УСТРОЙСТВО ДЕПАССИВАЦИИ ЛИТИЙ-ТИОНИЛХЛОРИДНОЙ БАТАРЕИ

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее, к устройствам обслуживания батарей и содержания их в исправности, и может быть использовано для активации первичных литий-тионилхлоридных батарей и контроля их работоспособности в процессе эксплуатации.
В современном обществе активно используется множество технических устройств и систем (ТУСС), функционирование которых в автономном режиме обеспечивается химическими источниками тока (ХИТ). Во многих областях, где используются ТУСС с автономным электропитанием, к системе электропитания предъявляются повышенные требования, в том числе, по поддержке работоспособности ТУСС при интенсивных токовых нагрузках, по работе в течении продолжительных сроков (>5 лет), по устойчивости и к воздействию предельных температур окружающей среды.
2
По оценкам экспертов [Л1, Л2] солевые и щелочные батарейки имеют ограниченные возможности по емкости и способности выдавать мощные токовые импульсы, сохранять работоспособность в течении длительного (более 5 лет) срока эксплуатации, имеют высокий саморазряд и их выходное напряжение существенно зависит от величины остаточной емкости. Это ограничивает их использование для обеспечения функционирования ТУСС в упомянутых сложных условиях, для которых более привлекательной альтернативой является применение литиевых химических источников тока (ХИТ), которые не имеют подобных недостатков. Литиевые батареи - это химические источники тока, в которых в качестве анода используется металлический литий, один из самых химически активных металлов. Он имеет самый большой электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. При этом, среди литиевых батарей лучшими по большинству параметров являются элементы системы литий-тионлхлорид (Li/SOCl). Они характеризуются самым высоким выходным напряжением (3,6 B), максимальной электрической емкостью, самым широким диапазоном температур, очень малыми токами саморазряда и средним типовым током разряда, а отдельные серии изделий способны работать в расширенном температурном диапазоне и выдавать повышенные токи разряда. По сравнению с солевыми и алкалайновыми ХИТ, литиевые источники тока обладают очень важными преимуществами. Главное из них - высокая удельная плотность энергии. Иными словами, литиевые элементы при равных с другими ХИТ габаритах, имеют наибольший запас энергии и, следовательно, способны обеспечить более продолжительное время работы различной аппаратуры в автономном режиме. Еще одно важное качество - долгий срок хранения, достигающий 10 лет, а в некоторых случаях и 15 лет. Это возможно благодаря очень малым токам саморазряда. Типовой ток саморазряда обычно снижает номинальную емкость не более чем на 1% в год. То есть за 10 лет заряд элемента, теоретически уменьшится лишь на 10%. Для сравнения: солевые батарейки хранятся не более 3-4-х лет. Если щелочные батарейки, к примеру, практически перестают работать при температуре -25-30°C, то литий-тионилхлоридные - могут работать при температуре -55-60°C. Это связано с тем, что температура замерзания жидкого тионилхлорида равна -130°C. Большинство стандартных литиевых ХИТ способно работать при температурах +85°C. Лидеры мирового рынка заявляют в технической документации о том, что они гарантируют устойчивую работу своих элементов при +130 и даже +150°C. По данным отделения Electrochem американской компании Greatbatch Ltd., производимые ею первичные энергоемкие элементы питания литий-тионил-хлоридной системы, могут работать даже при температуре до +200°C.
Превосходные качества литий-тионилхлоридных батарей (ЛТХБ), которые являются мощными элементами питания, обладают исключительными энергетическими характеристиками, имеют низкий саморазряд, долгий срок хранения и широкий температурный диапазон, делают их востребованными для широкого круга потребителей (нефтяников, газовиков, геологов, военных и др.). Поэтому, ЛТХБ широко востребованы и активно используются для обеспечения электропитания ТУСС.
Однако, как показала практика использования ЛТХБ, эти батареи могут преждевременно терять свою работоспособность и вызвать отказы в работе ТУСС, когда регламенты их обслуживания нарушаются или не выполняются. Рассмотрим причины снижения работоспособности ЛТХБ более подробно.
2
Низкий ток саморазряда и весьма длительный (>10 лет) срок хранения ЛТХБ - обусловлен существованием тончайшей изолирующей пленке хлорида лития (ИПХЛ), образующейся на поверхности металлического литиевого электрода. Она возникает немедленно, еще в момент сборки элемента на конвейерной линии предприятия-изготовителя, как только литий вступает в контакт с тионилхлоридом. А возникнув, она прерывает взаимодействие реагентов и останавливает реакцию. Ее существование проявляется главным образом в низком токе саморазряда. Наличие упомянутой ИПХЛ создает противоречивую ситуацию. Так, с одной стороны, ее наличие гарантирует необходимые (полезные) свойства: низкий ток саморазряда и долгий срок хранения ЛТХБ. Поэтому, ИПХЛ - необходимо сохранять. С другой стороны, с течением времени, толщина хлорида лития нарастает, а пропорционально толщине пленки увеличивается и сопротивление изоляции, снижается выходное напряжение ЛТХБ и уменьшается ее разрядный ток. В момент подключения ЛТХБ к нагрузке наблюдается понижение напряжения на ее выходных контактах. Если номинальное напряжение у ЛТХБ (Li/SOCl) при стандартном токе разряда должно быть примерно 3,6 B, то из-за изолирующей пленки оно может понизиться до 2,3-2,7 B или еще ниже. Поэтому, для предотвращения снижения работоспособности ЛТХБ и предотвращения выхода ТУСС и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), питающейся от этой ЛТХБ, ИПХЛ необходимо разрушить. Явление понижения напряжения на выходе ЛТХБ при подключении нагрузки известно, как пассивация литиевой батареи [Л3]. В элементах питания пассивация играет двоякую роль. В ЛТХБ тионилхлорид находится в жидком состоянии. Металл (литий) погружается в тионилхлорид, вступает с ним в реакцию и, через короткое время, пассивируется. Продуктом этого процесса является хлорид лития. Слой этой соли на поверхности лития очень тонкий, но он предотвращает дальнейшую химическую реакцию между литием и тионилхлоридом. Пассивация в LiSOC12 элементах происходит сразу после производства батарейки (ЛТХБ). Без этого элемент питания не мог бы храниться в течении длительного время. Так как слой хлорида лития на поверхности металла (лития) предотвращает дальнейшую реакцию между литием и тионилхлоридом, то в результате саморазряд внутри батарейки становится очень незначительным. Таким образом, срок хранения батарейки может составлять более 10 лет. Это положительная сторона эффекта пассивации - она защищает гальванический элемент от заметной потери емкости (саморазряда). Но существуют и отрицательные стороны пассивации. Так, когда батарея хранится какое-то время и затем начинает использоваться, начальное напряжение батареи будет низким, так как покрытый слоем собственной соли литий уже не так химически активен по отношению к электролиту. Потребуется некоторое время, прежде чем рабочий ток разрушит пленку на поверхности металлического контакта и рабочее напряжение батареи выйдет на номинальный уровень. Это называется пассивация напряжения или, иначе, задержка напряжения. Упомянутый эффект пассивации может оказаться существенным и вызвать проблемы в обеспечении необходимых сервисов для приложений, где требуется мгновенное обеспечение полной работоспособности батарей после длительного хранения или эксплуатации в составе ТУСС, которые функционируют в режиме микропотрбеления (<1 мА). Пассивация не оказывает существенного влияния на работу систем с малым потреблением тока, например, 1 мА. Если же в устройстве изредка требуется большое потребление тока, например, 50 мА, это может привести к отказу, так как для этого требуется вовлечь в химический процесс с электролитом большую поверхность металла (Li). Поскольку малый рабочий ток в течение большей части времени работы устройства недостаточен для препятствия образования защитной пленки, то неизбежно происходит снижение работоспособности (надежности) батареи, поскольку толщина пленки растет, что вызывает повышение внутреннего сопротивления батареи и увеличение уровня пассивации (снижения) напряжения батареи под нагрузкой. Кроме того, для ТУСС, работающих в режиме микропотребления тока, существенной окажется и потеря емкости батареи, поскольку процент использования полезного вещества уменьшается. При работе батарейки на малых токах процесс пассивации будет проходить безостановочно. Поэтому, активные вещества (литий и тионилхлорид) будут постоянно расходоваться на образование хлорида лития, что приведет к снижению емкости. Установлено, что при работе батареи в составе ТУСС, которое работает в режиме микропотребления тока, за 3 месяца может быть использовано около 90% емкости ее активного вещества. Если же ЛТХБ работает более 5 лет, то ее энергоресурс может быть реализован только на 65%, а остальной ресурс нейтрализуется в процессе непрекращающейся пассивации. Создается ситуация, при которой, с одной стороны, эффект пассивации - продукт технологического характера и необходим для защиты гальванического элемента от заметной потери емкости из-за саморазряда, что обеспечивает сохранение работоспособности батареи в течении большого времени (>10 лет). Поэтому пассивацию необходимо сохранять. С другой стороны, наличие пассивации ведет к снижению, как энергетического ресурса батареи, так и ее работоспособности, особенно в начальные моменты времени подключения нагрузки, что может вызывать сбои и отказы в работе технических устройств и систем, функционирующих в автономном режиме и питающихся от пассивированных ЛТХБ. Поэтому, ЛТХБ необходимо подвергать активации (депассивации).
Итак, в ЛТХБ между электродами существует изолирующая пленка, которая, с одной стороны, способствует тому, что батарейка может очень долго оставаться работоспособной, почти не расходуя активные вещества, сохраняя свою электрическую емкость. Она, как бы «бережет» ЛТХБ для будущей работы. С другой стороны - пониженное выходное напряжение ЛТХБ мешает нормальной работе электроники. Высокое сопротивление пленки сказывается на величине разрядного тока, снижая его меньше допустимых пределов. В результате мощности элемента питания может быть недостаточно и, электронный прибор, получающий питание от литиевого источника, может работать неустойчиво, со сбоями. Более того, со временем, по мере роста пленки, повышения внутреннего сопротивления элемента и снижения выходного напряжения, он может отказать («уснуть») совсем, хотя батарея еще не исчерпала свою емкость даже наполовину. Практически, из-за пассивации ЛТХБ, в быту может перестать работать тестер или электронные переносные весы, в офисе, при включении электропитания, может перестать загружаться BIOS и остановиться энергонезависимые часы компьютера, во время длительного путешествия внезапно может отказать GPS-навигатор, в автономных промышленных устройствах могут отказать приборы учета типа счетчиков-расходомеров воды, газа, нефтепродуктов, тепла и т.п., неожиданно могут прекратить работу системы аварийного оповещения на опасных производствах, может произойти отказ (выйти из строя) медицинской аппаратуры, военной техники, разорваться связь с космическим аппаратом и т.п.
Таким образом, с одной стороны, ЛТХБ востребованы во многих применениях, в том числе, ответственных, то есть там, где требуется обеспечить высокий уровень надежности функционирования устройств и систем, например, в связи, медицине, военном деле и др. А с другой стороны, эти изделия могут повлечь отказ (выход из строя) ТУСС. То есть, эффективность работы различных устройств/ систем, надежность и длительность их автономной работы, существенно зависит от состояния системы электропитания, основу которой составляет ЛТХБ. Для обеспечения высокой надежности функционирования системы электропитания ТУСС, необходимо обеспечить качественное обслуживание ЛТХБ и контроль их работоспособности. Иными словами, поскольку ЛТХБ является важным элементом, который существенным образом влияет на работоспособность и надежность устройств и систем, которые от него получают электропитание, то качественное обслуживание и контроль работоспособности ЛТХБ является актуальной задачей.
Здесь под обслуживанием ЛТХБ понимается выполнение процедуры ее депассивации (активации) и контроля работоспособности. Считается, что качество обслуживания будет тем выше, чем точнее соблюдается регламент активации ЛТХБ. В предельном случае ЛТХБ должна подвергаться воздействию Qопт=I*T, где I - необходимый ток разряда, T - время разряда, при котором обеспечивается, с одной стороны полная активации ЛТХБ, а с другой - минимизация показателя Q, то есть, приближение его к Qопт.
Данная ситуация содержит противоречие, выражающееся в том, что поскольку априори не известен уровень пассивации ЛТХБ и рабочие режимы ее работы в ТУСС/ РЭА, то, для того, чтобы потребительское устройство гарантированно функционировало при максимальных токовых нагрузках, ЛТХБ подвергают воздействию при котором показатель Q>Qопт. Этим достигается максимальный уровень депассивации ЛТХБ. С другой стороны, при таком подходе, ЛТХБ подвергается интенсивной деградации емкости, то есть преждевременной потере работоспособности. Поэтому, повышение точности соблюдения регламентов обслуживания ЛТХБ, выражающееся в нормированном воздействии на нее необходимым током в течении требуемого времени, обеспечивает повышение эффективности реабилитации батареи - восстановления ее работоспособности с минимальными потерями энергоресурса.
В процессе исследований установлено, что известный способы и устройства, которые используются для депассивации (активации) ЛТХБ не удобны в применении и имеют существенные недостатки, которые снижают качество обслуживания и контроль работоспособности ЛТХБ. В связи с этим, поиск более совершенных решений является актуальной задачей.
Из техники [Л3] известен способ снижения влияния эффекта пассивации ЛТХБ, предполагающий подключение параллельно ей конденсатора большой (около 250 мкФ) емкости. Предполагается, что при включении ТУСС и РЭА «провал» напряжения на выходе пассивированной ЛТХБ будет компенсирован энергией, запасенной в конденсаторе.
Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает депассивации батареи, а только лишь снижает его влияние на РЭА. Эффективность данного способа весьма низкая, поскольку с течением времени пассивация развивается, что может привести к преждевременному выходу ЛТХБ из строя в силу причин, рассмотренных выше (увеличение толщины ИПХЛ, повышение внутреннего сопротивления, увеличение «провала» выходного напряжения при увеличении нагрузочного тока потеря емкости) и возникновение отказа (нарушение работоспособности) ТУСС. Кроме того, во многих случаях ЛТХБ устанавливается в типовой отсек питания готового изделия (ТУСС/ РЭА), доработка которого для реализации данного способа просто - невозможна, что существенно ограничивает эффективность применения данного способа.
Из техники [Л3] известен способ депассивации ЛТХБ, предусматривающий для батарей, находящихся на длительном хранении, проведение, примерно через каждые полгода проведение процедуры активации ЛТХБ с доведением ее выходного напряжения до номинального напряжения перед использованием по назначению на основе ручных манипуляций физического лица. Способ предполагает выполнение разряда ЛТХБ до тех пор, пока напряжение на ее терминалах не достигнет номинального. При этом, осуществление упомянутой активации осуществляется током, который должен быть примерно в 1~3 раза выше тока, потребляемого электронным устройством в его нормальном режиме работы. При выполнении активации допускается падение напряжения 3.6-вольтовой батарейки до уровня 3 В. Время активации не должно превышать 5 минут и если через 5 минут батарейка, которая хранилась полгода, не может быть активирована, принимается решение, что она уже нежизнеспособна и должна быть заменена.
Использование данного способа частично устраняет недостатки предыдущего способа, поскольку в процессе его использования может достигается в той или иной мере депассивация (активация) ЛТХБ. Однако, эффективность использования данного способа весьма низкая. Это обусловлено следующими факторами субъективного и объективного характера. Так, при использовании данного способа, установленные регламенты могут быть грубо нарушены, поскольку физические лица (ФЛ), выполняющие обслуживание ЛТХБ, могут иметь низкую подготовку и квалификацию. Допущенные нарушения нормативов, предусмотренных процедурой обслуживания (активации) ЛТХБ, например, из-за отвлечений, ошибок и значительных погрешностей при визуальном контроле процессов разряда ЛТХБ и измерениях напряжения на ее выходе, могут вызывать избыточный расход емкости ЛТХБ или ее неполную активацию (депассивацию). То есть, выполнение процедуры активации ЛТХБ в этом способе выполняется «на глаз» /примерно/ без соблюдения строго регламента - все это сказывается на качестве депассивации (активации) ЛТХБ, поскольку может привести к частичному восстановлению работоспособности ЛТХБ или к чрезмерному расходу ресурса этой батареи (потери емкости).
Кроме того, данный способ дает примерные рекомендации по активации ЛТХБ: «активация осуществляется током, который должен быть примерно в 1~3 раза выше тока, потребляемого электронным устройством в его нормальном режиме работы». Это также снижает эффективность использования данного способа и может вызывать ускоренный расход энергоресурса ЛТХБ, поскольку при ее активации потребитель может выполнять разряд ЛТХБ чрезмерно большими токами и/или чрезмерно длительное время, особенно, в условиях априорной неопределенности рабочих режимов РЭА, в которых будет использоваться ЛТХБ, отсутствия данных о сроках выпуска и хранения ЛТХБ.
Из техники [Л4] известен способ активации ЛТХБ, предполагающий, для аппаратуры, большую часть времени пребывающей в выключенном состоянии или потребляющей микротоки, перед началом использования по назначения, подвергать активации, выражающейся в том, что ЛТХБ вручную подключается к нагрузке на несколько секунд и, под контролем напряжения на клеммах, разряжается током, превышающем стандартный в несколько раз до тех пор, пока мощный разряд тока, протекающего через ЛТХБ, не разрушит изолирующую пленку, с завершением активации после того, как напряжение на нагрузке восстановится до рабочего уровня, за которым принимается значение напряжения, превышающее 3 B.
Данный способ можно считать более приемлемым, по сравнению с предыдущим, поскольку, согласно мнению большинства экспертов, более надежным критерием активации (депассивации) ЛТХБ является не полное восстановление номинального напряжения 3.6 В на выходе батареи, а достижение значения, превышающего 3 В, как предусмотрено в данном способе активации ЛТХБ. Именно такой критерий (достижение >3 B на выходе нагруженной ЛТХБ) может обеспечить более бережный расход энергоресурса обслуживаемой батареи.
Недостатки данного способа - аналогичные, как и у предыдущего способа. Данный способ также предлагает примерный режим обслуживания ЛТХБ: «выполнять разряд батареи током, превышающем стандартный в несколько раз». Данный способ депассивации ЛТХБ может вызывать существенное снижение ресурса ЛТХБ, поскольку при его использовании не регламентируется периодичность процедуры активации и воздействие на ЛТХБ осуществляется не нормированным по времени и значению тока «стрессовым» воздействием большими токами, что вызывает значительный расход емкости батареи и ускоренную выработку ее ресурса.
В процессе исследований авторы пришли к выводу, что процедуру депассивации (активации) ЛТХБ можно отнести к виду обслуживания ХИТ. Среди технических решений, обеспечивающих обслуживание ХИТ известны разнообразные зарядные устройства. По сути, они содержат многие признаки и свойства, которые могут быть использованы для создания технического решения, обеспечивающего депассивацию ЛТХБ. Анализ признаков и свойств устройств данного класса устройств показал, что некоторые из них поддерживают режим разряда ХИТ, что может быть использовано для депассивации (активации) ЛТХБ. Так, например, из техники [Л5] известно устройство, состоящее из выходных контакторов (ВК), цепи разряда (ЦР), блока управления (БУ) и блока индикации (БИ). При этом, узел ВК выполнен с возможностью обеспечения подключения обслуживаемой батареи к устройству, узел ЦР выполнен с возможностью регулировки разрядного тока под управлением узла БУ и узел БИ выполнен с возможностью отображения результатов обслуживания батареи.
Достоинством данного устройства, по сравнению с предыдущими решениями, является возможность осуществления контролируемого блоком управления разряда ХИТ заданным током. Это способствует повышению качества обслуживания ХИТ.
Однако, данное устройство ориентировано на обслуживание аккумуляторных батарей, алгоритм функционирования и режимы обслуживания которой существенно отличаются от алгоритмов депассивации (активации) ЛТХБ, поэтому использование данного устройства для решения поставленной задачи является весьма проблематичным.
По мнению авторов, наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту (прототипом) является, известное из техники [Л6], устройство активации литий-тионилхлоридной батареи, состоящее из разрядной цепи (РЦ), коммутатора, индикатора напряжения (ИН), первого выходного контакта (ПВК) и второго выходного контакта (ВВК), который соединен с первым портом разрядной цепи и с первым портом узла ИН, который вторым портом соединен с узлом ПВК и первым портом коммутатора, который вторым портом соединен со вторым портом разрядной цепи, при этом, узлы ПВК и ВВК выполнены с возможностью подключения к контактам ЛТХБ для проведения процедуры ее активации, узел РЦ выполнен с возможностью ограничения максимально допустимого тока, протекающего через активируемую батарею, узел индикатора выполнен с возможностью отображения уровня напряжения, создаваемого упомянутой ЛТХБ на узлах ПВК и ВВК.
Функциональная схема устройства активации ЛТХБ (далее - устройство) представлена на фиг.1. Устройство (фиг.1) состоит из первого выходного контакта (ПВК) 1, второго выходного контакта (ВВК) 2, коммутатора 3, разрядной цепи (РЦ) 4, индикатора 5. При этом, узел ПВК 1 соединен с первым портом коммутатора 3 и первым портом индикатора 5, который вторым портом соединен с узлом ВВК 2 и первым портом узла РЦ 4, который вторым портом соединен со вторым портом узла коммутатора 3. При этом, узлы ПВК 1 и ВВК 2 выполнены с возможностью подключения к контактам ЛТХБ для проведения процедуры ее активации, узел РЦ 4 выполнен с возможностью ограничения максимально допустимого тока, протекающего через активируемую батарею, узел индикатора выполнен с возможностью измерения и отображения уровня напряжения, создаваемого упомянутой ЛТХБ на узлах ПВК 1 и ВВК 2.
Устройство (фиг.1) работает следующим образом. Узлы ПВК 1 и ВВК 2 подключают к выходным контактам батареи ЛТХБ. Затем оператор, выполняющий процедуру депассивации (активации) батареи, собирает последовательную электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных первого контакта ЛТХБ, например, анода ЛТХБ, узла ПВК 1, коммутатора, в качестве которого используется типовой выключатель или электрическая кнопка, узел РЦ 4, в качестве которой используется обычный резистор, узел ВВК 2 и катод ЛТХБ. Параллельно ЛТХБ подключается узел индикатора 5, в качестве которого используется измерительный прибор типа вольтметра. Затем, оператор вручную включает коммутатор 3 и по замкнутой электрической цепи начинает протекать ток, значение которого определяется выражением: I=Uбат/Rрц, где Uбат - напряжение на выходе ЛТХБ, Rрц - значение сопротивления нагрузочного резистора (узла РЦ 4). В процессе активации ЛТХБ оператором (физическим лицом) осуществляется визуальное наблюдение за изменением напряжения на выходе батареи (на узлах ПВК 1 и ВВК 2) с помощью индикатора 5. Параметры узла РЦ 4, выполненной в виде постоянного резистора, устанавливаются из расчета допустимого тока через ЛТХБ. Если ЛТХБ исправна (работоспособна), то процесс ее депассивации, фиксируемый визуально по показаниям индикатора 5, подчиняется следующей модели: на начальном этапе, сражу же после включения коммутатора 3, напряжение на узлах ПВК 1 и ВВК 2 может «просаживаться»/уменьшаться (достигать низкого значения - экстремума) менее чем до 3 B (при номинальном значении 3.6 B). Затем, после 5-15 сек с начала процедуры депассивации батареи, по показанию индикатора 5 фиксируется факт, что напряжение на ней начинает плавно нарастать, и по достижению значения, превышающего 3 B и более процедура депассивации батареи прекращается. Если напряжение на батарее не повышается выше 3 B в течении 1 минуты, то процесс ее активации прекращается и принимается решение о том, что ЛТХБ - неисправна (не работоспособна).
Данному устройству присущи недостатки, аналогичные ранее рассмотренным способам и техническому решению. Кроме того, в данном устройстве отсутствует контроль и регулировка разрядного тока, что приводит к значительному расходу емкости батареи при выполнении ее депассивации. Как известно, для каждого из типов ЛТХБ имеются индивидуальные рекомендации от производителей батарей, регламентирующие, как уровень разрядного тока, так и время его воздействия на ЛТХБ в процессе ее депассивации. Данное устройство не обеспечивает возможность соблюдения требованиям различных регламентов обслуживания (активации) ЛТХБ. Депассивация ЛТХБ при использовании данного устройства носит «примерный» характер, поскольку включение коммутатора осуществляется ручным способом, а контроль уровня выходного напряжения на батарее - визуально. Ошибки операторов, выполняющих процедуру активации ЛТХБ, могут существенно влиять на качество выполнения этой процедуры. Низкая точность соблюдения регламента процедуры активации ЛТХБ и отсутствие контроля величины разрядного тока может вызывать повышенный расход энергоресурса ЛТХБ (из-за разряда ЛТХБ во время ее активации чрезмерного большими токами в течении длительного времени). Также следует отметить, что использование данного устройства крайне неудобно, поскольку для проведения процедуры депассивации ЛТХБ требуется постоянное участие ФЛ для осуществления непрерывного визуального контроля выходного напряжения на выходе батареи. А если учесть тот факт, что сосредоточение внимания ФЛ, которые постоянного заняты активной деятельностью, в течении длительного времени для обеспечения рутинного процесса депассиваци ЛТХБ (например, для активации ЛТХБ типа ER26500 необходимо 25 минут разряжать током 60 мА), является если не пыткой, то изнурительным занятием, выполнение которого, с большой вероятностью, будет нарушено из-за отвлечений упомянутых ФЛ. То есть значительное неудобство использования данного устройства для активации ЛТХБ может повлечь существенное снижение качества обслуживания батареи.
Согласно идее, предложенной авторами, процедура активации (депаассивации) ЛТХБ должна осуществляться с минимальным участием оператора, физического лица, например, за счет интеллектуализации этого процесса, и обеспечивать высокую точность соблюдения регламентов активации батарей путем воздействия на нее разрядным током заданной величины в течении необходимого времени. При этом, контроль всех электрических параметров (времени, тока, напряжения) должен осуществляться в автоматическом режиме, без участия оператора. Как установлено информационным поиском, технические решения, реализующие упомянутую идею авторов предлагаемой полезной модели, из техники - не известны.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей известного устройства, направленных на повышение качества обслуживания и контроля работоспособности литий-тионилхлоридной батареи (ЛТХБ), а также улучшение сервисов, обеспечивающих удобства применения устройства физическими лицами для депассивации упомянутой ЛТХБ.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известное устройство, состоящее из индикатора, коммутатора, разрядной цепи (РЦ), первого выходного контакта (ПВК) и второго выходного контакта (ВВК), который соединен с первым портом узла РЦ, который вторым портом соединен со вторым портом коммутатора, который первым портом соединен с узлом ПВК, и выполненное с возможностью подключения к узлам ПВК и ВВК литий-тионилхлоридной батареи (ЛТХБ) и подключения к ней, с помощью коммутатора, нагрузки в виде разрядной цепи, ограничивающей разрядный ток ЛТХБ, и контроля уровня напряжения на упомянутой ЛТХБ (подключенной к узлам ПВК и ВВК), дополнительно введены в его состав клавиатура и микроконтроллер (МК), который своими с первого по шестой портами соединен, соответственно, с индикатором, с клавиатурой, с узлом ПВК и первым портом коммутатора, с третьим портом коммутатора, с третьим портом узла РЦ и с узлом ВВК и первым портом узла РЦ, при этом, узел клавиатуры выполнен с возможностью ввода данных, необходимых для установки параметров процедуры активации ЛТХБ, например, величины разрядного тока и времени разряда, узел индикатора выполнен в виде дисплея с возможностью отображения буквенно-цифровой и символьной информации, необходимой для контроля ввода данных с клавиатуры и отображения результатов активации ЛТХБ, при этом, узел МК функционирует по программе обеспечивающий возможность поддержки функций клавиатуры и индикатора, мониторинга уровня напряжения ЛТХБ, подключенной (подсоединенной) к узлам ПВК и ВВК, формирования активирующего токового импульса (АТИ), воздействующего на ЛТХБ для ее депассивации, нормированного по времени действия и значению токовой нагрузки, путем включения коммутатора на заданное время, (введенное с помощью клавиатуры) и регулировки тока (установки с помощью клавиатуры), проходящего через узел РЦ, определения наличия экстремума (минимального значения) напряжения ЛТХБ в процессе воздействия на нее АТИ, фиксации на узлах ПВК и ВВК (на выходе ЛТХБ) уровня напряжения в упомянутом экстремуме (Uмин) и уровня напряжения депассивированной батареи (Uвых), измеренного в конце воздействия на нее АТИ, отображения результатов депассивации (активации) ЛТХБ в виде численных значений напряжений Uмин и Uвых, а также отображения символьных или текстовых сообщений, например, «ОК» или «РАЗРЯЖЕНА», обозначающих. соответственно, работоспособность или неисправность упомянутой ЛТХБ при этом, решение о результате типа «ОК» принимается в случае, если Uвых>3 В, иначе, считается, что ЛТХБ неисправна, не работоспособна и на индикатор выводится соответствующее сообщение.
Функциональная схема устройства депассивации литий-тионилхлоридной батареи (далее - устройство) приведена на фиг.2.
Устройство (фиг.2) состоит из первого выходного контакта (ПВК) 1, второго выходного контакта (ВВК) 2, коммутатора 3, разрядной цепи (РЦ) 4, микроконтроллера (МК) 5, индикатора 6 и клавиатуры 7. При этом, узел МК 5 своими с первого по шестой портами соединен, соответственно, с индикатором 6, с клавиатурой 7, с узлом ПВК 1 и первым портом коммутатора 3, с третьим портом коммутатора 3, с третьим портом узла РЦ 4 и с узлом ВВК 2 и первым портом узла РЦ 4 и который вторым портом соединен со вторым портом узла коммутатора 3. При этом, узлы ПВК 1 и ВВК 2 выполнены с возможностью подключения к литий-тионилхлоридной батарее (ЛТХБ), узел коммутатора выполнен с возможностью коммутации (подключения) к узлам ПВК 1 и ВВК 2 нагрузки в виде узла РЦ 4, который выполнен с возможностью регулирования (установки, программирования) разрядного тока, протекающего через упомянутую ЛТХБ, узел индикатора 6 выполнен с возможностью контроля уровня напряжения на упомянутой ЛТХБ, узел клавиатуры 7 выполнен с возможностью ввода данных, необходимых для установки параметров процедуры активации ЛТХБ, например, величины разрядного тока и времени разряда, узел индикатора 6 выполнен в виде дисплея с возможностью отображения буквенно-цифровой и символьной информации, необходимой для контроля ввода данных с клавиатуры 7 и отображения результатов активации упомянутой ЛТХБ, при этом, узел МК 5 функционирует по программе обеспечивающий возможность поддержки функций индикатора 6 и клавиатуры 7, мониторинга уровня напряжения ЛТХБ, подключенной (подсоединенной) к узлам ПВК 1 и ВВК 2, формирования активирующего токового импульса (АТИ), воздействующего на упомянутую ЛТХБ для ее депассивации (активации), нормированного по времени действия и значению токовой нагрузки, путем включения коммутатора 3 на заданное время (введенное с помощью клавиатуры) и регулировки тока, проходящего через узел РЦ 4, определения экстремума (минимального значения) в изменении напряжения упомянутой ЛТХБ в процессе воздействия на нее АТИ, фиксации на узлах ПВК 1 и ВВК 2 (на выходе ЛТХБ) уровня напряжения в упомянутом экстремуме (Uмин) и уровня напряжения депассивированной (активированной) батареи (Uвых), измеренного в конце воздействия на нее АТИ, отображения на индикаторе 6 результатов депассивации (активации) ЛТХБ в виде численных значений напряжений Uмин и Uвых и символьных или текстовых сообщений типа «ок» или «разряжена», обозначающих, соответственно, работоспособность ЛТХБ, или ее неисправность, при этом, решение о результате типа «ок» принимается в случае, если Uвых>3 B, иначе, считается, что упомянутая ЛТХБ не работоспособна и на индикатор 6 выводится соответствующее сообщение.
Устройство (фиг.2) функционирует следующим образом. Работа этого устройства частично сходна с функционированием устройства-прототипа. В исходном состоянии осуществляется подготовка к процедуре депассивации (активации) ЛТХБ. Для этого, согласно данным спецификации производителя ЛТХБ, в устройство с помощью клавиатуры 7 под визуальным контролем с помощью индикатора 6 осуществляется ввод данных, касающихся времени депассивации (Tпас) ЛТХБ и значения разрядного тока (Iраз). То есть, устанавливаются параметры активирующего токового импульса (АТИ), воздействующего на ЛТХБ. Затем, к устройству подключается ЛТХБ. После подключения ЛТХБ к узлам ПВК 1 и ВВК 2, узлом МК 5 обнаруживается факт подключения к устройству ЛТХБ по наличию (появлению) напряжения на узлах ПВК 1 и ВВК 2. Автоматически запускается процедура депассивации (активации) ЛТХБ: включается коммутатор 3 на время Tпас, с помощью узла РЦ 4 задается ток разряда ЛТХБ равный Iраз.
Далее, выполняется мониторинг напряжения на узлах ПВК 1 и ВВК 2, что соответствует контролю выходного напряжения на ЛТХБ, подключенной к этим узлам. В процессе мониторинга напряжения на ЛТХБ фиксируется минимальное значение напряжения (Uмин) и выходное напряжение батареи (Uвых), измеренное в конце воздействия на нее активирующего токового импульса (АТИ).
Как известно из [Л3], при создании токовой нагрузки на пассивированную ЛТХБ, ее номинальное напряжение 3.6 B может снижаться до 2.7 B и ниже, в зависимости от степени пассивации. При этом, если после процедуры активации ЛТХБ, напряжение на ее выходе превышает 3 B, то работоспособность (нагрузочная способность и емкость) ЛТХБ находится в пределах 90%. Поэтому, в данном устройстве, после завершения воздействия на ЛТХБ активирующего токового импульса (АТИ), полученное значение напряжения Uвых анализируется узлом МК 5 по критерию 3B<Uвых<3B и результат депассивации (активации) ЛТХБ отображается на индикаторе 6 в виде численных значений напряжений Uмин и Uвых и символьных или текстовых сообщений типа «ОК» или «РАЗРЯЖЕНА», обозначающих, соответственно, работоспособность или неисправность ЛТХБ. При этом, решение о результате типа «ОК» принимается в случае, если Uвых>3 B, иначе, считается, что упомянутая ЛТХБ неисправна/ не работоспособна и на индикатор 6 выводится соответствующее сообщение. Отображение на индикаторе значений напряжения батареи Uмин и Uвых позволяет визуально оценить, как степень пассивации ЛТХБ (по значению Uмин), так и уровень восстановления ее работоспособности (по значению Uвых).
В предлагаемом устройстве обеспечивается следующее сочетание отличительных признаков и свойств.
В состав устройства дополнительно введены клавиатура и микроконтроллер (МК), который своими с первого по шестой портами соединен, соответственно, с индикатором, с клавиатурой, с узлом ПВК и первым портом коммутатора, с третьим портом коммутатора, с третьим портом узла РЦ и с узлом ВВК и первым портом разрядной цепи.
Узел клавиатуры выполнен с возможностью ввода данных, необходимых для установки параметров (режимов работы устройства) процедуры активации ЛТХБ, в том числе, величины разрядного тока и времени разряда батареи.
Узел индикатора выполнен в виде дисплея с возможностью отображения буквенно-цифровой и символьной информации, необходимой для контроля ввода данных с клавиатуры и отображения результатов активации ЛТХБ.
Узел МК функционирует по программе обеспечивающий возможность поддержки функций клавиатуры и индикатора, мониторинга уровня напряжения ЛТХБ, подключенной (подсоединенной) к узлам ПВК и ВВК, формирования активирующего токового импульса (АТИ), воздействующего на ЛТХБ для ее депассивации, нормированного по времени действия и значению токовой нагрузки, путем включения коммутатора на заданное (введенное с помощью клавиатуры) время и регулировки, установки тока, проходящего через узел РЦ, определения наличия экстремума (минимального значения) в изменении выходного напряжения ЛТХБ в процессе воздействия на нее АТИ, фиксации на узлах ПВК и ВВК (на выходе ЛТХБ) уровня напряжения в упомянутом экстремуме (Uмин) и уровня напряжения депассивированной батареи (Uвых), измеренного в конце воздействия на нее АТИ, отображения результатов депассивации (активации) ЛТХБ в виде численных значений напряжений Uмин и Uвых и символьных или текстовых сообщений, например, «ОК» или «РАЗРЯЖЕНА», обозначающих, соответственно, работоспособность и неисправность, потерю работоспособности ЛТХБ, оценки уровня напряжения Uвых по критерию 3В>Uвых>3В (сравнение значения Uвых с порогом, равным 3 B) и принятия решения о результате типа «ОК» в случае, если Uвых>3 B, иначе, считается, что ЛТХБ не работоспособна и на индикатор выводится соответствующее сообщение.
Введение и использование указанных признаков и свойств позволяют существенно расширить функциональные возможности известного устройства, направленные на повышение качества обслуживания и контроля работоспособности литий-тионилхлоридной батареи (ЛТХБ), а также улучшение сервисов, обеспечивающих удобства применения устройства по назначению физическими лицами.
Введение дополнительных признаков и использование новых свойств позволяет в предлагаемом техническом решении достичь существенного повышения эффективности обслуживания ЛТХБ, получить более точную оценку степени ее работоспособности и обеспечить высокий уровень сервиса для физических лиц в процессе использования данного устройства по назначению.
Техническим результатом, обеспечиваемым при использовании предлагаемого технического решения (ТР), является повышение эффективности обслуживания ЛТХБ, что достигается за счет более точного (по сравнению с устройством-прототипом) соблюдения регламента активации ЛТХБ, при котором она подвергается «реанимационному» воздействию Q=I*T, где I и T - запрограммированные (введенные с помощью клавиатуры 7 и индикатора 6), соответственно, ток разряда и время разряда батареи. Возможность нормирования/программирования параметров I и T, а также автоматическое выполнение и контроль проведения депассивации ЛТХБ без участия оператора/ФЛ (за счет интеллектуализации процесса обслуживания с помощью узла МК 5), оптимизирует параметр Q и приближает его к значению Qопт. Это обеспечивает восстановление работоспособности ЛТХБ при минимальном расходе ее энергоресурса. Результатом эффективного обслуживания ЛТХБ является достижение/сохранение/поддержание высокого уровня ее работоспособности.
Улучшение сервисов, обеспечивающих удобства применения устройства по назначению физическими лицами, при использовании данного ТР, достигается за счет минимального участия пользователя/ оператора/ФЛ в выполнении необходимых действий, предусмотренных регламентом депассивации ЛТХБ и контроля ее работоспособности. Фактически, реализуется принцип «подключил и забыл» - процесс обслуживания ЛТХБ осуществляется автоматически, с минимальным участием пользователя. Все что нужно выполнить ФЛ, так это - установить режимы обслуживания (запрограммировать параметры I и T), подключить ЛТХБ к устройству, а затем, считать показания индикатора с результатами депассивации ЛТХБ.
Повышение достоверности контроля работоспособности ЛТХБ обеспечивается за счет того, что в процессе обслуживания батареи осуществляется мониторинг напряжения на ЛТХБ и фиксируются, как минимальное значение напряжения (Uмин), так и выходное напряжение батареи (Uвых), измеренное в конце воздействия на нее активирующего токового импульса (АТИ), что предоставляет пользователю дополнительную и более точную информацию о состоянии ЛТХБ.
Сочетание отличительных признаков и свойств, предлагаемого устройства депассивации литий-тионилхлоридной батареи из техники не известно, поэтому оно соответствует критерию новизны. При этом, для достижения максимального эффекта по расширению функциональных возможностей направленных на повышение качества обслуживания и контроля работоспособности литий-тионилхлоридной батареи, а также повышения уровня сервисов, обеспечивающих удобства применения устройства по назначению физическими лицами, необходимо использовать всю совокупность отличительных признаков и свойств, указанных выше.
Обобщенный алгоритм функционирования предлагаемого устройства может быть представлен в следующем виде.
- Начало;
- Шаг-1. Подготовка депассивации (активации) ЛТХБ: установка времени депассивации (Tпас) ЛТХБ и значения разрядного тока (Iраз) с помощью клавиатуры 7 под визуальным контролем с помощью индикатора 6
- Шаг-2. Подключение ЛТХБ к узлам ПВК 1 и ВВК 2
- Шаг-3. Проверка: «Напряжение на узлах ПВК 1 и ВВК 2 - Есть?» Если нет, то возврат к шагу-2, если - Да, то переход к процедуре депассивации (активации) ТЛХБ - шагу-4.
- Шаг-4. Процедура депассивации (активации) ЛТХБ. Узлом МК 5 формируется сигнал включения коммутатор 3 на время Tпас, и задается ток в узле РЦ 4 равным Iраз.
- Шаг-5. Проверка: «Напряжение на узлах ПВК 1 и ВВК 2 - достигло экстремума?» Если да, то фиксируется текущее значение напряжения на ЛТХБ, как Uпас и осуществляется переход к шагу-6. Если - Нет, то, возврат.
- Шаг-6. Проверка: Время пассивации истекло (T=Tпас)? Если нет, то возврат. Если - Да, то переход к шагу-7.
- Шаг-7. Завершение процедуры депассивации ЛТХБ. Фиксация величины напряжения на узлах ПВК 1 и ВВК 2 (на ЛТХБ), как значения Uвых. Выключение узла коммутатора 3.
- Шаг-8. Проверка «Напряжение Uвых>3 B?». Если - Да, то вывод на узел индикатора 6 сообщения о работоспособности ЛТХБ, например, «ок» и отображение числовых значений Uпас и Uвых. Если - Нет, то вывод на узел индикатора 6 сообщения о неработоспособности ЛТХБ, например, «разряжена» и отображение числовых значений Uпас и Uвых.
- Шаг-9. Завершение работы. Удержание на узле индикатора 6 результатов выполнения процедуры депассивации (активации) ЛТХБ до тех пор, пока ЛТХБ подключена к узлам ПВК 1 и ВВК 2.
- Конец.
Узлы ПВК 1 и ВВК 2 - могут быть аналогичными соответствующим признакам прототипа и не требуют значительной доработки при его реализации. Для удобства использования, конструкция устройства может быть выполнена в виде компактного изделия, оформленного, например, по аналогии с типовым зарядным устройством (ЗУ) [Л7]. Причем, при реализации предлагаемого устройства, в качестве узла индикатора 6 может быть использован LCD-дисплей упомянутого ЗУ. Такая конструкция обеспечивает портативность, удобство использования, простоту установки/съема ЛТХБ и наглядность считывания результатов с индикатора 6 и ввод данных с клавиатуры 7. Узел РЦ 4 может быть выполнен по аналогии с разрядной цепью, реализованной в зарядно-разрядном устройстве для аккумуляторных батарей, известном из [Л5]. Узел коммутатора 3 может быть реализован с использованием миниатюрных реле. Предпочтительным вариантом является применение в качестве коммутатора 3 сверхминиатюрных сигнальных поляризованных реле серии RSM850B-6112-8М-хххх, известных из [Л8], отличающихся высокой экономичностью, малыми габаритами и не влияющих на величину коммутируемого тока (из-за сверхнизкого сопротивления замкнутых контактов), протекающего через обслуживаемую ЛТХБ. Узел МК 5 может быть реализован на основе PIC-контроллеров, известных из [Л9, Л10]. Узел клавиатуры 7 может быть реализован с использованием пленочной клавиатуры на полиэфирных пленках с тактильным эффектом [Л11], отличающихся миниатюрностью, долговечностью и удобством использования. Для реализации узлов предлагаемого устройства с необходимыми признаками, свойствами и обеспечения функционирования узла МК 5 по требуемым алгоритмам, могут быть использованы решения и программные процедуры, известные из авторских программ для ЭВМ [Л12-Л17] и авторских технических решений [Л18-Л22].
На основе приведенных данных можно заключить, что предлагаемая полезная модель устройства депассивации литий-тионилхлоридной батареи, за счет использования указанных выше отличительных признаков и свойств и реализации достигаемого технического результата, позволяет решить основную задачу по обеспечению высокого уровня работоспособности ЛТХБ, что достигается на основе расширения функциональных возможностей известного устройства- прототипа, направленных на повышение качества обслуживания и контроля работоспособности литий-тионилхлоридной батареи, а также улучшения сервисов, обеспечивающих удобства применения устройства по назначению физическими лицами. Приведенные средства, с помощью которых возможно осуществление полезной модели, позволяют обеспечить ее промышленную применимость.
Основные узлы предлагаемой полезной модели устройства депассивации первичной литий-тионилхлоридной батареи изготовлены, экспериментально испытаны и могут быть использованы при создании серийных образцов.
Производимые устройства могут быть использованы для обслуживания литий-тионилхлоридных батарей, используемых, как для электропитания бытовой техники/ РЭА, так и для обеспечения работы ТУСС, функционирующих в экстремальных условиях.
Разработанное авторами техническое решение обеспечивает повышение эффективности обслуживания ЛТХБ за счет снижения расхода энергоресурса батареи на ее активацию, повышения надежности контроля работоспособности ЛТХБ и улучшения удобств в применении устройства по назначению физическими лицами.
Предлагаемое техническое решение будет востребовано широким кругом пользователей различных устройств и систем, функционирующих с использованием автономных источников тока типа ЛТХБ. Использование данного устройства обеспечивает поддержание высокого уровня работоспособности ЛТХБ, что повышает надежность автономного функционирования потребительской РЭА и техники специального назначения в течении длительного времени.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Литиевые первичные тионил-хлоридные батареи, http://www.proelectro.ru/products/id_28188
2. Продукция компании SCHOTT Electronic Packaging Home и области применения, http://www.schott.com/epackaging/russian/auto/others/battery.html?so=russia&lang=russian
3. Пассивация в гальванических элементах, http://www.rusilicon.net/elements/passivaciya-v-galvanicheskix-elementax.html
4. Статья Л.Вихарева «И вновь о правильном питании, или некоторые особенности эксплуатации литиевых батарей», http://www.kit-e.ru/articles/powersource/2006_4_160.php
5. Зарядно-разрядное устройство для аккумуляторных батарей, патент на полезную модель RU 103427, дата публикации 10.04.2011 г.
6. Пассивация химических источников тока, http://www.ekohit.ru/index.php?link_n=82
7. AcmePower АР RC-13 Rapid Charger NiMh/NiCd AA/AAA, http://www.rcdrive.ru/unit.php?unit=9336&pPage=1
8. Реле сверхминиатюрное сигнальное RSM850B-6112-8M-xxxx, http://www.radiorele.ru/element/55494.html
9. Обзор PIC-контроллеров, http://elanina.narod.ru/lanina/index.files/
10. Семейство микроконтроллеров PIC18FX5XX с поддержкой шины USB2.0, http://www.trt.ru/products/microchip/pic18_2.htm
11. Пленочная клавиатура на полиэфирных пленках с тактильным эффектом, http://www.icmicro.ru/goodsspr11135.html
12. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Контроллер клавиатуры», Свидетельство ФИПС РФ, №2008614978 от 16.10.2008 г.
13. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Программа контроля активности клавиатуры», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ, №2010613935 от 17.06.2010 г.
14. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Драйвер светоиндикаторного устройства», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ, №2011610487 от 13.11.2010 г.
15. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Программа автоматизированной обработки данных», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ №2009613019 от 10.06.2009 г.
16. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Менеджер сенсора», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ.
17. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Программа приема и обработки аналоговых сигналов», Свидетельство о регистрации в ФИПС РФ, №2011610486 от 11.01.2011 г.
18. Войсковая часть 11135 (RU), Патент на изобретение №2289856 «Устройство индикации», зарегистрирован 20.12.2006 г.
19. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Патент на полезную модель №98641 «Устройство заряда никель-кадмиевых аккумуляторов и контроля их работоспособности», зарегистрирован от 20 октября 2010 г.
20. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Патент на полезную модель №114226 «Устройство обслуживания аккумулятора и контроля его работоспособности», зарегистрирован от 10 марта 2012 г.
21. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Патент на полезную модель №114227 «Устройство заряда аккумулятора и защиты его от перегрузок», зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 10 марта 2012 г.
22. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Патент на полезную модель №114228 «Устройство заряда элемента аккумулятора с ограничением и сигнализацией его токовых прегрузок», зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 10 марта 2012 г.