СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля и заряда неограниченного количества типов аккумуляторных батарей, применяемых в переносных, подвижных, стационарных средствах связи и в других областях применения.
Известна система автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей (АБ), содержащая преобразователь, блок питания, систему управления зарядом и разрядом АБ, состоящую из центрального процессора, блока памяти программ, блока памяти параметров АБ и блока интерфейса с ПЭВМ, блок управления режимом работы, блок управления режимом ассиметричного тока, блок сохранения режимов при пропадании питания, блок управления и индикации, состоящий из контроллера, дешифратора, цифрового и светового табло, устройства звуковой сигнализации и блока органов управления, зарядно-разрядного блока, состоящего из управляемого стабилизатора напряжения, цифро-аналогового преобразователя установки напряжения, дифференциального усилителя, двухтактного усилителя мощности, цифро-аналогового преобразователя установки тока, опорного и измерительного резисторов, нормирующего усилителя измерения тока, нормирующего усилителя измерения напряжения АБ и блока интерфейса с микроконтроллерным устройством АБ. (Патент России RU 148667 U1, МПК G01R 31/36 (2006.01))
К недостаткам данных устройств относится то, что они имеют низкую энергоэффективность, так как энергия в режиме разряда АБ рассеивается в виде тепла. При работе в режиме заряда АБ постоянным током, используя предварительный разряд батареи до исходного состояния, а также в режиме заряда ассиметричным током, энергия при разряде АБ не используется и устройства имеют низкий КПД. Энергоэффективность и КПД устройств можно повысить используя обратное преобразование энергии разряда (рекуперацию), то есть возвращение энергии при разряде АБ в цепь заряда или буферный накопитель энергии.
Технический результат: повышение энергоэффективности системы в режиме заряда АБ ассиметричным током, обеспечение возможности заряда АБ от разряжаемых АБ в многоканальном режиме, а также возврат энергии в первичную питающую сеть или буферный накопитель энергии разрядного импульса или разрядного постоянного тока.
Результат достигнут путем введения блока обратного преобразования энергии разряда (рекуперации) и буферного накопителя энергии.
Это достигается тем, что система автоматического контроля и заряда АБ, содержащая источник питания (29), состоящий из преобразователя (1) и блока питания (2), систему управления (3) зарядом и разрядом АБ, состоящую из центрального процессора (4), блока памяти программ (5), блока памяти параметров АБ (6) и блока интерфейса с ПЭВМ (7), блок управления режимом работы (8), блок сохранения режимов при пропадании питания (9), блок управления и индикации (10), состоящий из контроллера (11), дешифратора (12), цифрового и светового табло (13), устройства звуковой сигнализации (14) и блока органов управления (15), зарядно-разрядного блока (16), состоящего из управляемого стабилизатора напряжения (17), цифро-аналогового преобразователя установки напряжения (18), дифференциального усилителя (19), двухтактного усилителя мощности (20), цифро-аналогового преобразователя установки тока (21), опорного (22) и измерительного (23) резисторов, нормирующего усилителя измерения тока (24), нормирующего усилителя измерения напряжения АБ (25) и блока интерфейса с микроконтроллерным устройством АБ (26), и блок управления режимом ассиметричного тока (27), имеет блок обратного преобразования энергии разряда (30) (рекуперации), соединенный с двухтактным усилителем мощности (20) с одной стороны, и с управляемым стабилизатором напряжения (17) и буферным накопителем энергии (31) с другой стороны.
В отличие от прототипа введение блока обратного преобразования энергии разряда (30) и буферного накопителя энергии (31) позволило обеспечить повышение КПД устройства в режиме заряда АБ ассиметричным током, заряд АБ с использованием энергии АБ находящихся в режиме разряда, а также возврат энергии в питающую сеть или накопитель энергии для уменьшения тепловых потерь.
На фигуре 1 представлена схема системы автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей.
Система автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей состоит из системы управления 3, блоком зарядно-разрядным 16. Аккумуляторная батарея 28 связана с зарядно-разрядным блоком 16, включающим двухтактный усилитель мощности 20 и дифференциальный усилитель 19, соединенные с управляемым стабилизатором напряжения 17 и с другой стороны с нормирующим усилителем измерения тока 24, соединенным с центральным процессором 4. Двухтактный усилитель мощности 20 соединен с цифроаналоговым преобразователем установки тока 21 через опорный резистор 22 и измерительный резистор 23, а также с введенным блоком обратного преобразования энергии разряда (рекуперации) 30, соединенным с буферным накопителем энергии 31 и управляемым стабилизатором напряжения 17 соединенным с цифроаналоговым преобразователем установки напряжения 18, соединенным с центральным процессором 4.
Центральный процессор 4 подключен к цифроаналоговому преобразователю установки тока 21, через блок управления режимом ассиметричного тока 27, к блоку управления режимом работы, к блоку памяти программ 11, блоку памяти параметров аккумуляторной батареи 6, дешифратору 12, присоединенному к цифровому и световому табло 13, к устройству звуковой сигнализации 14, а также к блоку интерфейса с ПЭВМ 7.
Блок 9 сохранения режимов при пропадании питания подключен к центральному процессору 4. Источник питания 29, содержит преобразователь 1 подсоединенный к блоку питания 2 и к буферному накопителю энергии 31.
Автоматическая система заряда и разряда батарей работает следующим образом.
Аккумуляторную батарею 28 подключают к системе с помощью адаптеров или кабелей, входящих в комплект поставки. С помощью интерфейса оператора, включающего цифровое и световое табло 13, органы управления 15 и устройство звуковой сигнализации 14, устанавливают тип батареи и режим заряда номинальным, средним током, режим быстрого заряда, током равным емкости батареи или режим заряда ассиметричным током и производят пуск системы.
Начинает работать центральный процессор 4 и двухтактный усилитель мощности 20 переводится в режим разряда стабильным током путем подключения блока 8 управления заданным режимом работы, величина тока определяется центральным процессором 4 через цифроаналоговый преобразователь установки тока 21.
При этом, стабильный ток через опорный 22 и измерительный 23 резисторы поступает в аккумуляторную батарею 28. Начинают работать нормирующий усилитель измерения тока 24 и нормирующий усилитель измерения напряжения 25. Данные о напряжении аккумуляторной батареи и протекающем токе разряда поступают в центральный процессор 4.
При этом блок обратного преобразования энергии разряда (рекуперации) 30 возвращает часть энергии в буферный накопитель энергии 31 и(или) в питающую сеть.
Центральный процессор 4 осуществляет слежение за падающим напряжением на аккумуляторной батарее 28 и через блок управления и индикации 10 выводит текущее время разряда батареи и напряжение на батарее на цифровое световое табло 13. По конечному времени разряда аккумуляторной батареи определяют остаточную емкость батареи. При предварительном полном заряде батареи определяют емкость аккумуляторной батареи с учетом потери номинальной емкости в процессе эксплуатации.
При достижении напряжения окончания разряда на аккумуляторной батарее 28 центральный процессор 4 устанавливает режим заряда аккумуляторной батареи 28 стабильным или ассиметричным током, подключая цифроаналоговый преобразователь установки тока 21 и блок управления заданным режимом работы 8, через блок управления ассиметричным током 27.
При этом в режиме заряда АБ ассиметричным током блок обратного преобразования энергии разряда (рекуперации) 30 возвращает энергию разрядных импульсов на вход управляемого стабилизатора напряжения своего канала 17.
В процессе заряда центральный процессор 4 осуществляет слежение за напряжением на аккумуляторной батарее 28 и через блок управления и индикации 10 выводит текущее время заряда батареи и напряжение на батарее на цифровое световое табло 13. По конечному времени заряда аккумуляторной батареи определяют емкость принятую батареей. При достижении напряжения окончания заряда на аккумуляторной батарее 28 центральный процессор 4 останавливает заряд и включает световую и звуковую сигнализацию окончания заряда.
При подключении системы к ПЭВМ через блок интерфейса 7 управление системой и контроль состояния системы осуществляется из программы автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора. Программа АРМ оператора допускает одновременное подключение и управление несколькими системами автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей.