УСТРОЙСТВО АКТИВАЦИИ И КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЛИТИЕВОЙ БАТАРЕИ

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее, к устройствам обслуживания батарей и содержания их в исправности, и может быть использовано для контроля работоспособности и активации литиевых, преимущественно, первичных литий-тионилхлоридных батарей (ЛТХБ) в процессе их эксплуатации в составе технических устройств и систем, функционирующих в автономном режиме с электропитанием от упомянутых ЛТХБ.
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 В), 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/ ТУСС в автономном режиме. Еще одно важное качество ЛТХБ - большой срок хранения, достигающий 10 лет, а в некоторых случаях и 15 лет. Это обеспечивается низким уровнем саморазряда этих изделий. Так, типовой ток саморазряда снижает номинальную емкость ЛТХБ не более чем на 1% в год. То есть за 10 лет заряд ЛТХБ, 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°С, то литий-тионилхлоридные - могут работать при температуре -55-60°С. Это связано с тем, что температура замерзания жидкого тионилхлорида равна -130°С. Большинство стандартных литиевых ХИТ способно работать при температурах +85°С. Лидеры мирового рынка заявляют в технической документации о том, что они гарантируют устойчивую работу своих элементов при +130 и даже +150°С. 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°С.
Превосходные качества литий-тионилхлоридных батарей, заключающиеся в том, что они 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 различных видов ТУСС. Однако, как показала практика использования ЛТХБ, эти батареи могут преждевременно терять свою работоспособность и вызвать отказы в работе ТУСС, особенно, 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 В, то из-за изолирующей пленки оно может понизиться до 2,3-2,7 В или еще ниже. Поэтому, для предотвращения снижения работоспособности ЛТХБ и предотвращения выхода ТУСС и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), питающейся от этой ЛТХБ, ИПХЛ необходимо разрушить. Для разрушения ИПХЛ необходимо использовать энергоресурс ЛТХБ, что ведет к снижению общего ресурса ЛТХБ. Поэтому, для предотвращения преждевременной потери работоспособности ЛТХБ не надо разрушать ИПХЛ, однако, в этом случает происходит пассивация ЛТХБ и потеря ее способности отдавать в нагрузку ток, предусмотренный спецификацией этого изделия. Явление пассивации литиевой батареи [Л3] физически выражается в понижения напряжения на ее выходе при подключении нагрузки.
2
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 LiSOCl 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, 50мА, 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 важной задачей.
Здесь под обслуживанием понимается выполнение процедуры активации (депассивации) ЛТХБ и контроля ее работоспособности.
В процессе исследований установлено, что повышение качества обслуживания может быть достигнуто на основе минимизации энергетических потерь, связанных с активацией ЛТХБ, а также организации такого обслуживания, при котором сохраняется полная работоспособность батареи (ПРБ), как способность отдавать в нагрузку значение тока, предусмотренного спецификацией производителя этого изделия.
Как показали исследования, активации ИПХЛ, суть которой выражается в разрушении изолирующей пленки хлорида лития, связана с выполнением процедуры разряда ЛТХБ. Фактически, выполнение активации ЛТХБ - принудительный ее разряд, вызывающий снижение энергии, запасенной в ЛТХБ. Поэтому, в процессе обслуживания ЛТХБ, выражающегося в проведении периодических процедур ее активации и контроля работоспособности, неизбежно происходит снижению работоспособности, надежности и потеря общего энергоресурса ЛТХБ. При этом, создается противоречивая ситуация, при которой, с одной стороны, чтобы обеспечить сохранение в течении длительного времени энергию ЛТХБ - ее не надо принудительно разряжать. В таком случае из-за эффекта пассивации ЛТХБ ее работоспособность «угаснет» с течением времени. А с другой стороны, для поддержки способности ЛТХБ и способности ее отдавать в нагрузку требуемый ток, периодически необходимо ИПХЛ - разрушать, то есть подвергать ЛТХБ процедуре активации. Поскольку активация предусматривает принудительный разряд ЛТХБ, то это неизбежно ведет к снижению энергетического ресурса/ емкости ЛТХБ и эффективности ее использования в составе ТУСС. Частично данное противоречие устраняется, когда ЛТХБ находится на хранении, поскольку время ее хранения может быть точно установлено. В этом случае, перед вводом в эксплуатацию, ее активируют в соответствии с рекомендациями производителя в соответствии с известными сроками хранения. После ввода ЛТХБ в эксплуатацию выполнять рекомендации производителя по активации батареи становится практически невозможно, поскольку она находится под воздействием неизвестных токовых нагрузок, одни из которых могут препятствовать процессу пассивации, а другие - способствовать. В результате этого, создается противоречивая ситуация, при которой, с одной стороны, для предотвращения отказов в работе ТУСС необходимо чаще проводить активацию ЛТХБ, а с другой стороны, для обеспечения экономного расхода энергоресурса батареи, ее активацию надо выполнять реже.
То есть, поддержка состояния ПРБ на практике весьма проблематична, что связано с действием объективных факторов, среди которых отсутствие сведений о сроках хранения и режимах эксплуатации в составе ТУСС. Это приводит к тому, что ЛТХБ может подвергаться процедуре активации или чрезмерно часто, или не своевременно. В первом случае ЛТХБ подвергается ускоренному износу и быстрой потере энергоресурса, а во втором, потери работоспособности/ состояния ПРБ в результате ее пассивации.
Установлено, что ключевыми моментами, влияющими на поддержку состояния ПРБ, является учет сроков эксплуатации/ хранения ЛТХБ и контроль ее токовой нагрузки при работе в составе ТУСС.
Как показал информационный/ патентный поиск, известные технические решения, которые могут быть использованы для обслуживания ЛТХБ, имеют существенные недостатки, снижающие качество обслуживания ЛТХБ и контроля/ поддержания ее работоспособности, поэтому поиск более эффективных решений является актуальной задачей.
Из техники [Л3] также известен способ снижения влияния эффекта пассивации ЛТХБ, предполагающий подключение параллельно ей конденсатора большой емкости (около 250 мкФ). Предполагается, что при включении электропитания ТУСС, «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 эксплуатируется в режиме микропотребления ТУСС. В таком режиме эффект пассивации ЛТХБ развивается бесконтрольно и наличие упомянутого конденсатора совершенно не препятствует этому процессу, что существенно ограничивает эффективность применения данного способа.
Из техники [Л3] также известен способ депассивации ЛТХБ, предусматривающий для батарей, находящихся на длительном хранении, проведение (примерно через каждые полгода) процедуры активации ЛТХБ с доведением ее выходного напряжения до номинального напряжения. Способ предусматривает, перед введением в эксплуатацию, выполнять разряд ЛТХБ до тех пор, пока напряжение на ее выходе 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 неработоспособна и должна быть заменена.
Использование данного способа частично устраняет недостатки предыдущего способа, поскольку в процессе его использования может достигаться в той или иной мере активация ЛТХБ. Однако, эффективность использования данного способа весьма низкая. Это обусловлено следующими факторами субъективного и объективного характера. Так, при использовании данного способа, установленные регламенты/ требования производителя батареи 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. То есть, выполнение процедуры активации ЛТХБ в этом способе выполняется «на глаз» /примерно/ без соблюдения строго регламента - все это сказывается на качестве активации ЛТХБ и контроле ее работоспособности, 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 ТУСС, в которых будет использоваться ЛТХБ, отсутствия данных о сроках ее выпуска/ хранения и/или эксплуатации в режиме разряда микротоками, не препятствующими пассивации ЛТХБ. Также, данный способ имеет низкую эффективность применения при эксплуатации ЛТХБ в составе ТУСС. Это обусловлено тем, что при эксплуатации ТУСС работа ЛТХБ осуществляется в комбинированном режиме, предусматривающем: хранение (ТУСС - выключено), работу в микротоковом режиме, способствующем пассивации ЛТХБ, и работу с номинальной токовой нагрузкой. При таком режиме работы пользователю ТУСС практически невозможно определить точную периодичность проведения процедуры активации ЛТХБ. Поэтому, активации будет проводиться случайным образом, скорее всего, более часто, чем требуется, для того, чтобы обеспечить состояние ПРБ. В этом случае ЛТХБ будет ускоренно терять свой энергоресурс. Если же активация будет проводиться редко, то за счет эффекта пассивации, ЛТХБ может потерять свою работоспособность и вызвать отказ в работе ТУСС.
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 В.
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 В 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. Также, данный способ имеет низкий уровень эффективности, поскольку после установки ЛТХБ в ТУСС, вопрос обслуживания ЛТХБ остается «открытым», то есть, как и когда эту процедуру выполнять - все на усмотрение пользователя, который лишен достоверной информации о степени износа и пассивации ЛТХБ. Возможность обслуживания с минимизацией энергетических потерь, связанных с активацией ЛТХБ, и организация такого обслуживания, при котором сохраняется способность ЛТХБ отдавать в нагрузку значение тока, предусмотренного спецификацией производителя этого изделия, при использовании данного способа, не обеспечивается.
Из техники [Л5] известно устройство активации литий-тионилхлоридной батареи, состоящее из батареи химического источника тока (батарея), разрядной цепи (РЦ), коммутатора и блока контроля напряжения (БКН), который первым и вторым портами соединен, соответственно, с первым портом коммутатора и первым портом батареи и со вторым портом батареи и первым портом узла РЦ, который вторым портом соединен со вторым портом коммутатора. При этом, узел РЦ выполнен с возможностью ограничения максимально допустимого тока, протекающего через активируемую батарею.
Данное устройство работает следующим образом. Для проведения процедуры активации батареи осуществляется замыкание коммутатора на время Т, что вызывает протекание электрического тока I через узел РЦ. При этом с помощью узла БКН обеспечивается возможность оператору, выполняющему активацию батареи, визуальный контроль уровня напряжения на выходе ЛТХБ (батареи). В данном устройстве коммутатор выполнен в виде типового электрического выключателя, а узел РЦ - в виде постоянного резистора Rрц. Значение электрического тока активации батареи определяется выражением: I=Uбат/Rрц, где Uбат - напряжение на выходе батареи, Rрц - значение сопротивления нагрузочного резистора (узла РЦ). В процессе активации батареи оператором (физическим лицом) осуществляется визуальное наблюдение за изменением напряжения на выходе батареи с помощью узла БКН, в качестве которого может использоваться типовой вольтметр. Параметры узла РЦ, выполненного в виде постоянного резистора, устанавливаются из расчета допустимого тока через батарею. Если батарея исправна (работоспособна), то процесс ее активации, фиксируемый визуально по показаниям узла БКН, подчиняется следующей модели: на начальном этапе, сражу же после включения коммутатора, напряжение на выходе батареи может «просаживаться»/уменьшаться (достигать низкого значения - экстремума) менее чем до 3 В (для батареи с номинальным выходным напряжением 3.6 В). Затем, после 5-15 сек после начала процедуры активации батареи, по показанию узла БКН фиксируется факт, что напряжение на батарее начинает плавно нарастать, и по достижению значения, превышающего 3 В и более процедура активации батареи прекращается. Если напряжение на батарее не повышается выше 3 В в течении 1 минуты, то процесс ее активации прекращается и принимается решение о том, что батарея - неисправна (не работоспособна).
Данному устройству присущи недостатки, аналогичные ранее рассмотренным способам. Процедура активации батареи, 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 батареи, могут существенно влиять на качество выполнения этой процедуры. Низкая точность соблюдения регламента процедуры активации батареи и отсутствие контроля величины разрядного тока может вызывать повышенный расход энергоресурса батареи (из-за разряда батареи во время ее активации чрезмерного большими токами в течении длительного времени). Также следует отметить, что использование данного устройства крайне неудобно, поскольку для проведения процедуры активации батареи 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 активации батареи (например, для активации ЛТХБ типа ER26500 необходимо 25 минут разряжать током 60 мА), является изнурительным занятием, выполнение которого, с большой вероятностью, может быть нарушено из-за отвлечений упомянутых ФЛ. То есть значительное неудобство использования данного устройства для активации батареи может повлечь существенное снижение качества обслуживания батареи. Также, с помощью данного устройства возможность обслуживания с минимизацией энергетических потерь, связанных с активацией батареи ЛТХБ, и организация такого обслуживания, при котором сохраняется способность батареи ЛТХБ отдавать в нагрузку значение тока, предусмотренного спецификацией производителя этого изделия, при использовании данного способа, не обеспечивается. Это обусловлено тем, что в данном устройстве отсутствуют признаки и свойства, необходимые для контроля режимов эксплуатации батареи, например, фиксации времени нахождения батареи без подключения нагрузки (когда ТУСС, в котором установлена батарея, выключено), фиксации времени работы батареи как в режиме разряда микротоками, так и при номинальной нагрузке. Отсутствие данных о режимах эксплуатации не позволяет пользователю достоверно контролировать, так и своевременно осуществлять активацию батареи.
По мнению авторов, наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту (прототипом) является, известное из техники [Л6], устройство, состоящее из батареи последовательно соединенных химических источников тока (далее - батарея), блока балансировки и контроля параметров батареи (БКПБ), датчика тока (ДТ), разрядной цепи (РЦ), индикатора и блока управления (БУ), который своими с первого по четвертый портами соединен, соответственно, с первым портом узла БКПБ, со входом индикатора, с первым портом узла РЦ и с первым портом узла ДТ, который вторым и третьим портами соединен с нагрузкой и со вторым портом узла РЦ и первым портом батареи, которая вторым портом соединена со вторым портом узла БКПБ, при этом, узел БУ выполнен с возможностью контроля работоспособности батареи по данным, поступающим с узлов ДТ и БКПБ, который выполнен с возможностью контроля напряжения на элементах батареи и балансировки их токовой нагрузки.
Функциональная схема устройства представлена на фиг.1. Устройство (фиг.1) состоит из датчика тока (ДТ) 2, разрядной цепи (РЦ) 4, батареи последовательно соединенных химических источников тока (далее - батарея) 5, индикатора 7, блока балансировки и контроля параметров батареи (БКПБ) 6 и блока управления (БУ) 3, который своими с первого по четвертый портами соединен, соответственно, с первым портом узла БКПБ 6, со входом индикатора 7, с первым портом узла РЦ 4 и с первым портом узла ДТ 2, который вторым и третьим портами соединен с нагрузкой 1 и со вторым портом узла РЦ 4 и первым портом батареи 5, которая вторым портом соединена со вторым портом узла БКПБ 6, при этом, узел БУ 3 выполнен с возможностью контроля работоспособности батареи 5 по данным, поступающим с узлов ДТ 2 и БКПБ 6, который выполнен с возможностью контроля напряжения на элементах батареи 5 и балансировки их токовой нагрузки.
Устройство (фиг.1) функционирует следующим образом. В исходном состоянии узлом БУ осуществляется кратковременное тестирование батареи 5 путем подключения к ней узла РЦ 4, который эмулирует нагрузку 1 с ее номинальным током. Если напряжение на батарее 5 в процессе тестирования находится в пределах допустимых значений, то на индикатор 7 выводится сообщение об исправности батареи 5. В простейшем случае индикатор может быть двухцветным светодиодом, зеленое или красное свечение которого может свидетельствовать, соответственно, об исправности или разряженном состоянии батареи 5.
В рабочем состоянии, при подключении нагрузки 1 (после включения электропитания ТУСС), батарея 5 начинает разряжаться. Уровень тока в нагрузке 1 контролируется узлом ДТ2, а напряжение на элементах батареи 5 - узлом БКПБ 6. В процессе разряда батареи 5 или при воздействии на нее больших разрядных токов, напряжение на отдельных элементах батареи 5 может уменьшаться, что свидетельствует о их разряде или снижении работоспособности. В этих случаях, узлом БКПБ 6 под управлением узла БУ 3 осуществляется балансировка элементов батареи 5, обеспечивающая перераспределение токовой нагрузки между элементами батареи 5. Если в процессе эксплуатации напряжение на батарее 5 снизится ниже допустимого значения, то этот факт будет зафиксирован узлом БУ 3, который включит на индикаторе 7 режим индикации факта, что батарея 5 разряжена.
Данное устройство частично устраняет недостатки предыдущего устройства. Это обусловлено тем, что в устройстве предусмотрена процедура тестирования батареи 5, которая позволяет контролировать работоспособность батареи и своевременно оповещать пользователя ТУСС о ее состоянии с помощью индикатора 7. Кроме того, узлом БКПБ 6 обеспечивается балансировка токовой нагрузки на элементы батареи 5, что обеспечивает повышение ее работоспособности (длительности работы).
Данное техническое решение имеет недостатки, аналогичные предыдущему устройству. Так, тестирование батареи 5, выполняемое перед началом работы ТУСС (нагрузки 1), не обеспечивает достоверного контроля работоспособности батареи 5, поскольку ее пассивация может развиваться постепенно и на этапе тестирования номинальным нагрузочным током не обнаруживаться и не устраняться. Следует также заметить, что балансировка токовой нагрузки на элементы батареи 5 может в ряже случаев способствовать развитию процесса пассивации отдельных элементов батареи 5, потому, что действие импульсов повышенного тока, которые возникают в нагрузке 1 и способные разрушить ИПХЛ, снижается узлом БКПБ 6.
off
micro
micro
off
micro,
nom
off
micro
off
micro
По мнению авторов, повышение качества обслуживания батареи может быть существенно улучшено на основе минимизации энергетических потерь, связанных с ее активацией и поддержанием в состоянии ПРБ. При этом, оптимизация периодичности выполнения процедур активации батареи может базироваться на мониторинге эксплуатационных режимов батареи. Это предусматривает выполнение процедур активации с учетом реальных режимов ее эксплуатации. Контроль реальных нагрузочных токов батареи может обеспечить прогнозирование уровней пассивации батареи и вычисление сроков/ периодов ее активации. Это может быть основано на том факте, что пассивация батареи происходит только тогда, когда ток ее разряда I=0 (электропитание ТУСС - выключено) и когда батарея разряжается микротоками I, (ТУСС функционирует в режиме энергосбережения и потребляет от батареи микротоки I<1мА). Принимая этот факт во внимание, учет времени работы батареи токами I и I может быть использован для определения/ вычисления сроков проведения активации батареи. При этом полагается, что функционирование ТУСС, вызывающее разряд батареи номинальным током I, не сопровождается процессом пассивации батареи. Поскольку известны рекомендации производителя по периодичности и режимам проведения активации батареи, то имея данные о том, сколько батарея реально работала в условиях, способствующих ее пассивации (при токовой нагрузке I и I), можно повысить точность определения момента, когда активация батареи необходима. Это позволяет обеспечить минимизацию энергетических потерь, связанных с активацией батареи и обеспечить поддержанием ее в состоянии ПРБ. Иными словам, решение поставленной задачи, связанной с повышением качества обслуживания батареи, может быть организовано на основе фиксации и суммирования времени работы батареи Т в токовых режимах I и I и, при превышении значения Т заданного/ порогового значения, выполнения процедуры активации батареи с соблюдением рекомендаций производителя (по режиму активации батареи).
Исследования показали, что технические решения, которые могут обеспечить минимизацию энергетических потерь, связанных с активацией батареи и поддержанием ее в состоянии ПРБ на основе учета реальных условий,режимов эксплуатации батареи, путем фиксации времени нахождения батареи в режимах токовой нагрузки Inom, loff и Imicro Для вычисления момента запуска процедуры ее активации, из техники не известны.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей известного технического решения, связанных с повышением качества обслуживания батареи на основе учета режимов ее эксплуатации в составе технических устройств и систем.
пас
пас
порог
порог
Поставленная цель достигается за счет того, что в известное устройство, состоящее из батареи последовательно соединенных химических источников тока (далее - батарея), блока контроля параметров батареи (БКПБ), датчика тока (ДТ), разрядной цепи (РЦ), индикатора и блока управления (БУ), который своими с первого по четвертый портами соединен, соответственно, с первым портом узла БКПБ, со входом индикатора, с первым портом узла РЦ и с первым портом узла ДТ, который вторым и третьим портами соединен, соответственно, с нагрузкой и со вторым портом узла РЦ и первым портом батареи, которая вторым портом соединена со вторым портом узла БКПБ, который выполнен с возможностью контроля напряжения на элементах батареи и их балансировки, дополнительно в его состав введены память и модуль часов реального времени (МЧРВ), который своим портом соединен с пятым портом узла БУ, который шестым портом соединен с портом узла памяти, при этом, узел БУ выполнен в виде микроконтроллера (МК), функционирующего по программе, обеспечивающей возможность мониторинга тока, поступающего от батареи в нагрузку, по данным, считываемым с узла ДТ, и фиксации в памяти времени пассивации батареи Т, определяемого, как длительность работы (наработки) батареи с разрядным током, уровень которого ниже номинального, при котором пассивация батареи может беспрепятственно развиваться, снижая надежность и работоспособность батареи, автоматического, без участия физического лица/ пользователя ТУСС, обслуживания батареи путем инициализации процедуры ее активации по факту достижения времени пассивации Т порогового (Т) значения например, Т=сутки, и управления процедурой активации батареи с нормированием времени активации и тока активации батареи в соответствии со спецификацией/ рекомендациями производителя батареи.
пас
пас
порог
порог
Функциональная схема устройства активации и контроля работоспособности литиевой батареи (далее- устройство) приведена на фиг.2. Устройство (фиг.2) состоит из датчика тока (ДТ) 2, микроконтроллера (МК) 3, индикатора 4, разрядной цепи (РЦ) 5, модуля часов реального времени (МЧРВ) 6, батареи 7, блока контроля параметров батареи (БКПБ) 8 и памяти 9, которая своим портом соединена с первым портом узла МК 3, который своими со второго по шестой портами соединен, соответственно, с портом узла МЧРВ 6, со входом индикатора 4, с первым портом узла БКПБ 8, с первым портом узла РЦ 5 и первым портом узла ДТ 2, который своими вторым и третьим портами соединен, соответственно, с нагрузкой 1 и со вторым портом узла РЦ и первым портом батареи 7, которая вторым портом соединена со вторым портом узла БКПБ 8, который выполнен с возможностью контроля напряжения на элементах батареи 7 и балансировки их токовой нагрузки, кроме того, узле МК 3 функционирует по программе, обеспечивающей возможность мониторинга тока, поступающего от батареи 7 в нагрузку 1 по данным, считываемым с узла ДТ 2, и фиксации в памяти 9 времени пассивации батареи Т, определяемой, как длительности наработки батареи 9 с разрядным током, уровень которого ниже номинального, при котором пассивация батареи 7 не происходит, инициализации процедуры активации батареи 7 по факту достижения времени Т порогового (Т)/ заданного значения, например, Т=24 часа, управления процедурой активации батареи 7 с нормированием времени действия и значения тока разряда/ активации батареи 7, задаваемых в соответствии со спецификацией/ рекомендациями производителя батареи 7.
off
off
off
Устройство (фиг.2) функционирует следующим образом. Работа этого устройства частично сходна с функционированием устройства-прототипа. Так, состояние (работоспособность) батареи 7 отображается с помощью индикатора 4, аналогично, как в прототипе. В исходном состоянии работает узел МЧРВ 6, ведущий отсчет времени T нахождения ТУСС, в котором установлена батарея 7, в состоянии выключено. При этом (при выключенной нагрузке 1) батарея 7 эксплуатируется в режиме с токовой нагрузкой, близкой к нулевому значению, то есть значение разрядного тока батареи равно I Время T фиксируется в памяти 9 по данным, считываемым с узла МЧРВ 6.
nom
micro
nom
micro
micro
пac
off
micro
порог
депас
депас
депас
депас
пас
депас
депас
После включения электропитания упомянутого ТУСС, ток, потребляемый нагрузкой 1, которой является электронная часть ТУСС, может принимать как номинальное значение I, так и минимальное, например, соответствующее режиму энергосбережения, при котором ток, фиксируемый узлом ДТ 2, становится равным I<I. Время T, как время работы батареи в режиме с токовой нагрузкой I, также фиксируется в памяти 9. По факту достижения времени T=T+T≥T, узлом МК 3 инициализируется процедура активации батареи с нормированием Т - времени действия и I - значения тока разряда/ активации батареи 9. Для этого, включается узел РЦ 5, с помощью которого осуществляется разряд батареи 7 током 1 в течении времени Т, которые установлены спецификацией/ рекомендациями производителя батареи (элементов батареи). Так, например, как известно из [Л7], для литиево-тионилхлоридных батарей типа ER14250 рекомендуется использовать следующие параметры их активации: при Т=3 месяца, I=80 мА и Т=15 сек. При проведении процедуры активации батареи 7 также осуществляется контроль ее работоспособности по уровню ее выходного напряжения. Например, считается, что если номинальное выходное напряжение элемента батареи 7 равно 3.6 В, то после выполняется его успешной активации оно должно быть >3В. После завершения активации батареи 7 на индикатор 4 выводится соответствующее сообщение, информирующее пользователя ТУСС о работоспособности батареи 7. Например, при использовании в качестве узла индикатора 4 двухцветного светодиода, то его свечение устанавливается зеленым, как признак работоспособной батареи 7, в противном случае - цвет свечения индикатора 4 устанавливается красным (батарея разряжена).
Таким образом, в данном техническом решении обеспечивается фиксация времени наработки батареи 7 в режимах ее эксплуатации, которые не препятствуют процессу пассивации батареи 7. Это позволяет более точно контролировать работоспособность батареи 7, вычислять периодичность выполнения ее активации, а также выполнять эту процедуру в точном соответствии с рекомендациями производителя батареи. В результате этого достигается минимизация расходов энергоресурса, используемого для активации батареи 7 (оптимизирована периодичность процедур активации), обеспечивается поддержание батареи 7 в состоянии готовности обеспечить нагрузку 1 требуемым разрядным током (своевременная депассивация), а также повышается достоверность контроля работоспособности батареи 7.
В предлагаемом устройстве обеспечивается следующее сочетание отличительных признаков и свойств.
В состав устройства дополнительно введены память и модуль часов реального времени (МЧРВ), который своим портом соединен с пятым портом узла БУ (МК), который шестым портом соединен с узлом памяти.
пас
Узел БУ выполнен в виде микроконтроллера (МК), функционирующего по программе, обеспечивающей возможность мониторинга тока, поступающего от батареи в нагрузку, по данным, считываемым с узла ДТ, и фиксации в памяти времени пассивации батареи Т, определяемого, как длительность работы (наработки) батареи с разрядным током, уровень которого ниже номинального, при котором пассивация батареи может беспрепятственно развиваться, снижая надежность и работоспособность батареи. Благодаря этому, достигается повышение точности определения периодичности проведения процедур депассивации ЛТХБ (батареи 7), что, в свою очередь обеспечивает как экономию энергоресурса батареи, используемого для ее активации, так и поддержание высокого уровня работоспособности батареи.
пас
порог
порог
Автоматического, без участия пользователя ТУСС, обслуживания батареи путем инициализации процедуры ее активации по факту достижения времени пассивации Т порогового (Т)/ заданного значения например, Т=сутки, и управления процедурой активации батареи с нормированием времени активации и тока активации батареи в соответствии со спецификацией/ рекомендациями производителя батареи.
Введение и использование указанных признаков и свойств позволяют существенно расширить функциональные возможности известного устройства, связанных с повышением качества обслуживания батареи на основе учета режимов ее эксплуатации в составе ТУСС. При этом, повышение качества обслуживания и контроля работоспособности батареи достигается на основе минимизации энергетических потерь, связанных с ее активацией, а также организации такого обслуживания, при котором сохраняется полная работоспособность батареи, как возможность поддержки токовой нагрузки, предусмотренной спецификацией ее производителя.
Введение дополнительных признаков и использование новых свойств позволяет в предлагаемом техническом решении достичь существенного повышения эффективности обслуживания, обеспечивающего повышение надежности контроля и уровня работоспособности батареи, а также снижения расхода энергоресурса, используемого для ее активации.
пас
пас
Техническим результатом, достигаемым в данном техническом решении, является снижение затрат энергоресурса батареи, используемого для ее активации, что обеспечивается за счет фиксации времени пассивации батареи Т и выполнения процедуры ее автоматической активации по факту достижения времени пассивации Т порогового значения. При этом, активация батареи осуществляется в режиме с нормированным воздействием на батарею по времени и значению тока разряда в соответствии с рекомендациями производителя батареи. То есть, при обслуживании батареи обеспечивается нормирование времени и тока ее активации в соответствии со спецификацией/ рекомендациями производителя батареи.
Повышение достоверности контроля работоспособности ЛТХБ обеспечивается за счет того, что в процессе обслуживания батареи осуществляется своевременная ее активации, в процессе которой тестируется работоспособность батареи, результаты которой отображаются на индикаторе.
Сочетание отличительных признаков и свойств, предлагаемого устройства активации и контроля работоспособности литиевой батареи из техники не известно, поэтому оно соответствует критерию новизны. При этом, для достижения максимального эффекта по расширению функциональных возможностей известного устройства, направленных на повышение эффективности обслуживания, с точки зрения обеспечения достоверности контроля и поддержания высокого уровня работоспособности батареи, а такжя снижения расхода ее ресурса на активацию, необходимо использовать всю совокупность отличительных признаков и свойств, указанных выше.
Обобщенный алгоритм функционирования предлагаемого устройства может быть представлен в следующем виде.
- Начало;
- Шаг-1. Инициализация: очистка памяти 9, установка исходного состояния узла МЧРВ;
депас
депас
- Шаг-2. Активация/ тестирование батареи 7: запуск узла МЧРВ 6, включение узла РЦ 5 и установка режима разряда батареи 7 током I в течении времени Т;
депас
- Шаг-3. Проверка: время Т- истекло? Если нет, то возврат к шагу 2, если да, то переход к шагу 4.
Шаг-4. Проверка: «Напряжение на батарее/ элементах батареи соответствуют норме?» Если да, то переход к шагу 5 (вывод - ОК). Если нет, то переход к шагу 6.
- Шаг-5. Индикация исправного состояния батареи 7 с помощью индикатора 4, переход к шагу 7.
- Шаг-6. Индикация неисправного состояния батареи 7 с помощью индикатора 4, переход к шагу 12;
пас
- Шаг-7. Активация узла ДТ 2, установка исходного состояния узла МЧРВ 6, запуск отсчета времен Т, переход к шагу 8.
nom
- Шаг-8. Проверка: ток нагрузки меньше I? - Если нет, то переход к шагу 9, если - да, то переход к шагу 10.
- Шаг-9. Фиксация в узле памяти 9 времени наработки батареи 7 по данным, считываемым с узла МЧРВ 6, остановка узла МЧРВ 6, возврат к шагу 8.
пас
- Шаг-10. Запись/ модификация данных, размещенных в узле памяти 9, о значении времени T, переход к шагу 11.
пас
порог
- Шаг-11. Время Т, достигло порогового значения Т? - Если да, то переход к шагу 2, если нет, то переход к шагу 8
-Шаг-12. Конец.
Узлы ДТ 2, индикатора 4, РЦ 5, батареи 7 и БКПБ 8 могут быть аналогичными соответствующим признакам прототипа и не требуют значительной доработки при реализации предлагаемого технического решения.
Узел МК 3 может быть реализован на основе РIС-контроллеров, известных из [Л8, Л9].
Узел МЧРВ 6 может быть реализован с использованием микросхем часов реального времени семейства MCP795WXX/BXX [Л10] производства компании Microchip. Эти изделия отличаются наличием встроенного SPI-интерфейса, энергонезависимой памяти и имеют низкую стоимость.
Узел памяти 9 может быть реализован с использованием микросхем HY27(U/S)SXX561M [Л11] - семейства энергонезависимой Flash памяти, построенной по NAND технологии. Эти изделия отличаются возможностью работы в широком диапазоне напряжений(3.3 В и 1.8 В), имеют миниатюрные размеры и низкое энергопотребление.
Для реализации узлов предлагаемого устройства с необходимыми признаками, свойствами и обеспечения функционирования узла МК 3 по требуемым алгоритмам, также могут быть использованы решения и программные процедуры, известные из авторских программ для ЭВМ [Л12-Л15] и авторских технических решений [Л16-Л20].
На основе приведенных данных можно заключить, что предлагаемая полезная модель устройства активации и контроля работоспособности литиевой батареи, за счет использования указанных выше отличительных признаков и свойств и реализации достигаемого технического результата, позволяет решить поставленную задачу, связанную с повышением качества обслуживания и контроля работоспособности батареи. Решение поставленной задачи достигается на основе существенного расширения функциональных возможностей известного устройства - прототипа, связанных с повышением качества обслуживания и контроля работоспособности батареи на основе учета режимов ее эксплуатации. При этом, повышение качества обслуживания и контроля работоспособности батареи достигается на основе контроля времени пассивации батареи в процессе ее эксплуатации в составе ТУСС, что позволяет вычислять периодичность проведения процедур активации батареи и выполнять их в автоматическом режиме. На основе этого достигается минимизация энергетических потерь, связанных с активацией, а также организация такого обслуживания, при котором сохраняется полная работоспособность батареи, как способность поддержки токовой нагрузки, предусмотренной спецификацией ее производителя.
Приведенные средства, с помощью которых возможно осуществление полезной модели, позволяют обеспечить ее промышленную применимость.
Основные узлы предлагаемой полезной модели устройства активации и контроля работоспособности литиевой батареи изготовлены, экспериментально испытаны и могут быть использованы при создании серийных образцов.
Производимые устройства могут быть использованы для обслуживания литиевых, преимущественно, литий-тионилхлоридных батарей (ЛТХБ), используемых, для обеспечения работы ТУСС, функционирующих в автономном режиме с электропитанием от ХИТ.
Разработанное авторами техническое решение обеспечивает повышение эффективности обслуживания и контроля работоспособности ЛТХБ в процессе ее эксплуатации в составе ТУСС. Это достигается на основе контроля уровня пассивации батареи и своевременной ее активации в автоматическом режиме.
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, 188
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»,
5. Пассивация химических источников тока,
6. Патент на полезную модель №83657 «Резервированный блок электроники для литий-ионной аккумуляторной батареи», дата публикации 10.06.2009 г.
7. Батареи и аккумуляторы компании ЕЕМВ. Год Журнал электронные компоненты №8/ 2010,
8. Обзор РIС-контроллеров,
9. Микроконтроллеры серии PIC18FX5XX с поддержкой шины USB2.0, http:// 18_2.htm
10. Микросхемы Real-Time Clock/Calendar, http://www.seminews.ru
11. Микросхема 256 Мб NAND Flash памяти HY27(U/S)SXX561M, http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/ Hynix/memory/ nand_flash/256M.htm
12. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Драйвер светоиндикаторного устройства», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ, №2011610487 от 13.11.2010 г.
13. 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.
14. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Менеджер сенсора», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ.
15. 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.
16. Войсковая часть 11135 (RU), Патент на изобретение №2289856 «Устройство индикации», зарегистрирован 20.12.2006 г.
17. 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.
18. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Патент на полезную модель №114226 «Устройство обслуживания аккумулятора и контроля его работоспособности», зарегистрирован от 10 марта 2012 г.
19. 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.
20. 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.