня) и/или принята действительная команда бесперебойной работы, но батарея безопасна в использовании, привод безопасно запускать и заряда аккумуляторной батареи достаточно (т.е. достаточного заряда для завершения как минимум двух событий отключения батареи), модуль управления приводом вызовет событие отключения батареи. В этом режиме привод, запитанный от батареи, перемещается в заданное положение или до заданного предела сразу или по истечении настраиваемого времени ожидания.

Если определено, что присутствующее сетевое питание является допустимым (т.е. присутствует и превышает заданный уровень) и принята действительная команда отключения, модуль управления приводом вызовет событие отключения сети питания. В этом режиме привод перемещается в заданное положение или до заданного предела, будучи запитанным от сети питания, при этом батарея находится в режиме готовности к работе (если сетевое питание будет определено как недопустимое, это может вызвать событие автоматического отключения батареи) сразу или по истечении предварительно настроенного времени ожидания.

Во время события отключения батареи привод клапана, запитанного от аккумуляторной батареи,

переместится из любого положения до достижения предела полного открытия с остановкой на пределе нагрузки (т.е. крутящего момента и/или тяги) или в предельном положении;

переместится из любого положения до достижения предела полного закрытия с остановкой на пределе нагрузки или в предельном положении; и/или

переместится из любого положения в любое другое среднее положение.

Когда допустимое сетевое питание возобновится, привод снова войдет в нормальный режим работы (будь то нормальный режим, режим активации батареи или автономный), при условии (или когда) аккумуляторная батарея будет достаточно заряжена, чтобы допустить по меньшей мере еще одно событие отключения батареи.

Если на этапе 104 определяется, что питание от сети является допустимым (а на этапе 102 определено, что батарея безопасна в использовании, но требует зарядки), модуль управления приводом на этапе 106 начинает зарядку аккумуляторной батареи. В процессе цикле зарядки батареи модуль управления приводом еще раз проверяет сетевое питание на этапе 108, а также снова проверяет, прошли ли все проверки безопасности батареи на этапе 110. Если сетевое питание остается в норме, а батарея проходит все проверки безопасности, процесс зарядки аккумуляторной батареи переходит на этап 112.

На этапе 112 модуль управления приводом принимает от датчика температуры данные, характеризующие температуру аккумуляторных элементов и вокруг них. Затем он сравнивает измеренную температуру с заданным верхним пределом. Если по сравнению с заданным верхним пределом температура аккумуляторной батареи определена как слишком высокая, модуль управления приводом на этапе 114 снижает зарядный ток аккумуляторной батареи. Эта часть процесса является итеративной и может повторяться поэтапно до тех пор, пока не будет определено, что температура аккумуляторной батареи ниже верхнего предела и/или в пределах заданного диапазона.

Затем на этапе 116 модуль управления приводом сравнивает текущую температуру аккумуляторной батареи с заданным первичным нижним пределом. Если по сравнению с заданным первичным нижним пределом температура аккумуляторной батареи определяется как слишком низкая, модуль управления приводом на этапе 118 срабатывает на включение нагревателя аккумуляторной батареи. Еще раз, эта часть технологического процесса может быть итеративной, и повторяется до тех пор, пока температура аккумуляторной батареи не будет определена как находящаяся в диапазоне температур между верхним пределом и первичным нижним пределом.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения режим зарядки может быть адаптирован в соответствии с возрастом/степенью деградации аккумуляторной батареи. Таким образом, на этапе 119а журнал срока службы батареи периодически обновляют. На этапе 119b модуль управления сравнивает журнал срока службы с заданными ориентировочными показателями. Если на этапе 119с определяется, что аккумуляторная батарея еще близко от начала своего срока службы, ее заряжают при заданном низком напряжении (этап 119d), но если определено, что она уже не близко от начала своего срока службы, ее заряжают при заданном высоком напряжении (этап 119е).

Во время зарядки аккумуляторной батареи на этапе 121 модуль управления принимает от вольтметра и/или амперметра данные, характеризующие измеренный уровень заряда аккумуляторной батареи, такие как значение измерения напряжения и/или электрического заряда. Затем модуль управления сравнивает эти значения измерения с первым заданным порогом заряда. Первый порог заряда представляет собой уровень заряда, необходимый для выполнения по меньшей мере двух событий отключения батареи, например, перемещения привода по меньшей мере дважды в положение бесперебойной работы при питании от одной только батареи. Иными словами, аккумуляторная батарея способна выполнять по меньшей мере два события отключения при питании от одной только аккумуляторной батареи. Когда привод перемещает клапан, бесперебойным положением может быть нормально открытое или нормально закрытое положение клапана.

Если измеренный уровень заряда равен первому заданному порогу заряда или превышает его, модуль управления устанавливает системный флаг (называемый флагом двойного буфера), который указывает состояние батареи для остальной части системы (этап 127).

Первое событие отключения обычно происходит, если модуль управления обнаруживает пропадание сетевого питания. После этого система переключается с работы от сети на активацию с питанием от батареи, чтобы выполнить событие отключения батареи. Событие отключения батареи может повлечь за собой перемещение привода в положение бесперебойной работы при питании от одной только батареи. Когда присутствует флаг двойного буфера, после первого события отключения модуль управления определяет, когда питание от сети было восстановлено и его можно безопасно использовать, а затем перезапускает работу от сети. На этом этапе в батарее все еще будет достаточно заряда для завершения по меньшей мере еще одного события отключения батареи, если это потребуется (например, в случае последующего отключения питания от сети).

Одновременно с возобновлением работы от сети батарея также может начать заряжаться от сети. Системе не нужно дожидаться полной зарядки батареи, прежде чем возобновить нормальную работу привода. Обычно для зарядки батарей могут потребоваться десятки минут или часов, и в течение этого времени работа привода обычно не выполняется. Возможность выполнить по меньшей мере два события отключения при питании от одной только батареи означает, что после первого события отключения нет необходимости ожидать перезарядки аккумуляторной батареи, пока она не будет готова к выполнению следующей операции отключения. Это помогает сократить время простоя, что, в свою очередь, может помочь свести к минимуму любые производственные и финансовые потери, обычно возникающие в период простоя.

Кроме того, поскольку в батарее будет достаточно заряда для завершения по меньшей мере второго события отключения, когда работа возобновится при питании от сети, одновременная подзарядка батареи может происходить гораздо медленнее/с низкой скоростью. Как указано выше, после события отключения возможна быстрая подзарядка батареи, но это происходит за счет сокращения срока службы батареи и ограничения рабочего диапазона ее температур. Кроме того, если аккумуляторная батарея находится вне оптимального температурного диапазона, то одновременная подзарядка аккумуляторной батареи может быть отложена до тех пор, пока аккумуляторная батарея не будет находиться в оптимальном температурном диапазоне. Более низкая скорость зарядки, а также задержка зарядки до тех пор, пока аккумуляторная батарея не окажется в оптимальном температурном диапазоне, может помочь сохранить и продлить срок службы батареи, а также позволяют работать в более экстремальных диапазонах температур. По существу, привод и аккумуляторная батарея согласно настоящему изобретению могут использоваться в гораздо более широком диапазоне условий окружающей среды.

Если на этапе 121 определяется, что заряда батареи недостаточно для завершения по меньшей мере двух событий отключения, все предыдущие флаги двойного буфера, установленные модулем управления, сбрасываются (этап 129). Это сообщает системе, что заряда достаточно только для одного события отключения, и если произойдет событие отключения батареи, в батарее не останется достаточного заряда для выполнения последующих событий отключения.

Модуль управления также сравнивает измеренный уровень заряда со вторым заданным порогом заряда. Второй порог заряда представляет собой уровень заряда, необходимый для завершения одного события отключения батареи при питании от одной только батареи. Если сетевое питание является допустимым и определено как безопасное для использования, а измеренный уровень заряда меньше, чем второй заданный уровень заряда, так что уровень заряда аккумуляторной батареи ниже того, при котором можно позволить даже одно событие отключения батареи, модуль управления может быть выполнен с возможностью решать, следует ли: возобновить нормальную работу привода при питании от сети или предотвратить работу привода до тех пор, пока батарея не будет перезаряжена от сетевого питания по меньшей мере до первого заданного уровня.

Процесс определения/управления зарядкой и температурой, описанный выше, повторяется и продолжается до тех пор, пока на этапе 120 из схемы зарядки не поступит сигнал об окончании зарядки. Модуль управления приводом выполнен с возможностью в этот момент останавливать зарядку аккумуляторной батареи на этапе 122 и еще раз проверить на этапе 123, в норме ли электроснабжение. Процесс также проверяет на этапе 124, разрядилась ли аккумуляторная батарея, и если да, ход процесса возвращается на этап 106, и модуль управления приводом начинает зарядку аккумуляторной батареи.

Таким образом, подытоживая, после проверки состояния аккумуляторной батареи на этапе 102, если в аккумуляторной батарее нет неисправностей (т.е. аккумуляторная батарея безопасна в использовании), модуль управления приводом примет решение о следующем этапе в зависимости от требования, определяемого текущим режимом работы. Если аккумуляторной батарее необходима зарядка, модуль управления приводом включит источник постоянного тока/постоянного напряжения для зарядки аккумуляторной батареи в соответствии с этой необходимостью. Уровень заряда по напряжению определяется и контролируется в зависимости от возраста аккумуляторных элементов, а уровень тока определяется температурой и установленной пользователем мощностью заряда.

Пользователь может быть информирован о любых неисправностях, обнаруженных в аккумуляторном блоке, на этапе 125 через дисплей привода или собственные реле состояния привода или сетевую систему (проводную и/или беспроводную), подключенную к приводу. Кроме того, модуль управления приводом может решить, продолжать ли работу, на основании вышеупомянутых измеренных параметров и предварительно установленной конфигурации пользователя.

Во время зарядки батареи и впоследствии привод будет работать нормально без привязки к аккумуляторной батарее, если только не произойдет следующее:

a) батарея сообщит о критической неисправности (в этом случае модуль управления приводом завершает технологический процесс и генерирует сигнал ошибки для его подачи/отображения); или

b) пропадет действующее сетевое питание или будет принята действительная команда отключения и питание будет отключено; или будет принята действительная команда отключения, при этом сетевое питание будет присутствовать, а привод будет выполнен с возможностью предпочтительно работать от батареи (в этом случае модуль управления приводом перейдет в режим работы отключения, описанный выше).

Во время зарядки функция управления батареей модуля управления приводом будет контролировать, безопасно ли использовать батарею и безопасно ли запускать привод. Если какая-либо из этих проверок не удалась, поступит сигнал об ошибке. Модуль управления приводом также отслеживает, потеряно ли действующее сетевое питание и/или принята ли действительная команда на отключение, и, если любое из этих условий выполнено, модуль управления приводом переходит в режим отключения, описанный выше.

Наконец, зарядка завершится, когда батарея достигнет заданного предельного тока при заданном уровне напряжения, в результате чего будет выработан сигнал об окончании зарядки. Заданный уровень напряжения может быть изменен в зависимости от возраста батареи и температуры окружающей среды. В этот момент функция управления батареей проверяет установившееся напряжение батареи, и, если оно находится в пределах заданного диапазона, аккумуляторная батарея переходит в вышеупомянутое состояние ожидания, пока не будет определено, что она требует зарядки. Если этот критерий не соблюдается, функция управления батареей возвращается к этапу 106 и возобновляет процесс зарядки.

Зарядка завершится когда, как и раньше, аккумуляторная батарея достигнет заданного предельного напряжения, которое может изменяться в зависимости от возраста батареи. Как и раньше, на этом этапе функция управления батареей проверяет установившееся напряжение батареи.

Если это соответствует заданным критериям, аккумуляторная батарея перейдет в вышеупомянутое состояние ожидания до тех пор, пока не будет определено, что она требует зарядки. Если критерии не соблюдены, функция управления батареей возвращается к этапу 106 и возобновляет процесс зарядки.

Каждый раз, когда на этапе 126 задействуют аккумуляторную батарею, либо когда имеет место событие отключения батареи, либо когда имеет место событие активации батареи, функция управления батареей запускает процесс разрядки. Входе этого процесса модуль управления приводом снова отслеживает температуру аккумуляторной батареи, но в этом случае компенсирует только низкие температуры, то есть ниже первичного нижнего предела (например, 0°С) и вторичного нижнего предела (например, -30°С). На этапе 132 функция управления батареей проверяет, не опустилась ли температура ниже первичного нижнего предела. Если это так, то на этапе 134 она вызывает включение нагревателя. Затем она определяет полное сопротивление элементов в аккумуляторной батарее. Если это так, то на этапе 130 она изолирует аккумуляторную батарею и прекращает разрядку. Если нет, то последовательность операций возвращается к этапу 126, и использование аккумуляторной батареи может продолжаться.

Конечно, еще одним значительным преимуществом аккумуляторной батареи и связанного с ним процесса активного управления аккумуляторной батареей является тот факт, что аккумуляторная батарея может работать в выбранном одном из многих рабочих режимов, а не в одиночном режиме пассивного отключения или режиме бесперебойной работы, которые предусмотрены в вышеописанных обычных клапанных приводах, имеющих встроенную батарею.

В режиме отключения привод работает как обычный электрический привод с питанием от сети до тех пор, пока мощность сети не упадет ниже заданного порогового значения и/или не будет принята действительная команда отключения. При этом может иметь место или отсутствовать настраиваемая задержка по времени между событием и действием отключения, как описано выше. Затем привод примет решение, основываясь на уровне мощности сети и/или характере команды отключения, начать событие отключения от сети или событие отключения от батареи, как описано выше.

В режиме активации аккумуляторной батареи сетевое питание (от сети или от возобновляемого источника энергии) используется для работы вспомогательных систем привода и зарядки аккумуляторной батареи. Когда клапан должен быть перемещен, аккумуляторная батарея разряжается, чтобы привести в действие приводной двигатель, а затем, между перемещениями, перезаряжается. Это будет далее описано как событие активации батареи. При такой конфигурации привод может начать следующее событие отключения батареи, если мощность сети упадет ниже заданного порога и/или принята действительная команда отключения. Это может быть с настраиваемой временной задержкой между событием и действием отключения, как описано выше, или без нее, а также при наличии или отсутствии сетевого питания.

Автономный режим, описанный ниже, во многих отношениях аналогичен режиму активации батареи; при этом для осуществления прямого оптимизированного питания от возобновляемого источника энергии используется дополнительное оборудование, позволяющее подключать дополнительные вспомогательные элементы, такие как датчики. Энергия, получаемая от солнечной панели, обычно используется для работы вспомогательных систем привода и зарядки аккумуляторной батареи. Это называется автономным событием. Когда клапан должен быть перемещен, аккумуляторная батарея разряжается, чтобы привести в действие приводной двигатель, а затем, между перемещениями, перезаряжается. Это далее описано как активация батареи. При такой конфигурации привод может дополнительно инициировать событие отключения батареи, если мощность сети упадет ниже заданного порога и/или будет принята действительная команда отключения, и/или батарея разрядится до заданного уровня. Это может быть с настраиваемой временной задержкой между событием и действием отключения, как описано выше, или без нее.

Эти дополнительные режимы работы описаны более подробно ниже.

В режиме активации аккумуляторной батареи модуль управления приводом может приводить в действие клапан от электропитания, обладающего меньшей мощностью, чем мощность, необходимая для запуска электромеханического привода. Сетевой подвод питания (от сети или от возобновляемого источника энергии) используется для работы вспомогательных систем и зарядки аккумуляторной батареи. Когда требуется переместить клапан, аккумуляторная батарея на этапе 126 разряжается для обеспечения работы привода, что описано здесь как событие активации аккумуляторной батареи. В этом режиме работы можно использовать так называемый режим глубокого сна (как описано ниже) для максимизации заряда, поступающего в аккумуляторную батарею, с автоматическим сигналом пробуждения, вырабатываемым, когда приводной двигатель должен быть приведен в действие. Если на этапе 128 определяется, что напряжение аккумуляторной батареи ниже заданного напряжения отсечки, модуль управления приводом на этапе 130 изолирует батарею и выдает сообщение об ошибке.

Чтобы обеспечить возможность события активации батареи, функция управления батареей в режиме зарядки будет использовать доступную сетевую мощность для зарядки аккумуляторной батареи, при этом аккумуляторная батарея используется для перемещения привода во всех случаях. В этом случае, когда имеется необходимость запуска привода, модуль управления приводом проверяет:

a) есть ли достаточный заряд батареи;

b) выведен ли привод из режима глубокого сна;

c) безопасно ли использовать батарею и с!) безопасно ли запускать привод.

Если все эти условия соблюдены, привод будет перемещаться из любого заданного положения в любое другое заданное положение. В качестве входного сигнала допустимым будет цифровой сигнал, аналоговый уровень или сетевая команда.

Если возникает ошибка батареи или привода, выдается сообщение об ошибке, и привод решает, является ли она достаточно серьезной, чтобы предотвратить работу. При недостаточном заряде батареи работа будет прекращена до тех пор, пока не будет достаточного заряда.

Чтобы зарядить аккумуляторную батарею, и пока аккумуляторная батарея не используется для перемещения привода, ход процесса возвращается к этапам 102 и 104. Если имеется достаточное сетевое питание, батарея безопасна в использовании, привод безопасно запускать, а батарея требует зарядки, модуль управления приводом на этапе 106 начнет зарядку батареи. Во время зарядки батареи при соответствующей настройке, привод переходит в режим энергосбережения (или глубокого сна), и аккумуляторная батарея не используется пока не будет принята действительная команда перемещения. Аккумуляторная батарея будет заряжаться, если батарея не сообщит о критической неисправности (в этом случае выдается сообщение об ошибке и система не будет запущена), действующее сетевое питание не будет отключено (в этом случае система запустит описанное выше событие отключения батареи) или не будет принята действительная команда перемещения (в этом случае привод будет перемещен из любого установленного положения в любое другое установленное положение, как описано выше). Эти параметры отслеживаются на протяжении всего процесса зарядки.

Вышеописанный режим активации батареи может использоваться в системе с питанием от сети и/или в системе, питаемой от возобновляемого источника энергии, например солнечной, ветровой и/или гидроэнергии. Таким образом, также предусмотрен так называемый автономный режим работы, который ниже описан более подробно. Автономный режим работы очень похож на режим активации батареи, а события активации батареи и отключения батареи идентичны при работе. Ключевыми отличиями являются источник питания и возможность принимать решения о процессе от локального датчика, питаемого от привода, и/или передавать информацию по беспроводной сети обратно в центр управления для получения в ответ команды перемещения, которая будет отправлена на привод по беспроводной связи.

В автономном режиме работы привод клапана может получать питание от непостоянного подвода питания, например, от солнечных батарей или ветряных генераторов. Электроэнергия от этих источников может подаваться непосредственно на привод и может использоваться вместо питания от сети в тех случаях, когда невозможно обеспечить соответствующее питание от сети. Модуль управления приводом управляет подводом энергии и накапливает энергию в аккумуляторной батарее. Подвод питания привода запускает вспомогательную систему и заряжает аккумулятор, когда имеется достаточная мощность, затем аккумуляторная батарея питает двигатель привода и другие системы по команде и/или при недостаточной мощности. Как описано выше, функция управления батареей может заставить батарею перейти в так называемый режим глубокого сна, чтобы максимально увеличить заряд, идущий на батарею, с пробуждением только по необходимости. Как и во всех других режимах, о состоянии можно сообщать визуально, по проводам или по беспроводной сети, и в этом случае устройство может иметь возможность напрямую подключаться к сторонним датчикам и обрабатывать информацию на основе заданных пользователем значений.

Источником питания может быть солнечное излучение через солнечные панели сторонних производителей. Привод будет иметь возможность контролировать и оптимизировать, посредством отслеживания электрического ввода, производительность солнечных панелей или других источников и подавать полученную электроэнергию в аккумуляторную батарею привода. Основное преимущество этой системы - то, что система солнечных панелей не обязательно должна иметь возможность напрямую управлять приводным двигателем, поэтому батарея будет использована в качестве аккумулятора для привода двигателя и перекрытия перерывов в поступлении солнечного света, вызванных темнотой или тенью. Метод работы будет соответствовать режиму активации батареи.

С точки зрения функциональности, в дополнение к обычным проводным командам и сетям действительный сигнал будет приниматься по беспроводной связи. Привод может по той же беспроводной связи отправить в ответ информацию о состоянии. Это позволяет получить полностью автономное решение.

Последним аспектом этого является подключение внешних датчиков, например датчиков давления. Это позволяет приводу принимать внутренние технологические решения и изменять свое собственное заданное значение в зависимости или вне зависимости от центрального контрольного заданного значения. Если процесс выходит за пределы установленных параметров, привод может отправить по проводной или беспроводной связи в систему управления предупреждающее сообщение.

В случае полной потери мощности, например, из-за выхода из строя солнечной панели, привод, в соответствии с описанным событием отключения батареи, перейдет из любого положения в заданное положение бесперебойной работы и подаст сигнал тревоги, проводной или беспроводной.

Специалисту в данной области техники будет понятно из предшествующего описания, что в описанные варианты осуществления могут быть внесены модификации и изменения, не выходящие за пределы объема изобретения, ограниченного прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к приводному устройству, приводимому в действие двигателем. Технический результат - уменьшение времени простоя оборудования и безопасное возобновление работы после события отключения. Для этого предложено приводное устройство, содержащее приводной двигатель; модуль управления; вход для приема внешнего подвода питания; и аккумуляторную батарею. Аккумуляторная батарея электрически присоединена для выборочного приведения в действие приводного двигателя и выполнена с возможностью электрического присоединения к внешнему подводу питания для зарядки. Модуль управления выполнен с возможностью во время зарядки аккумуляторной батареи: принимать данные, характеризующие измеренный уровень заряда аккумуляторной батареи; сравнивать измеренный уровень заряда с заданным уровнем заряда, необходимым для завершения по меньшей мере двух событий отключения батареи при питании от одной только батареи, при этом событие отключения батареи включает в себя перемещение приводного устройства в положение бесперебойной работы. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Приводное устройство, приводимое в действие двигателем, содержащее:

- приводной двигатель;

- модуль (12) управления;

- вход для приема внешнего подвода питания; и

- электрически присоединенную аккумуляторную батарею (14) для выборочного приведения в действие приводного двигателя, выполненную с возможностью электрического присоединения к внешнему подводу питания так, чтобы заряжаться от внешнего подвода питания;

при этом, когда аккумуляторная батарея (14) заряжается от внешнего подвода питания, модуль (12) управления выполнен с возможностью:

- принимать данные, характеризующие измеренный уровень заряда аккумуляторной батареи (14);

- сравнивать измеренный уровень заряда с заданным уровнем заряда, необходимым для завершения по меньшей мере двух событий отключения батареи, при этом событие отключения батареи включает в себя переход приводного устройства в заданное положение бесперебойной работы при питании от одной только батареи; и,

- если измеренный уровень заряда равен заданному уровню заряда или превышает его, указывать состояние батареи другим внутренним компонентам, связанным с приводным устройством;

при этом модуль (12) управления во время последующей работы приводного устройства выполнен с возможностью:

- обнаруживать и определять допустимость внешнего подвода питания и, если внешний подвод питания определен как недопустимый, выдавать инструкцию на событие отключения батареи, вызывающее разрядку аккумуляторной батареи (14), при том что в аккумуляторной батарее (14) все еще будет достаточно заряда для завершения по меньшей мере еще одного события отключения батареи; и

- впоследствии обнаруживать, когда внешний подвод питания становится допустимым, и возобновлять работу приводного устройства от внешнего подвода питания при одновременной подзарядке аккумуляторной батареи (14) по меньшей мере до заданного уровня заряда; и

- предотвращать работу приводного устройства, если измеренный уровень заряда меньше второго заданного уровня заряда, необходимого для завершения одного события отключения батареи при питании от одной только батареи.

2. Приводное устройство по п. 1, в котором данные, характеризующие измеренный уровень заряда батареи, включают в себя значения измерения напряжения и/или электрического заряда.

3. Приводное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором модуль (12) управления выполнен с возможностью:

- принимать данные, характеризующие состояние внешнего подвода питания;

- принимать данные, характеризующие уровень и/или состояние заряда аккумуляторной батареи (14); и

- вызывать зарядку аккумуляторной батареи (14) от внешнего подвода питания, когда внешний подвод питания определен как допустимый и присутствующий, а аккумуляторная батарея (14) требует зарядки.

4. Приводное устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее по меньшей мере одно устройство для измерения температуры, связанное с аккумуляторной батареей (14).

5. Приводное устройство по п. 4, в котором модуль (12) управления во время зарядки аккумуляторной батареи (14) дополнительно выполнен с возможностью:

- принимать от указанного по меньшей мере одного устройства для измерения температуры данные, характеризующие измеренную температуру, связанную с аккумуляторной батареей (14);

- сравнивать измеренную температуру с первой заданной предельной температурой; и,

- если измеренная температура выше, чем первая заданная предельная температура, вызывать уменьшение зарядного тока, подаваемого от внешнего подвода питания на аккумуляторную батарею (14), чтобы продлить срок службы аккумуляторной батареи (14).

6. Приводное устройство по п. 5, в котором модуль (12) управления выполнен с возможностью вызывать уменьшение зарядного тока, подаваемого от внешнего подвода питания на аккумуляторную батарею (14), до тех пор, пока измеренная температура не достигнет первой заданной предельной температуры или не опустится ниже, если измеренная температура выше, чем первая заданная температура.

7. Приводное устройство по п. 5 или 6, дополнительно содержащее по меньшей мере одно нагревательное устройство, связанное с аккумуляторной батареей (14); при этом модуль (12) управления во время зарядки аккумуляторной батареи (14) дополнительно выполнен с возможностью:

- сравнивать измеренную температуру со второй заданной предельной температурой; и,

- если измеренная температура меньше второй заданной предельной температуры, вызывать включение по меньшей мере одного нагревательного устройства, до тех пор, пока измеренная температура не достигнет второй заданной предельной температуры или не поднимется выше.

8. Приводное устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее встроенный модуль (12) управления, выполненный с возможностью:

- управлять выборочным приведением в действие приводного двигателя в соответствии с заданным процессом управления; и

- принимать из удаленного места данные, конфигурация которых обеспечивает возможность обновления и/или изменения процесса управления.

9. Приводное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором модуль (12) управления выполнен с возможностью передачи пользователю информации об уровне заряда аккумуляторной батареи, состоянии и/или неисправностях аккумуляторной батареи; при этом уровень заряда аккумуляторной батареи, состояние и/или неисправности аккумуляторной батареи представляются пользователю на локальном дисплее, являющемся частью приводного устройства, и/или передаются в цифровом виде в удаленное место через сеть и/или посредством дискретных сигналов для отслеживания.

10. Приводное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором модуль (12) управления выполнен с возможностью работы во множестве режимов, событий и действий при работе в дополнение к событию отключения батареи, при этом множество режимов, событий и действий при работе включают в себя режим активации батареи и автономный режим; а также события отключения сети питания и активации батареи.

11. Приводное устройство по п. 10, в котором модуль (12) управления выполнен с возможностью предотвращения работы приводного устройства, если модуль (12) управления определяет состояние неисправности в аккумуляторной батарее (14).

12. Приводное устройство по любому из пп. 10 или 11, в котором модуль (12) управления в режиме активации батареи выполнен с возможностью вызывать работу от внешнего подвода питания любых вспомогательных систем приводного устройства, в том числе вызывать зарядку аккумуляторной батареи (14) от внешнего подвода питания до тех пор, пока не поступит команда перехода; и при этом в ответ на команду перехода модуль (12) управления выполнен с возможностью вызывать переход приводного устройства, запитанного от аккумуляторной батареи (14), в форме события активации батареи, что приводит к разрядке аккумуляторной батареи (14).

13. Приводное устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее корпус привода, при этом одно или более из следующего: приводной двигатель, модуль (12) управления и аккумуляторная батарея (14) расположены в корпусе привода.

14. Система управления батареей приводного устройства, приводимого в действие двигателем, содержащая:

- модуль (12) управления батареей;

- приводной двигатель;

- вход для приема внешнего подвода питания и

- электрически присоединенную аккумуляторную батарею (14) для выборочного приведения в действие приводного двигателя и выполненную с возможностью электрического присоединения к внешнему подводу питания так, чтобы заряжаться от внешнего подвода питания;

- при этом, когда аккумуляторная батарея (14) заряжается от внешнего подвода питания, модуль (12) управления батареей выполнен с возможностью:

принимать данные, характеризующие измеренный уровень заряда аккумуляторной батареи (14);

- сравнивать измеренный уровень заряда с заданным уровнем заряда, необходимым для завершения по меньшей мере двух событий отключения батареи, при этом событие отключения батареи включает в себя переход приводного устройства в заданное положение бесперебойной работы при питании от одной только батареи; и,

- если измеренный уровень заряда равен заданному уровню заряда или превышает его, указать состояние батареи другим внутренним компонентам, связанным с приводным устройством;

при этом модуль (12) управления батареей во время последующей работы приводного устройства выполнен с возможностью:

- обнаруживать и определять допустимость внешнего подвода питания и, если внешний подвод питания определен как недопустимый, выдавать инструкцию на событие отключения батареи, вызывающее разрядку аккумуляторной батареи (14), при том что в аккумуляторной батарее (14) все еще будет достаточно заряда для завершения по меньшей мере еще одного события отключения батареи; и

- впоследствии обнаруживать, когда внешний подвод питания становится допустимым, и возобновлять работу приводного устройства от внешнего подвода питания при одновременной подзарядке аккумуляторной батареи (14) по меньшей мере до заданного уровня заряда; и

- предотвращать работу приводного устройства, если измеренный уровень заряда меньше второго заданного уровня заряда, необходимого для завершения одного события отключения батареи при питании от одной только батареи.

15. Система управления батареей по п. 14, в которой данные, характеризующие измеренный уровень заряда батареи, включают в себя значения измерения напряжения и/или электрического заряда.

16. Система управления батареей по любому из пп. 14, 15, в которой модуль (12) управления батареей дополнительно выполнен с возможностью:

- принимать данные, характеризующие состояние внешнего подвода питания;

- принимать данные, характеризующие уровень и/или состояние заряда аккумуляторной батареи (14); и

- вызывать зарядку аккумуляторной батареи (14) от внешнего подвода питания, когда внешний подвод питания определен как допустимый и присутствующий, а аккумуляторная батарея (14) требует зарядки.

17. Система управления батареей по любому из пп. 14-16, в которой приводное устройство дополнительно содержит по меньшей мере одно устройство для измерения температуры, связанное с аккумуляторной батареей (14).

18. Система управления батареей по п. 17, в которой модуль (12) управления батареей во время зарядки аккумуляторной батареи (14) дополнительно выполнен с возможностью:

- принимать от указанного по меньшей мере одного устройства для измерения температуры данные, характеризующие измеренную температуру, связанную с аккумуляторной батареей (14);

- сравнивать измеренную температуру с первой заданной предельной температурой и,

- если измеренная температура выше, чем первая заданная предельная температура, вызывать уменьшение зарядного тока, подаваемого от внешнего подвода питания на аккумуляторную батарею (14), чтобы продлить срок службы аккумуляторной батареи (14).

19. Система управления батареей по любому из пп. 14-18, в которой модуль (12) управления батареей может быть выполнен с возможностью работы в выбранном одном из множества режимов, событий и действий при работе в дополнение к событию отключения батареи; при этом множество режимов, событий и действий при работе включают в себя режим активации батареи и автономный режим; а также события отключения сети питания и активации батареи.

20. Система управления батареей по любому из пп. 14-19, в которой модуль (12) управления батареей во время зарядки аккумуляторной батареи (14) выполнен с возможностью принимать данные, характеризующие измеренный срок службы и полное сопротивление элемента аккумуляторной батареи (14), сравнивать эти данные с заданным профилем производительности и, если измеренное полное сопротивление элемента больше, чем заданный профиль, вызывать снижение напряжения заряда.

21. Система управления батареей по любому из пп. 14-20, в которой модуль (12) управления батареей во время разрядки аккумуляторной батареи (14) выполнен с возможностью принимать данные, характеризующие измеренную температуру, связанную с аккумуляторной батареей (14), сравнивать измеренную температуру с заданной предельной температурой и, если измеренная температура ниже заданной предельной температуры, вызывать снижение нижнего предела напряжения разряда.

22. Система управления батареей по любому из пп. 14-21, в которой модуль (12) управления батареей во время разрядки аккумуляторной батареи (14) выполнен с возможностью принимать данные, характеризующие измеренную температуру, связанную с аккумуляторной батареей (14), сравнивать измеренную температуру с заданной второй предельной температурой и, если измеренная температура меньше заданной температуры, вызывать включение нагревательного устройства, связанного с аккумуляторной батареей (14).

23. Система управления батареей по любому из пп. 14-22, в которой модуль (12) управления батареей выполнен с возможностью обнаруживать и определять допустимость внешнего подвода питания и:

(i) если внешний подвод питания является допустимым и была принята действительная команда отключения, вызывать событие отключения, снабжаемое энергией от внешнего подвода питания; а

(ii) если внешний подвод питания является недопустимым или определен как недопустимый, и/или принята действительная команда отключения, и/или происходит событие отключения от сети питания, переключаться с события отключения, снабжаемого энергией от внешнего подвода питания, на событие отключения батареи, вызывающее разрядку аккумуляторной батареи (14), так чтобы в аккумуляторной батарее (14) все еще оставалось достаточно заряда для завершения по меньшей мере еще одного события отключения батареи.

24. Система управления батареей по любому из пп. 14-23, в которой модуль (12) управления батареей выполнен с возможностью обеспечивать нормальную работу приводного устройства, приводимого в действие двигателем, при этом аккумуляторная батарея (14) находится либо в состоянии ожидания, либо в состоянии зарядки, если только внешний подвод питания не определен как недопустимый и/или не принята действительная команда отключения, так что соответственно обеспечена возможность выполнения события отключения, снабжаемого энергией от внешнего подвода питания, или события отключения батареи.