СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ И СХЕМА ДЛЯ НЕГО Российский патент 2025 года по МПК H02J7/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к схемам зарядки батарей и схемам питания сетей от батарей, в частности, к схемам контроля и управления батареями [H02J7/00, H02J7/00, H03L 9/00].

Уровень техники

Из уровня техники известен способ контроля состояния аккумуляторных батарей на борту воздушного судна [RU2729338C1, опубл. 06.08.2020], включающий этап сброса состояния и этап зарядки, при этом на этапе зарядки проверяют значения силы тока, в случае недопустимого значения проверяют наличие ошибки в цепи и выводят сообщение об ошибке в случае ошибки, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока и значение напряжения, в случае допустимых значений заряжают батарею, при этом на этапе сброса состояния прерывают этап зарядки, проверяют значение напряжения, в случае недопустимого значения проверяют наличие короткого замыкания в цепи, в случае наличия короткого замыкания производят аварийное размыкание цепи и выводят сообщения об ошибке и заново начинают этап сброса состояния.

Недостатком данного аналога является невозможность автоматического переключения на этап разрядки батареи, автоматического включения этапа зарядки, отсутствие проверки выполнения условий зарядки, из-за чего возникает риск перезаряда аккумуляторной батареи, который приводит к снижению емкости батареи и риску выхода батареи из строя.

Также из уровня техники известен метод и система управления зарядкой аккумуляторных батарей [CN113733975A, опубл. 03.12.2021], при этом заявленная система содержит батарею, контроллер состояний, контроллер уровня заряда, зарядные ключи и цепь управления зарядными ключами, разрядные ключи и цепь управления разрядными ключами, при этом заявленный метод включает этап сброса состояния, этап зарядки и этап разрядки, при этом на этапе зарядки проверяют значения силы тока и напряжения, в случае недопустимых значений переключают на этап сброса состояния, в случае допустимых значений заряжают батарею, при этом на этапе разрядки проверяют сигнал разрешения зарядки, в случае наличия сигнала разрешения зарядки, переключают на этап зарядки, в случае отсутствия сигнала зарядки, проверяют значение силы тока, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока и напряжение, в случае недопустимых значений переключают на этап сброса состояния, в случае допустимых значений разряжают батарею, при этом на этапе сброса состояния прерывают этап зарядки и этап разрядки и переключают на этап разрядки.

Недостатком данного аналога является отсутствие датчика температуры, кулонометра, цепи предзарядки и цепи предразрядки в системе, из-за чего при использовании заявленного метода отсутствует возможность проверки сигнала разрешения зарядки на этапе зарядки и этапе сброса состояния, сигнала разрешения разрядки на этапе разрядки и этапе сброса состояния, проверка возможности зарядки и разрядки, из-за чего возникает риск использования разряженной батареи, риск перезаряда батареи, который приводит к снижению емкости батареи и риску выхода батареи из строя, также отсутствует проверка наличия короткого замыкания в цепи и наличия ошибки в системе, из-за чего система не выводит сообщение в случае неисправности, поэтому для ее безопасного использования и своевременного исправления неисправностей необходимо присутствие человека.

Также из уровня техники известна система управления зарядкой аккумулятора [CN204761056U, опубл. 11.11.2015], состоящая из схемы управления и способа управления, при этом схема управления содержит батарею, контроллер состояний, контроллер уровня заряда, датчик температуры, зарядные ключи и цепь управления зарядными ключами, цепь предзарядки и предзарядные ключи, при этом способ управления включает этап сброса состояния, этап предзарядки и этап зарядки, при этом на этапе зарядки проверяют значения силы тока и напряжения, в случае допустимых значений производят зарядку батареи, в случае недопустимых значений переключают на этап сброса состояния, при этом на этапе предзарядки проверяют сигнал разрешения зарядки и выполнение условий возможности зарядки, значение силы тока, в случае нулевого тока проверяют значение напряжения и время предзарядки, в случае допустимых значений переключают на этап зарядки, в случае недопустимых значений выводят сообщение об ошибки, при этом на этапе сброса состояния прерывают этапы зарядки и предзарядки и проверяют выполнение условий переключения между этапами, проверяют значение напряжения, в случае выполнения условий переключают на этап предзарядки, в случае невыполнения условий проверяют наличие ошибки в системе, в случае наличия ошибки выводят сообщение об ошибке, после проверки наличия ошибки в системе заново начинают этап сброса состояния.

Недостатком данного аналога является отсутствие в системе управления цепи предразрядки, разрядных ключей и цепи управления разрядными ключами, из-за чего в способе управления отсутствует возможность разрядки батареи, для разрядки батареи требуется присутствие человека, отсутствует возможность автоматизации переключения состояний батареи, также отсутствует проверка наличия короткого замыкания в цепи, из-за чего система не выводит сообщение в случае неисправности, поэтому для ее безопасного использования и своевременного исправления неисправностей необходимо присутствие человека.

Также из уровня техники известна система управления зарядкой аккумулятора [CN103812147A, опубл. 21.05.2014], состоящая из схемы управления и способа управления, при этом схема управления содержит батарею, контроллер состояний, контроллер уровня заряда, кулонометр, зарядные ключи и цепь управления зарядными ключами, разрядные ключи и цепь управления разрядными ключами, цепь предзарядки и предзарядные ключи, цепь предразрядки и предразрядные ключи, при этом способ управления включает этап зарядки, этап разрядки, этап предзарядки и этап предразрядки, при этом на этапе зарядки проверяют сигнал разрешения зарядки, в случае наличия сигнала разрешения заряжают батарею, в случае отсутствия сигнала разрешения переключают на этап предзарядки, при этом на этапе разрядки проверяют сигнал разрешения зарядки, в случае наличия сигнала разрешения зарядки переключают на этап зарядки, в случае отсутствия сигнала разрешения зарядки проверяют сигнал разрешения разрядки, в случае наличия сигнала разрешения разрядки разряжают батарею, в случае отсутствия сигнала разрешения переключают на этап предразрядки, при этом на этапе предзарядки проверяют сигнал разрешения предзарядки, значения силы тока и напряжения, в случае допустимых значений переключают на этап зарядки, в случае недопустимых значений переключают на этап предразрядки, при этом на этапе предразрядки проверяют сигнал разрешения предразрядки, значение силы тока, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока, переключают на этап разрядки в случае допустимых значений и на этап предзарядки в случае недопустимых значений.

Недостатком данного аналога является невозможность сброса состояния для поддержания автоматической работы устройства из-за отсутствия этапа сброса состояния, в случае возникновения ошибки работа устройства останавливается, для возвращения устройства в рабочее состояние и продолжения работы требуется вмешательство человека, также отсутствует проверка наличия короткого замыкания в цепи и наличия ошибки в системе, из-за чего система не выводит сообщение в случае неисправности, поэтому для ее безопасного использования и своевременного исправления неисправностей необходимо присутствие человека.

Также из уровня техники известен прототип устройство контроля электрических параметров и управления режимом заряда литиевой аккумуляторной батареи [RU127521U1, опубл. 27.04.2013], содержащее батарею, контроллер состояний, контроллер уровня заряда, датчик температуры, кулонометр, цепь предзарядки и цепь предразрядки, при этом использование устройства включает этап зарядки, этап разрядки, этап предзарядки и этап предразрядки, при этом на этапе зарядки проверяют сигнал разрешения зарядки, значения силы тока и напряжения и в случае недопустимых значений переключают на этап предзарядки и выводят сообщение об ошибке, в случае допустимых значений заряжают батарею, при этом на этапе разрядки проверяют сигнал разрешения разрядки, значения силы тока и напряжения и переключают на этап предразрядки в случае недопустимых значений, в случае допустимых значений разряжают батарею, при этом на этапе предзарядки проверяют сигнал разрешения предзарядки, значения силы тока и напряжения, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока и время предзарядки, в случае допустимых значений переключают на этап зарядки, в случае недопустимых значений выводят сообщение об ошибке, при этом на этапе предразрядки проверяют сигнал разрешения предразрядки, значение силы тока, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока, время предразрядки и переключают на этап разрядки в случае допустимых значений и на этап предзарядки в случае недопустимых значений.

Недостатком прототипа является невозможность сброса состояния для поддержания автоматической работы устройства из-за отсутствия этапа сброса состояния, в случае возникновения ошибки работа устройства останавливается, для возвращения устройства в рабочее состояние и продолжения работы требуется вмешательство человека.

Раскрытие сущности изобретения

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение является устранение недостатков прототипа, в частности, за счет создания способа, обеспечивающего повышение автоматизированности системы контроля и управления состоянием аккумуляторной батареи с возможностью автоматического сброса состояния устройства и возвращения устройства в рабочее состояние при окончании алгоритма или невыполнении условий для продолжения работы.

Указанную техническую проблему решает способ контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей включает этап зарядки, этап разрядки, этап предзарядки, этап предразрядки и этап сброса состояния, при этом на этапе зарядки проверяют сигнал разрешения зарядки и выполнение условий зарядки, в случае выполнения условий зарядки заряжают аккумуляторную батарею, в случае невыполнения условий зарядки проверяют наличие ошибки в цепи и переключают на этап предзарядки в случае отсутствия ошибки и на этап сброса состояния в случае наличия ошибки, при этом на этапе разрядки проверяют сигнал разрешения разрядки и выполнение условий разрядки, в случае выполнения условий разрядки разряжают аккумуляторную батарею, в случае невыполнения условий разрядки проверяют наличие ошибки в цепи и переключают на этап предразрядки в случае отсутствия ошибки и на этап сброса состояния в случае наличия ошибки, при этом на этапе предзарядки проверяют сигнал разрешения предзарядки и выполнение условий возможности зарядки и переключают на этап зарядки в случае выполнения условий, проверяют наличие ошибки в цепи в случае невыполнения условия и переключают на этап сброса состояния в случае ошибки, при этом на этапе предразрядки проверяют сигнал разрешения предразрядки и выполнение условий возможности разрядки, переключают на этап разрядки в случае выполнения условий, проверяют наличие ошибки в цепи в случае невыполнения условия и переключают на этап сброса состояния в случае ошибки, при этом на этапе сброса состояния проверяют сигнал выключения, прерывают этапы зарядки, разрядки, предзарядки и предразрядки и проверяют выполнение условий переключения между этапами, в случае выполнения условий переключают на этап предзарядки или этап предразрядки, в случае невыполнения условий проверяют наличие короткого замыкания в цепи, в случае наличия короткого замыкания включают аварийное размыкания цепи, выводят сообщение об ошибке и заново начинают этап сброса состояния.

В частности, при проверке выполнения условий переключения между этапами на этапе сброса состояния проверяют сигнал разрешения предзарядки и предразрядки, время переключения, значения силы тока и напряжения.

В частности, при проверке наличия короткого замыкания на этапе сброса состояния проверяют сигнал разрешения предзарядки и предразрядки, недопустимые значения силы тока и напряжения.

В частности, при проверке выполнения условий продолжения зарядки на этапе зарядки проверяют значения силы тока и напряжения.

В частности, при проверке выполнения условий возможности продолжения разрядки на этапе разрядки проверяют значения силы тока и напряжения.

В частности, при проверке выполнения условий возможности зарядки на этапе предзарядки проверяют сигнал разрешения зарядки, значения силы тока, нулевого тока и времени нулевого тока, время предзарядки и значение напряжения.

В частности, при проверке выполнения условий возможности разрядки на этапе предразрядки проверяют сигнал разрешения разрядки, проверяют условия возможности зарядки, в случае выполнения условий возможности зарядки переключают на этап предзарядки, в случае невыполнения условий возможности зарядки проверяют значение силы тока предразрядки и время тока предразрядки, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока, время предразрядки, и значение напряжения.

В частности, при проверке выполнения условий возможности зарядки на этапе предразрядки проверяют сигнал разрешения зарядки, значения силы тока и напряжения.

В частности, при проверке наличия ошибки в цепи на этапе зарядки проверяют значения силы тока и выводят сообщение об ошибке в случае недопустимого значения силы тока, проверяют значение силы тока, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока и значение напряжения.

В частности, при проверке наличия ошибки в цепи на этапе разрядки проверяют отсутствие сигнала разрешения разрядки, в случае наличия сигнала разрешения разрядки проверяют значение силы тока, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока.

В частности, при проверке наличия ошибки в цепи на этапе предзарядки проверяют отсутствие сигнала разрешения предзарядки, в случае наличия сигнала разрешения предзарядки проверяют значение силы тока и выводят сообщение об ошибке в случае недопустимого значения силы тока и в случае нулевого тока проверяют значение напряжения и время предзарядки.

В частности, при проверке наличия ошибки в цепи на этапе предразрядки проверяют отсутствие сигнала разрешения предзарядки, в случае наличия сигнала разрешения предразрядки проверяют значение силы тока и время предразрядки.

При решении указанной технической проблемы обеспечивается технический результат, заключающийся в повышении автоматизированности системы контроля и управления состоянием аккумуляторной батареи с возможностью автоматического сброса состояния устройства и возвращения устройства в рабочее состояние при окончании алгоритма или невыполнении условий для продолжения работы.

Также указанную техническую проблему решает схема контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей для осуществления способа контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей, содержащая аккумуляторную батарею, подсистему питания, соединенный с ней контроллер состояний, осуществляющий переключение этапов, и контроллер уровня заряда, осуществляющий получение значения силы тока, соединенный с батареей, контроллером состояний и контроллером уровня заряда кулонометр, соединенные с контроллером состояний цепь управления разрядными ключами и соединенные с ней управляемые разрядные ключи, цепь управления зарядными ключами и соединенные с ней управляемые зарядные ключи, цепь предзарядки и соединенные с ней управляемые ключи предзарядки, цепь предразрядки и соединенные с ней управляемые ключи предразрядки и датчик температуры.

При решении указанной технической проблемы обеспечивается технический результат, заключающийся в повышении автоматизированности системы контроля и управления состоянием аккумуляторной батареи с возможностью автоматического сброса состояния устройства и возвращения устройства в рабочее состояние при окончании алгоритма или невыполнении условий для продолжения работы.

Повышение автоматизированности системы контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей объективно проявляется в уменьшении количества ситуация, в которых требуется участие человека, в частности, возможных нестандартных ситуаций, в которых требуется участие человека, в частности, требующих вмешательство человека для восстановления работоспособности системы.

В частности, указанное снижение количества ситуаций, требующих вмешательство человека, обеспечивается за счет увеличения числа типов ошибок, которые могут быть исправлены системой автоматически. В частности, указанное снижение количества ситуаций, требующих вмешательство человека, обеспечивается за счет увеличения числа параметров системы, контроль которых система производит автоматически, при этом при обнаружении недопустимого значения система автоматически возвращает систему в рабочее состояние, в частности, также снижается количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия решений. В частности, указанное снижение количества ситуаций, требующих вмешательство человека, обеспечивается за счет увеличения числа нестандартных ситуаций, связанных с изменением параметров внешней среды, решение в которых будет принято системой автоматически.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана структурная схема заявленной системы контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей.

На фиг. 2 показан блока-схема этапа сброса состояния.

На фиг. 3 показан блока-схема этапа зарядки.

На фиг. 4 показан блока-схема этапа разрядки.

На фиг. 5 показан блока-схема этапа предзарядки.

На фиг. 6 показана блок-схема этапа предразрядки.

На фигурах обозначено: 1 – контроллер состояния; 2 – контроллер уровня заряда; 3 – аналого-цифровой преобразователь; 4 – батарея; 5 – кулонометр; 6 – преобразователь физического уровня; 7 – токовый шунт; 8 – цепь активации; 9 – подсистема питания СКУ; 10 – цепь балансировки; 11 – цепь предразрядки; 12 – разрядные ключи; 13 – цепь управления разрядными ключами; 14 – датчик температуры; 15 – выходной разъем;
16 – самовосстанавливающийся предохранитель; 17 – цепь предзарядки; 18 – химический предохранитель; 19 – цепь защиты; 20 – зарядные ключи; 21 – цепь управления зарядными ключами; 22 – входной разъем.

Осуществление изобретения

Изобретение относится к системам контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей. Система контроля и управления (СКУ) состоит из схемы контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей (фиг. 1) и способа контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей.

1. СХЕМА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Схема контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей (фиг. 1) содержит соединенные друг с другом контроллер 1 состояния, контроллер 2 уровня заряда, систему питания СКУ, внутреннюю шину данных, аналого-цифровой преобразователь 3 (АЦП 3), батарею 4, кулонометр 5, преобразователь 6 физического уровня, блок входа и блок выхода. Соединение элементов обеспечено пайкой.

1.1. КОНТРОЛЛЕР

Контроллер 1 состояния соединен с системой питания СКУ, преобразователем 6 физического уровня, внутренней шиной данных. С помощью внутренней шины данных контроллер 1 состояния соединен с контроллером 2 уровня зарядов, АЦП 3, кулонометром 5, при этом через кулонометр 5 обеспечено соединение контроллера 1 состояния и батареи 4 и контроллера 1 состояния и блоком входа.

Контроллер 1 состояния выполнен с возможностью получения сигнала разрешения работы и сигнала пробуждения от системы питания СКУ, сигнала с внутренней шины данных, в том числе показателей кулонометра 5, сигнала с контроллера 2 уровня заряда и сигнала с АЦП 3. Контроллер 1 состояния выполнен с возможностью обработки сигналов, передачи сигналов управления на внутреннюю шину данных, элементы выхода и преобразователь 6 физического уровня.

Контроллер 1 состояния обеспечивает автоматическое выполнение способа контроля и управления с возможностью выполнения проверки наличия ошибки или короткого замыкания в схеме, что позволяет автоматизировать работу аккумуляторной батареи. Контроллер 1 состояния автоматически контролируют необходимые параметры, в том числе полученные сигналы разрешения, значение напряжения и время протекания процесса, отдает команды управления на другие элементы системы, переключает состояние аккумуляторной батареи 4, в том числе отдавая команду возвращения СКУ в исходное рабочее состояние при потере работоспособности СКУ. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

1.2. КОНТРОЛЛЕР УРОВНЯ ЗАРЯДА

Контроллер 2 уровня заряда выполнен с возможностью получения значения силы тока аналогового сигнала от батареи 4, с помощью преобразования его АЦП 3 в цифровой сигнал, сравнения полученного значения силы тока цифрового сигнала батареи 4 с значением силы тока батареи 4 в заряженном состоянии и передачи результата сравнения на контроллер 1 состояния. Контроллер 2 уровня заряда выполнен с возможностью подсчета количества совершенных рабочих циклов зарядки и разрядки батареи 4, которое характеризует степень износа батареи 4.

Контроллер 2 уровня заряда соединен с помощью внутренней шины данных с контроллером 1 состояния, АЦП 3, кулонометром 5, при этом через кулонометр 5 обеспечено соединение контроллера 2 уровня заряда и батареи 4 и контроллера 2 уровня заряда и блоком входа. Также контроллер 2 уровня заряда соединен с батареей 4 и АЦП 3 с возможностью получения цифрового сигнала и значения силы тока батареи 4 для вычисления уровня остаточной емкости. При этом соединение содержит токовый шунт 7 с возможностью и предотвращения перегрузки по току.

Контроллер 2 уровня заряда может автоматически контролировать необходимые параметры, в том числе, значение силы тока и остаточной емкости батареи 4, это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически. Также контроллер 2 уровня заряда может автоматически предотвращать и исправлять ошибки, вызванные перегрузкой по току. Это позволяет снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в СКУ, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

1.3. СИСТЕМА ПИТАНИЯ

Система питания СКУ содержит цепь 8 активации и подсистему 9 питания СКУ.

Цепь 8 активации соединена с подсистемой 9 питания СКУ и выполнена с возможностью активации питания СКУ с помощью подачи сигнала активации на подсистему 9 питания СКУ и выключения СКУ с помощью подачи сигнала выключения.

Подсистема 9 питания СКУ содержит импульсные источники питания, подключенные к батарее 4. Подсистема 9 питания СКУ соединена с цепью 8 активации и контроллером 1 состояния и выполнена с возможностью получения сигнала активации с цепи 8 активации, разделения сигнала активации на сигнал разрешения работы и сигнал пробуждения и передачи сигнала разрешения работы и сигнала пробуждения на контроллер 1 состояния.

Сигнал активации – сигнал, который может приходить с органов управления, например, кнопки индикации заряда, или от подключенного снаружи устройства.

Сигнал разрешения работы – сигнал, который может приходить с органов управления, например, тумблера, или от подключенного снаружи устройства.

Система питания позволяет СКУ автоматически контролировать сигнал активации и выключения и переключать состояние аккумуляторной батареи при получении соответствующего сигнала, что позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически.

1.4. АЦП

АЦП 3 выполнен с возможностью преобразования аналоговых сигналов с батареи 4, кулонометра 5, блока выхода и блока входа в цифровые сигналы и обратно и передачи полученных цифровых сигналов на контроллер 1 состояния и контроллер 2 уровня заряда для обеспечения работа контроллеров.

АЦП 3 соединен с блоком выхода, блоком входа и внутренней шиной данных. АЦП 3 соединен с помощью внутренней шины данных с контроллером 1 состояния, контроллером 2 уровня заряда и кулонометром 5. АЦП 3 соединен с батареей 4 и блоком входа через кулонометр 5.

АЦП 3 соединен с батареей 4 и контроллером 2 уровня заряда через токовый шунт 7 с возможностью получения цифрового сигнала и значения силы тока батареи 4, передачи значения на контроллер 1 состояния и, при определения короткого замыкания, передачи на цепь 21 управления зарядными ключами электрического сигнала размыкания зарядных ключей 20.

АЦП 3 соединен с батареей 4 для передачи преобразованного из цифрового в аналоговый сигнала управления с контроллера 1 состояния на батарею 4, при этом соединение содержит цепь 10 балансировки.

1.5 БАТАРЕЯ

Батарея 4 выполнена в виде электрического аккумулятора с возможностью многократной зарядки и разрядки на нагрузку. Батарея 4 соединена с АЦП 3 для получения аналогового сигнала управления с контроллера 1 состояния с возможностью изменения процесса с зарядки на разрядку и обратно, при этом соединение выполнено с помощью цепи 10 балансировки.

Цепь 10 балансировки батареи выполнена с возможностью выравнивания напряжений при последовательном соединении аккумуляторных батарей 4 при заряде общим напряжением или током от зарядного устройства, к блоку входа. Выравнивание напряжений позволяет увеличить срок службы аккумуляторных батарей 4.

Батарея 4 соединена с блоком выхода с возможностью разрядки на нагрузку, то есть, внешнее подключенное устройство, и блоком входа с возможностью зарядки от внешнего зарядного устройства, при этом соединение батареи 4 выполнено через кулонометр 5, который также соединен с АЦП 3, контроллером 2 уровня заряда и контроллером 1 состояния, с возможностью получения и передачи сигнала от емкости батареи 4 на контроллер 1 состояния.

1.6. КУЛОНОМЕТР

Кулонометр 5 соединен с батареей 4 и выполнен с возможностью определения подключения зарядного устройства на входном разъеме 22 и измерения емкости батареи 4, в том числе саморазряда батареи 4 то есть, потери заряда батареей 4 после полной зарядки при отсутствии подключенной к устройству нагрузки, с помощью измерения силы тока, прошедшей через кулонометр 5.

Кулонометр 5 позволяет контролировать емкость батареи 4, саморазряд батареи 4, контролировать подключение зарядного устройства на входном разъеме 22, что позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически. Также кулонометр 5 передает значения указанных параметров на контроллер 1 состояния который принимает решение в зависимости от полученных значений и предотвращает ошибку переключения батареи 4 в состояние зарядки при отсутствии зарядного устройства или недопустимых значений параметров. Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Кулонометр 5 соединен с внутренней шиной данных, через внутреннюю шину данных кулонометр 5 соединен с контроллером 1 состояния, АЦП 3 и контроллером 2 уровня заряда для передачи сигнала от батареи 4 на контроллер 1 состояния, при этом аналоговый сигнал от кулонометра 5 преобразуется в цифровой сигнал с помощью АЦП 3.

1.7 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ

Преобразователь 6 физического уровня выполнен в виде преобразователя интерфейсом, в частности преобразователь USB-UART, UART-RS485, CAN с возможностью преобразования сигналов логического уровня интерфейса в сигнал физического уровня для повышения помехозащищенности системы. Преобразователь 6 физического уровня соединен с контроллером 1 состояния с возможностью передачи сигнала на шину нагрузки подключенных устройств.

БЛОК ВЫХОДА

Блок выхода содержит цепь 11 предразрядки, разрядные ключи 12, цепь управления 13 разрядными ключами, датчик 14 температуры, выходной разъем 15 для подключения внешнего устройства в качестве нагрузки.

Цепь 11 предразрядки содержит управляемые предразрядные ключи с возможностью замыкания и размыкания цепи 11 предразрядки. Цепь 11 предразрядки соединена с батареей 4, контроллером 1 состояния, разрядными ключами 12 и выходным разъемом 15 с возможностью замыкания цепи при подключении на выходной разъем 15 внешних устройств в качестве нагрузки и протекания электрического тока через нагрузку для обеспечения зарядки внешнего устройства.

Цепь управления 13 разрядными ключами соединена с управляемыми разрядными ключами 12 и АЦП 3 с возможностью получения сигнала управления разрядными ключами 12 от контроллера 1 состояния и выполнена с возможностью управления состоянием разрядных ключей 12 – их открытием и закрытием, в зависимости от полученного сигнала от контроллера 1 состояния.

Цепь 11 предразрядки и цепь 13 управления разрядными ключами позволяют СКУ контролировать параметры выходной цепи и состояние нагрузки СКУ и предотвращать ошибку переключения батареи 4 в состояние разрядки при отсутствии нагрузки, разряженной батареи 4 или недопустимых значений параметров. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Разрядные ключи 12 соединены с батареей 4 и выходным разъемом 15 с возможностью передачи электрического сигнала от батареи 4 на внешнее устройство и разрядки батареи 4 на внешнее устройство при замыкании разрядных ключей 12 под действием сигнала управления разрядными ключами, полученного цепью управления разрядными ключами 13 от контроллера 1 состояния. При этом соединение выполнено с помощью самовосстанавливающегося предохранителя 16 с возможностью разрыва цепи при превышении силы тока в цепи максимально допустимого значения и обеспечения электробезопасности цепи.

Самовосстанавливающийся предохранитель 16 выполнен с возможностью автоматического восстановления в исходное состояние при устранении причин повышения силы тока. При этом выполнение самовосстанавливающегося предохранителя 16 обеспечивает возможность защиты СКУ от перегрузки по току, и резкого увеличения сопротивления до значения, близких к разрыву цепи, при превышении силой тока максимально допустимого значения. Это позволяет снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Датчик 14 температуры содержит термочувствительную и проводящую части и подключен к разрядным ключам 12 и АЦП 3 с возможностью изменения сопротивления проводящей части датчика 14 температуры под действием температуры, полученной датчиком 14 температуры от разрядных ключей 12 с помощью теплообмена, и передачи значения на контроллер 1 состояния через АЦП 3 для размыкания разрядных ключей 12 под действием сигнала управления разрядными ключами, полученного цепью управления разрядными ключами 13 от контроллера 1 состояния при достижении температурой максимально допустимого значения. Благодаря этому система автоматически отслеживает изменение температуры окружающей среды и реагирует на повышение температуры среды до недопустимого значения, вмешательство человека не требуется. Это позволяет снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Выходной разъем 15 выполнен с возможностью подключения к СКУ внешнего устройства в качестве нагрузки и зарядки от батареи 4.

1.8. БЛОК ВХОДА

Блок входа содержит цепь 17 предзарядки, химический предохранитель 18, цепи 19 защиты, зарядные ключи 20, цепь 21 управления зарядными ключами, датчик 14 температуры, входной разъем 22 для подключения внешнего зарядного устройства.

Цепь 17 предзарядки содержит управляемые предзарядные ключи с возможностью замыкания и размыкания цепи 17 предзарядки. Цепь 17 предзарядки соединена с контроллером 1 состояния через АЦП 3, зарядными ключами 20, входным разъемом 22 и батареей 4 через кулонометр 5 с возможностью замыкания цепи при подключении на входной разъем 22 внешнего зарядного устройства и передачи электрического тока от зарядного устройства на батарею 4 для обеспечения зарядки батареи 4. При этом соединение цепи 17 предзарядки с кулонометром 5 выполнено с помощью химического предохранителя 18 с возможностью разрыва цепи при превышении силой тока в цепи максимально допустимого значения и обеспечения электробезопасности цепи.

Химический предохранитель 18 выполнен в виде защитного слоя из проводящего полимера с возможностью разрыва электрической цепи при превышении током максимально допустимого значения. Химический предохранитель 18 выполнен с возможностью защиты СКУ от перегрузки по току, и резкого увеличения сопротивления до значения, близких к разрыву цепи, при превышении силой тока максимально допустимого значения. Химический предохранитель 18 соединен с контроллером 1 состояний и цепью 19 защиты, соединенной с батареей. Цепь 19 защиты выполнена с возможностью срабатывания при превышении значения напряжения максимально допустимого уровня. Это позволяет снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Цепь 21 управления зарядными ключами соединена с управляемыми зарядными ключами 20 и АЦП 3 с возможностью получения сигнала управления зарядными ключами 20 от контроллера 1 состояния и выполнена с возможностью управления состоянием зарядных ключей 20 – их открытием и закрытием, в зависимости от полученного сигнала от контроллера 1 состояния.

Цепь 17 предзарядки и цепь 21 управления зарядными ключами позволяют СКУ контролировать параметры входной цепи и состояние зарядного устройства и предотвращать ошибку переключения батареи 4 в состояние зарядки при отсутствии зарядного устройства, заряженной до максимального уровня батареи 4 или недопустимых значений параметров СКУ. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Зарядные ключи 20 соединены с батареей 4 через кулонометр 5 и входным разъемом 22 с возможностью передачи электрического сигнала с внешнего зарядного устройство на батарею 4 и зарядки батареи 4 при замыкании зарядных ключей 20 под действием сигнала управления зарядными ключами, полученного цепью 21 управления зарядными ключами от контроллера 1 состояния.

Датчик 14 температуры подключен к зарядным ключам 20 и АЦП 3 с возможностью получения значения температуры зарядных ключей 20 и передачи значения на контроллер 1 состояния через АЦП 3 для размыкания зарядных ключей 20 под действием сигнала управления зарядными ключами, полученного цепью управления зарядными ключами 20 от контроллера 1 состояния при достижении температурой максимально допустимого значения. Благодаря этому система автоматически отслеживает изменение температуры окружающей среды и реагирует на повышение температуры среды до недопустимого значения, вмешательство человека не требуется. Это позволяет снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Входной разъем 22 выполнен с возможностью подключения к СКУ внешнего зарядного устройства и зарядки батареи 4 от него.

2. СПОПОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Заявленный способ контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей включает этап сброса состояния (фиг. 2), этап зарядки аккумуляторной батареи (фиг. 3), этап разрядки аккумуляторной батареи (фиг. 4), этап предзарядки аккумуляторной батареи (фиг. 5) и этап предразрядки аккумуляторной батареи (фиг. 6).

2.1. Этап сброса состояния

Этап сброса состояния позволяет автоматически выбирать режим работы
батареи 4 – заряжать разряженную батарею 4 и разряжать батарею 4 при ее полной зарядке, возвращать схему контроля и управления в рабочее состояние и выводить сообщение о возникновении ошибки при возникновении неисправностей, это позволяет автоматизировать работу аккумуляторной батареи 4, так как для переключения этапов, обнаружения неисправностей и возвращения схемы в рабочее состояние нет необходимости участия человека в работе системы. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

На этапе сброса состояния (фиг. 2) контроллер 1 состояния проверяет получение сигнала выключений. Если сигнал выключения получен, контроллер 1 состояния останавливает работу системы. Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия решения.

При отсутствии сигнала выключения контроллер 1 состояния передает сигнал на силовые ключи для их замыкания, сигнал на предзарядные ключи цепи 17 предзарядки, предразрядные ключи цепи 11 предразрядки, разрядные ключи 12 и зарядные ключи 20 для их размыкания, благодаря чему система автоматически приводится в исходное рабочее состояние, поэтому при возникновении ошибки система автоматически вернется в исходное рабочее состояние для ее устранения. Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Контроллер 2 уровня заряда получает сигнал от батареи 4, преобразованный АЦП 3 в цифровой сигнал, сравнивает значение силы тока сигнала с нулем и передает результат сравнения на контроллер 1 состояний. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически.

2.1.1. Значение силы тока равно нулю

Если значение силы тока полученного сигнала равно нулю, контроллер 1 состояний проверяет, есть ли напряжение на входе сброса состояния контроллера 1 состояний, напряжение на входе сброса состояния контроллера 1 состояний означает, что необходим сброс состояния. Если напряжение на входе сброса состояния есть, контроллер 1 состояний выводит сообщение об ошибке и возвращается в начало этапа сброса состояния, это означает, что во время сброса состояния произошла ошибка, система не вернулась в исходное рабочее состояние. Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Иначе если напряжения на входе сброса состояния нет контроллер 1 состояний проверяет, есть ли напряжение на зарядном входе контроллера 1 состояний. Напряжение на зарядный вход поступает от блока входа и входного разъема 22, наличие напряжения на зарядном входе означает, что зарядное устройство подключено к СКУ.

2.1.1.1. Напряжение на зарядном входе есть

Если на зарядном входе контроллера 1 состояний есть напряжение, контроллер 1 состояний проверяет, получен ли сигнал разрешения предзарядки от подсистемы 9 питания СКУ.

Если сигнал разрешения предзарядки не получен, контроллер 1 состояний выводит сообщение об ошибке и возвращается в начало этапа сброса состояния. Это означает, что зарядное устройство подключено к СКУ, но зарядка невозможна, например, из-за полной зарядки батареи 4. Благодаря этому, в частности, исключается возможность перезаряда батареи 4, который приводит к снижению емкости батареи 4 и риску выхода ее из строя. При этом проверка уровня заряда батареи 4 выполняется автоматически, что позволяет автоматизировать работу системы. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Если сигнал разрешения предзарядки получен, контроллер 1 состояний проверяет, истекло ли заранее заданное время переключения состояний.

Если заданное время переключения состояний не истекло, контроллер 1 состояний возвращается в начало этапа сброса состояния. Если заданное время переключения состояний истекло, контроллер 1 состояний переключает этап сброса состояния на этап предзарядки (фиг. 5). Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия решения.

2.1.1.2. Напряжения на зарядном входе нет

Если на зарядном входе контроллера 1 состояний нет напряжения, контроллер 1 состояний проверяет, получен ли сигнал разрешения предразрядки от подсистемы 9 питания СКУ.

Если сигнал разрешения предразрядки не получен, контроллер 1 состояний выводит сообщение об ошибке и возвращается в начало этапа сброса состояния. В частности, это означает, что к выходному разъему 15 не подключено устройство, на которое может быть разряжена батарея 4, либо разрядка батареи 4 невозможна, например, из-за полной разрядки батареи 4. Благодаря этому, в частности, исключается возможность использования разряженной батареи 4. При этом проверка уровня заряда батареи 4 выполняется автоматически, что позволяет автоматизировать работу системы. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Если сигнал разрешения предразрядки получен, контроллер 1 состояний проверяет, истекло ли заранее заданное время переключения состояний.

Если заданное время переключения состояний не истекло, контроллер 1 состояний возвращается в начало этапа сброса состояния. Если заданное время переключения состояний истекло, контроллер 1 состояний переключает этап сброса состояния на этап предразрядки (фиг. 6). Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия решения.

2.1.2. Значение силы тока не равно нулю

Если значение силы тока полученного сигнала не равно нулю, контроллер 1 состояний проверяет, есть ли ток в течение заранее заданного времени проверки. Проверка необходима для исключения ошибочных переключения состояний при возникновении паразитных пиков тока. При этом проверка и возвращение в рабочее состояние при невыполнении условий проверки выполняется автоматически, что позволяет автоматизировать работу системы. Это позволяет снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Если тока нет в течение заранее заданного времени проверки, значит, значение тока, не равное нулю, пришлось на паразитный пик тока, контроллер 1 состояний возвращается в начало этапа сброса состояния. Это позволяет снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Если ток есть в течение заранее заданного времени проверки, контроллер 1 состояний выводит сообщение об ошибке и проверяет, получен ли сигнал разрешения предзарядки или разрешения предразрядки от подсистемы 9 питания СКУ.

Если получен сигнал разрешения предзарядки и значение силы тока больше нуля или если получен сигнал разрешения предразрядки и значения силы тока меньше нуля, то контроллер 1 состояний включает нагрев предохранителя для аварийного размыкания цепи, выводит сообщение об ошибке и возвращается в начало этапа сброса состояния. Это означает, что произошло пробитие ключей и короткое замыкание, из-за чего есть вероятность возгорания и выхода СКУ из строя. При этом проверка наличия короткого замыкания и исправление неисправности осуществляется автоматически, человеку сообщается только о возникновении ошибки, это позволяет автоматизировать работу системы и снизить необходимость участия человека в процессе работы и переключения состояний аккумуляторной батареи. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 состояний возвращается в начало этапа сброса состояний. Это означает, что во время выполнения этапа сброса состояния произошла ошибка. Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

2.2. Этап зарядки

Контроллер 1 состояний автоматически проверяет условия возможности зарядки, при невыполнении условий контроллер 1 состояний автоматически проверяет наличие ошибки в системе и возвращается в начало этапа предзарядки при отсутствии ошибок или в начала этапа сброса состояния при наличии ошибок. При выполнении условий возможности зарядки контроллер 1 состояний автоматически заряжает батарею 4, после этого начинает этап зарядки сначала, благодаря чему сохраняется работоспособность СКУ. Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия решения и возврата СКУ работоспособности.

На этапе зарядки аккумуляторной батареей (фиг. 3) контроллер 1 состояний проверяет, получен ли сигнал разрешения зарядки от подсистемы 9 питания СКУ. Если сигнал не получен, контроллер 1 переключает этап зарядки на этап предзарядки (фиг. 5). Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия решения.

Иначе если сигнал получен контроллер 2 уровня заряда получает сигнал от батареи 4, преобразованный АЦП 3 в цифровой сигнал, сравнивает значение силы тока сигнала с нулем и передает результат сравнения на контроллер 1 состояний. Если значение силы тока полученного сигнала меньше нуля, контроллер 1 состояний выводит сообщение об ошибке и переключает этап зарядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 состояний проверяет, истекло ли заранее заданное время нулевого тока. Если значение силы тока полученного сигнала равно нулю и истекло время нулевого тока, контроллер 1 состояний переводит этап зарядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 проверяет, есть напряжение на зарядном входе контроллера 1 состояний. Отсутствие напряжения на зарядном входе означает, что зарядное устройство не подключено и зарядка невозможна. Если значение силы тока полученного сигнала от контроллера 2 уровня заряда равно нулю и нет напряжения на зарядном входе, контроллер 1 состояний переводит этап зарядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе если нет напряжения на зарядном входе контроллер 1 состояний переключает этап зарядки на этап сброса состояния (фиг. 2).

Иначе если есть напряжение на зарядном входе контроллер 1 состояний передает сигнал на силовые ключи для их размыкания, сигнал на зарядные ключи 20 для их замыкания, заряжает батарею 4 и возвращается в начало этапа зарядки. При невыполнении условий возможности зарядки контроллер 1 состояний автоматически переключает этап на этап сброса состояния или этап предзарядки, при выполнении условий зарядки контроллер 1 состояний автоматически заряжает батарею 4. Это позволяет снизить количество, требующих вмешательство человека для принятия решения.

2.3. Этап разрядки

Контроллер 1 состояний автоматически проверяет условия возможности разрядки, при невыполнении условий контроллер 1 состояний автоматически проверяет наличие ошибки в системе и возвращается в начало этапа предразрядки при отсутствии ошибок или в начала этапа сброса состояния при наличии ошибок. При выполнении условий возможности разрядки контроллер 1 состояний автоматически разряжает батарею 4, после этого начинает этап разрядки сначала. При этом контроллер 1 состояний также автоматически проверяет условия возможности зарядки батареи 4, в случае выполнения условий контроллер 1 состояний автоматически дозаряжает неполностью разряженную батарею 4. При этом отслеживание уровня заряда происходит автоматически и отсутствует необходимость участия человека в отслеживании уровня заряда и переключения разрядки батареи 4 на зарядку и обратно, что позволяет автоматизировать работу аккумуляторной батареи 4. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

На этапе разрядки аккумуляторной батареей (фиг. 3) контроллер 1 состояний проверяет, получен ли сигнал разрешения разрядки от подсистемы 9 питания СКУ. Если сигнал не получен, контроллер 1 состояний переключает этап разрядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения и возврата СКУ работоспособности.

Иначе если сигнал получен контроллер 2 уровня заряда получает сигнал от батареи 4, преобразованный АЦП 3 в цифровой сигнал, сравнивает значение силы тока сигнала с нулем и передает результат сравнения на контроллер 1 состояний. Если значение силы тока полученного сигнала больше нуля, контроллер 1 состояний переключает этап разрядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 состояний проверяет, истекло ли заранее заданное время нулевого тока. Если значение силы тока сигнала, полученного от контроллера 2 уровня заряда, равно нулю, и заданное время нулевого тока истекло, контроллер 1 состояний переводит этап разрядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 состояний проверяет, получен ли сигнал разрешения зарядки от подсистемы 9 питания СКУ и есть ли напряжение на зарядном входе контроллера 1 состояний. Если получен сигнал разрешения зарядки, и значение силы тока сигнала, полученного от контроллера 2 уровня заряда, равно нулю, и есть напряжение на зарядном входе, контроллер 1 состояний переводит этап зарядки на этап предзарядки (фиг. 5). Это означает, что батарея 4 разряжена не полностью, но возможна дозарядка батареи 4. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия решения.

Иначе контроллер 1 состояний передает сигнал на силовые ключи для их размыкания, сигнал на разрядные ключи 12 для их замыкания, разряжает батарею и возвращается в начало этапа разрядки. Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия решения и возврата СКУ работоспособности.

2.4. Этап предзарядки

Контроллер 1 состояний автоматически проверяет условия возможности зарядки, при невыполнении условий контроллер 1 состояний автоматически проверяет наличие ошибки в системе и возвращается в начало этапа предзарядки при отсутствии ошибок или в начала этапа сброса состояния при наличии ошибок. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

На этапе предзарядки (фиг. 5) котроллер 1 состояний проверяет, получен ли сигнал разрешения предзарядки от подсистемы 9 питания СКУ. Если сигнал не получен, контроллер 1 состояний переключает этап предзарядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это означает, что во время сброса состояния и выбора этапа произошла ошибка. Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе если сигнал получен контроллер 2 уровня заряда получает сигнал от батареи 4, преобразованный АЦП 3 в цифровой сигнал, сравнивает значение силы тока сигнала с нулем и передает результат сравнения на контроллер 1 состояний. Если значение силы тока полученного сигнала меньше нуля, контроллер 1 состояний выводит сообщение об ошибке и переключает этап предзарядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это значит, что во время сброса состояния произошла ошибка и сброс состояния выполнен неполностью. Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 состояний проверяет, есть ли напряжение на зарядном входе контроллера 1 состояний. Если есть напряжение на зарядном входе и значение силы тока полученного сигнала равно нулю, контроллер 1 состояний переводит этап предзарядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 состояний проверяет, истекло ли заранее заданное время предзарядки. Если значение силы тока полученного сигнала равно нулю и истекло заданное время предзарядки, контроллер 1 состояний переводит этап предзарядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Иначе если заданное время нулевого тока истекло, контроллер 1 состояний переводит этап предзарядки на этап зарядки (фиг. 3). Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия решения.

Иначе контроллер 2 уровня сигнала получает сигнал от батареи 3, преобразованный АЦП 3 в цифровой сигнал, сравнивает значение напряжения полученного сигнала с заранее заданным максимально допустимым для зарядки значением и передает результат сравнения на контроллер 1 состояний. Если полученное значение напряжения выше максимально допустимого для зарядки и значение силы тока полученного сигнала больше нуля, контроллер 1 состояний передает сигнал на силовые ключи для их размыкания, сигнал на предзарядные ключи цепи 17 предзарядки для их замыкания и возвращается в начало этапа предзарядки. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер состояний переключает этап предзарядки на этап зарядки (фиг. 4).

2.5. Этап предразрядки

Контроллер 1 состояний автоматически проверяет условия возможности разрядки, при невыполнении условий контроллер 1 состояний автоматически проверяет наличие ошибки в системе и возвращается в начало этапа предзарядки при отсутствии ошибок или в начала этапа сброса состояния при наличии ошибок. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество нестандартных ситуаций и ошибок в системе, требующих вмешательство человека для принятия решения, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

На этапе предразрядки (фиг. 6) котроллер 1 состояний проверяет, получен ли сигнал разрешения предразрядки от подсистемы 9 питания СКУ. Если сигнал не получен, контроллер 1 состояний переключает этап предразрядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это означает, что во время сброса состояния и выбора этапа произошла ошибка. Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе если сигнал получен контроллер 2 уровня заряда получает сигнал от батареи 4, преобразованный АЦП 3 в цифровой сигнал, сравнивает значение силы тока сигнала с нулем и передает результат сравнения на контроллер 1 состояний. Если значение силы тока полученного сигнала больше нуля, контроллер 1 состояний переключает этап предразрядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это значит, что во время сброса состояния произошла ошибка и сброс состояния выполнен не полностью. Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 состояний проверяет, истекло ли заранее заданное время предразрядки. Если заданное время предразрядки истекло, контроллер 1 переключает этап предразрядки на этап сброса состояния (фиг. 2). Это позволяет снизить количество ошибок в системе, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 состояний проверяет, получен ли сигнал разрешения зарядки от подсистемы 9 питания СКУ и есть ли напряжение на зарядном входе контроллера 1 состояний. Если получен сигнал разрешения зарядки, и есть напряжение на зарядном входе контроллера 1 состояний и значение силы тока сигнала, полученного от контроллера 2 уровня заряда, равно нулю, контроллер 1 состояний переключает этап предразрядки на этап предзарядки (фиг. 5). Это означает, что батарея 4 разряжена не полностью, но возможна дозарядка батареи 4. Это позволяет повысить количество параметров, контроль которых СКУ производит автоматически, и снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для принятия, исправления ошибок и возврата СКУ работоспособности.

Иначе контроллер 1 состояний проверят, есть ли ток предразрядки в течение заранее заданного времени. Если ток предразрядки есть, контроллер 1 состояний переключает этап предразрядки на этап разрядки (фиг. 4).

Иначе если значение силы тока сигнала, полученного от контроллера 2 уровня заряда, равно нулю и заданное время нулевого тока истекло, контроллер 1 состояний переключает этап предразрядки на этап разрядки (фиг. 4).

Иначе контроллер 1 проверяет, есть ли падение напряжения между выходами сброса состояния и земли контроллера 1 состояний. Если есть падение напряжения, контроллер 1 состояний переключает этап предразрядки на этап разрядки (фиг. 4).

Иначе контроллер 1 состояний передает сигнал на силовые ключи для их размыкания, сигнал на предразрядные ключи цепи 11 предразрядки для их замыкания и возвращается в начало этапа предразрядки. Это позволяет снизить количество ситуаций, требующих вмешательство человека для возврата СКУ работоспособности.

Практическое использование заявленного способа и схемы для него обеспечивает повышение автоматизированности системы контроля и управления состоянием аккумуляторной батареи с возможностью автоматического сброса состояния устройства и возвращения устройства в рабочее состояние при окончании алгоритма или невыполнении условий для продолжения работы.

Изобретение относится к схемам зарядки батарей. Технический результат заключается в обеспечении системы контроля и управления состоянием аккумуляторной батареи с возможностью автоматического сброса состояния устройства и возвращения устройства в рабочее состояние при окончании алгоритма или невыполнении условий для продолжения работы. Способ включает этап зарядки, этап разрядки, этап предзарядки, этап предразрядки и этап сброса состояния, при этом на этапе зарядки проверяют сигнал разрешения зарядки и выполнение условий зарядки, в случае выполнения условий зарядки заряжают аккумуляторную батарею, в случае невыполнения условий зарядки проверяют наличие ошибки в цепи и переключают на этап предзарядки в случае отсутствия ошибки и на этап сброса состояния в случае наличия ошибки, при этом этап сброса состояния позволяет автоматически выбирать режим работы батареи, возвращать схему контроля и управления в рабочее состояние и выводить сообщение о возникновении ошибки при возникновении неисправностей, при этом на этапе разрядки проверяют сигнал разрешения разрядки и выполнение условий разрядки, в случае выполнения условий разрядки разряжают аккумуляторную батарею, в случае невыполнения условий разрядки проверяют наличие ошибки в цепи и переключают на этап предразрядки в случае отсутствия ошибки и на этап сброса состояния в случае наличия ошибки, при этом на этапе предзарядки проверяют сигнал разрешения предзарядки и выполнение условий возможности зарядки и переключают на этап зарядки в случае выполнения условий, проверяют наличие ошибки в цепи в случае невыполнения условия и переключают на этап сброса состояния в случае ошибки, при этом на этапе предразрядки проверяют сигнал разрешения предразрядки и выполнение условий возможности разрядки, переключают на этап разрядки в случае выполнения условий, проверяют наличие ошибки в цепи в случае невыполнения условия и переключают на этап сброса состояния в случае ошибки, при этом на этапе сброса состояния проверяют сигнал выключения, прерывают этапы зарядки, разрядки, предзарядки и предразрядки и проверяют выполнение условий переключения между этапами, в случае выполнения условий переключают на этап предзарядки или этап предразрядки, в случае невыполнения условий проверяют наличие короткого замыкания в цепи, в случае наличия короткого замыкания включают аварийное размыкания цепи, выводят сообщение об ошибке и заново начинают этап сброса состояния. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей, включающий этап зарядки, этап разрядки, этап предзарядки, этап предразрядки и этап сброса состояния, при этом на этапе зарядки проверяют сигнал разрешения зарядки и выполнение условий зарядки, в случае выполнения условий зарядки заряжают аккумуляторную батарею, в случае невыполнения условий зарядки проверяют наличие ошибки в цепи и переключают на этап предзарядки в случае отсутствия ошибки и на этап сброса состояния в случае наличия ошибки, при этом этап сброса состояния позволяет автоматически выбирать режим работы батареи, возвращать схему контроля и управления в рабочее состояние и выводить сообщение о возникновении ошибки при возникновении неисправностей, при этом на этапе разрядки проверяют сигнал разрешения разрядки и выполнение условий разрядки, в случае выполнения условий разрядки разряжают аккумуляторную батарею, в случае невыполнения условий разрядки проверяют наличие ошибки в цепи и переключают на этап предразрядки в случае отсутствия ошибки и на этап сброса состояния в случае наличия ошибки, при этом на этапе предзарядки проверяют сигнал разрешения предзарядки и выполнение условий возможности зарядки и переключают на этап зарядки в случае выполнения условий, проверяют наличие ошибки в цепи в случае невыполнения условия и переключают на этап сброса состояния в случае ошибки, при этом на этапе предразрядки проверяют сигнал разрешения предразрядки и выполнение условий возможности разрядки, переключают на этап разрядки в случае выполнения условий, проверяют наличие ошибки в цепи в случае невыполнения условия и переключают на этап сброса состояния в случае ошибки, при этом на этапе сброса состояния проверяют сигнал выключения, прерывают этапы зарядки, разрядки, предзарядки и предразрядки и проверяют выполнение условий переключения между этапами, в случае выполнения условий переключают на этап предзарядки или этап предразрядки, в случае невыполнения условий проверяют наличие короткого замыкания в цепи, в случае наличия короткого замыкания включают аварийное размыкания цепи, выводят сообщение об ошибке и заново начинают этап сброса состояния.

2. Способ по п. 1, в котором при проверке выполнения условий переключения между этапами на этапе сброса состояния проверяют сигнал разрешения предзарядки и предразрядки, время переключения, значения силы тока и напряжения.

3. Способ по п. 1, в котором при проверке наличия короткого замыкания на этапе сброса состояния проверяют сигнал разрешения предзарядки и предразрядки, недопустимые значения силы тока и напряжения.

4. Способ по п. 1, в котором при проверке выполнения условий продолжения зарядки на этапе зарядки проверяют значения силы тока и напряжения.

5. Способ по п. 1, в котором при проверке выполнения условий возможности продолжения разрядки на этапе разрядки проверяют значения силы тока и напряжения.

6. Способ по п. 1, в котором при проверке выполнения условий возможности зарядки на этапе предзарядки проверяют сигнал разрешения зарядки, значения силы тока, нулевого тока и времени нулевого тока, время предзарядки и значение напряжения.

7. Способ по п. 1, в котором при проверке выполнения условий возможности разрядки на этапе предразрядки проверяют сигнал разрешения разрядки, проверяют условия возможности зарядки, в случае выполнения условий возможности зарядки переключают на этап предзарядки, в случае невыполнения условий возможности зарядки проверяют значение силы тока предразрядки и время тока предразрядки, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока, время предразрядки и значение напряжения.

8. Способ по п. 7, в котором при проверке выполнения условий возможности зарядки на этапе предразрядки проверяют сигнал разрешения зарядки, значения силы тока и напряжения.

9. Способ по п. 1, в котором при проверке наличия ошибки в цепи на этапе зарядки проверяют значения силы тока и выводят сообщение об ошибке в случае недопустимого значения силы тока, проверяют значение силы тока, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока и значение напряжения.

10. Способ по п. 1, в котором при проверке наличия ошибки в цепи на этапе разрядки проверяют отсутствие сигнала разрешения разрядки, в случае наличия сигнала разрешения разрядки проверяют значение силы тока, в случае нулевого тока проверяют время нулевого тока.

11. Способ по п. 1, в котором при проверке наличия ошибки в цепи на этапе предзарядки проверяют отсутствие сигнала разрешения предзарядки, в случае наличия сигнала разрешения предзарядки проверяют значение силы тока и выводят сообщение об ошибке в случае недопустимого значения силы тока и в случае нулевого тока проверяют значение напряжения и время предзарядки.

12. Способ по п. 1, в котором при проверке наличия ошибки в цепи на этапе предразрядки проверяют отсутствие сигнала разрешения предразрядки, в случае наличия сигнала разрешения предразрядки проверяют значение силы тока и время предразрядки.

13. Схема контроля и управления состоянием аккумуляторных батарей для осуществления способа по п. 1, содержащая аккумуляторную батарею, подсистему питания, соединенный с ней контроллер состояний, осуществляющий переключение этапов, и контроллер уровня заряда, осуществляющий получение значения силы тока, соединенный с батареей, контроллером состояний и контроллером уровня заряда кулонометр, соединенные с контроллером состояний цепь управления разрядными ключами и соединенные с ней управляемые разрядные ключи, цепь управления зарядными ключами и соединенные с ней управляемые зарядные ключи, цепь предзарядки и соединенные с ней управляемые ключи предзарядки, цепь предразрядки и соединенные с ней управляемые ключи предразрядки и датчик температуры.