СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И МОНИТОРИНГА БАТАРЕЙ АВТОНОМНОГО ПИТАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемая полезная модель относится к комплексным системам контроля параметров и диагностики аккумуляторных и неперезаряжаемых батарей подвижных и стационарных объектов.
Система предназначена для получения полной информации о текущем состоянии батарей автономного питания в процессе эксплуатации, принятия решения о целесообразности применения батарей до начала эксплуатации, точного прогнозирования времени автономной работы потребителей и более полного расходования ресурса батарей.
Известна автоматизированная система контроля и диагностики аккумуляторных батарей (RU 2283504, МПК G01R 31/36. опубл. 10.09.2006 г.), состоящая из ЭВМ, подключенной к внешней системе управления объектом; принтера, сигнального устройства, устройства контроля тока и напряжения аккумуляторной батареи, включающего блок обработки информации, датчик напряжения, датчик тока, эталонный источник напряжения; аккумуляторной батареи, подключенной через датчик тока к нагрузке и одновременно к зарядному устройству аккумуляторной батареи и включающей аккумуляторы; устройство контроля параметров аккумуляторов, установленных на каждой банке аккумуляторной батареи, датчиков уровня и температуры электролита, датчиков ЭДС аккумулятора, установленных в межэлектродное пространство банок аккумуляторов, и эталонных источников напряжения.
Система обеспечивает комплексную проверку всех аккумуляторов по напряжению на банке, выделенной части аккумуляторов по ЭДС, уровню и температуре электролита, по напряжению аккумуляторной батареи в целом, по току нагрузки и току заряда аккумуляторной батареи, расчет значений плотности электролита, сопротивления изоляции, емкости, времени до окончания разряда аккумуляторной батареи, прогноз остаточного ресурса и срока службы аккумуляторной батареи.
Однако недостатками указанной системы являются большой вес и габариты, не позволяющие компактно разместить блоки внутри батареи при ее производстве, невозможность работы с неперезаряжаемыми батареями, отсутствие возможности считывания информации о состоянии батареи бесконтактным способом и анализа данных для оптимизации процесса заряда, отсутствие внешнего устройства тестирования и считывания информации, автономного устройства считывания и отображения информации, узкий диапазон рабочих температур.
Известны системы контроля и диагностики батарей автономного питания телеметрической аппаратуры для бурения нефтяных скважин (http://www.swe.com/productliterature.aspx), (http://www.universalpsi.com), (США, Houston), в которых в батареи из литиевых неперезаряжаемых элементов интегрированы контроллеры, хранящие в памяти всю историю эксплуатации батареи, а передача информации от контроллера батареи в считывающее устройство производится по проводникам питания.
Общими недостатками этих систем является отсутствие анализа контроллером напряжения на каждом элементе батареи, невозможность использования систем для работы с аккумуляторными батареями, отсутствие возможности считывания информации из контроллера батареи бесконтактным способом, отсутствие внешнего устройства тестирования и считывания информации, ограниченный диапазон рабочих температур.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели, взятым за прототип, является система контроля и диагностики батарей автономного питания, выпускаемая производителем аккумуляторов и зарядных устройств для профессиональной видеоаппаратуры Anton/Bauer (Германия) (http://www.antonbauer.ru/handbook.html), http://www.antonbauer.ru/41-b-Und-IA-Batter.htm).
Основой цифрового аккумулятора Anton/Bauer является батарея из NiCd и NiMh малогабаритных герметичных элементов, в которую интегрирован контроллер, хранящий в памяти всю историю эксплуатации батареи и анализирующий напряжение на каждом элементе батареи. Зарядное устройство выполнено с возможностью анализа и принятия решения на основе информации о состоянии заряжаемой батареи, полученной непосредственно от его контроллера.
К существенным недостаткам прототипа следует отнести необходимость в использовании отдельных проводников и отдельных контактов разъема на корпусе аккумулятора для передачи информации от контроллера батареи, невозможность работы с неперезаряжаемыми батареями, отсутствие возможности считывания информации о состоянии батареи бесконтактным способом, отсутствие внешнего устройства тестирования и считывания информации, автономного устройства считывания и отображения информации, отсутствие возможности эксплуатации батареи в расширенном диапазоне рабочих температур, что снижает надежность работы.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание универсальной системы контроля и мониторинга батарей автономного питания, обладающей высокой надежностью и широкими функциональными возможностями, обеспечивающими оптимальное использование ресурса батареи неперезаряжаемых элементов и батарей аккумуляторных элементов, их оперативное тестирование и мониторинг.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей системы за счет обеспечения тестирования и мониторинга батарей аккумуляторных элементов и батарей неперезаряжаемых элементов, повышении их надежности за счет обеспечения защиты и контроля состояния каждого аккумуляторного элемента батарей и каждого неперезаряжаемого элемента батарей, оптимизации процесса заряда элементов аккумуляторной батареи.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемой системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные неперезаряжаемые элементы батареи, контроллер, блок измерения напряжения неперезаряжаемых элементов батареи, подключенный к неперезаряжаемым элементам батареи, датчик тока и блок защиты, включенные последовательно с батареей неперезаряжаемых элементов, таймер, выход которого подсоединен к одному из входов контроллера, блок приема-передачи, соединенный с одним из входов контроллера, между неперезаряжаемыми элементами батареи и датчиком тока включен в прямом направлении диод, параллельно каждому неперезаряжаемому элементу батареи включены в обратном направлении защитные диоды и система снабжена внешним устройством тестирования и считывания информации, внешним автономным устройством тестирования, считывания и отображения информации, внешним автономным устройством считывания и отображения информации.
Целесообразно в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные неперезаряжаемые элементы батареи, блок приема-передачи выполнять с возможностью передачи информации по проводам питания.
Предпочтительно в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные неперезаряжаемые элементы батареи, блок приема-передачи, выполнять с возможностью передачи информации по беспроводному каналу бесконтактным способом.
Оптимально в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные неперезаряжаемые элементы батареи, внешнее устройство тестирования и считывания информации, подключаемое к проводам питания, выполнять с возможностью контроля параметров неперезаряжаемых батарей и снабжать контроллером, блоком приема-передачи, соединенным с контроллером, блоком тестовой нагрузки, вход которого соединен с одним из выходов контроллера, блоком гальванической развязки, адаптером протокола, соединенным с контроллером и блоком питания системы.
Рекомендуется в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные неперезаряжаемые элементы батареи, внешнее автономное устройство тестирования, считывания и отображения информации, подключаемое к проводам питания, снабжать контроллером, блоком приема-передачи, блоком тестовой нагрузки, блоком ввода и таймером, выходы которых соединены с соответствующими входами контроллера, а к выходу контроллера подключать блок памяти и блок отображения информации.
Рационально в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные неперезаряжаемые элементы батареи, внешнее автономное устройство считывания и отображения информации снабжать контроллером, блоком беспроводного приема-передачи, блоком ввода и таймером, выходы которых соединены с соответствующими входами контроллера, а к выходу контроллера подключать блок памяти и блок отображения информации.
Указанный технический результат достигается также тем, что предлагаемая система контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащая установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные аккумуляторные элементы батареи, контроллер, блок измерения напряжения элементов батареи, подключенный к аккумуляторным элементам батареи датчик тока и блок защиты, включенные последовательно с батареей аккумуляторных элементов, таймер, блок приема-передачи, выходы которых соединены с соответствующими входами контроллера, и внешнее зарядно-разрядное устройство, снабжена внешним устройством тестирования и считывания информации, внешним автономным устройством тестирования, считывания и отображения информации, внешним автономным устройством считывания и отображения информации.
Целесообразно в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные аккумуляторные элементы батареи, блок приема-передачи выполнять с возможностью передачи информации по проводам питания.
Оптимально в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные аккумуляторные элементы батареи, блок приема-передачи выполнять с возможностью передачи сигнала по беспроводному каналу бесконтактным способом.
Рационально в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные аккумуляторные элементы батареи, внешнее устройство тестирования и считывания информации выполнять с возможностью контроля параметров батарей аккумуляторных элементов и снабжать контроллером, блоком приема-передачи, соединенным с контроллером, блоком тестовой нагрузки, вход которого соединен с одним из выходов контроллера, блоком гальванической развязки, адаптером протокола, соединенным с контроллером и блоком питания системы.
Рекомендуется в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные аккумуляторные элементы батареи, внешнее автономное устройство тестирования, считывания и отображения информации снабжать контроллером, блоком приема-передачи, блоком тестовой нагрузки, блоком ввода и таймером, выходы которых соединены с соответствующими входами контроллера, а к выходу контроллера подключать блок памяти и блок отображения информации.
Целесообразно в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные аккумуляторные элементы батареи, внешнее автономное устройство считывания и отображения информации снабжать контроллером, блоком беспроводного приема-передачи, блоком ввода и таймером, выходы которых соединены с соответствующими входами контроллера, а к выходам контроллера подключать блок памяти и блок отображения информации.
Рационально в системе контроля и мониторинга батарей автономного питания, содержащей установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные аккумуляторные элементы батареи, зарядно-разрядное устройство снабжать блоком измерения напряжения, блоком приема-передачи, источником тока и напряжения, блоком тестовой нагрузки, входы которых подключены к клеммам батареи, а выходы соединены с соответствующими входами контроллера, к другим входам контроллера подключены входы таймера, блока ввода, блока памяти, устройства отображения информации и блока гальванической развязки, соединенного с входом адаптера протокола и с внешним вычислительным средством.
Высокая надежность системы контроля и мониторинга батарей автономного питания достигается тем, что на выходе батареи неперезаряжаемых элементов и батареи аккумуляторных элементов установлены встроенные блоки защиты, предохраняющие их от коротких замыканий и перегрузок, последовательно, между батареей неперезаряжяемых элементов и блоком защиты включен в прямом направлении диод, который предназначен для защиты батареи неперезаряжаемых элементов от возможных зарядных токов, обусловленных действием внешней цепи, а параллельно каждому неперезаряжаемому элементу батареи включены в обратном направлении диоды, защищающие батарею неперезаряжаемых элементов от возможной переполюсовки, тем, что обеспечивается снижение энергопотребление зарядно-разрядного устройства, поскольку в качестве тестовой нагрузки в нем используется блок питания, от которого, в свою очередь, запитаны все блоки зарядно-разрядного устройства, а также тем, что обеспечено расширение температурного диапазона путем применения неперезаряжаемых элементов батареи, аккумуляторных элементов батареи, компонентов и материалов корпуса с широким диапазоном рабочих температур.
Широкие функциональные возможности обеспечиваются тем, что контроллер с функциями регистрации параметров батареи в процессе эксплуатации и анализа данных и принятия решений, автономное устройство считывания и отображения информации и устройство тестирования и считывания информации выполнены с возможностью контроля параметров как батарей аккумуляторных элементов, так и батарей неперезаряжаемых элементов, тем, что система снабжена внешним устройством тестирования, считывания и отображения информации, автономным устройством считывания и отображения информации, а приемно-передающее устройство выполнено с возможностью передачи сигнала по беспроводному каналу бесконтактным способом, что обеспечивает достоверный и оперативный контроль состояния батарей, их параметров и ресурса.
Оптимальное формирование и использование ресурса батареи аккумуляторных элементов достигается тем, внешнее зарядно-разрядное устройство выполнено с возможностью анализа информации о состоянии батареи аккумуляторных элементов и снабжено блоком тестовой нагрузки, блоком приема-передачи, блоком измерения напряжений, источником тока и напряжения, процессором, блоком памяти, устройством отображения и адаптером протокола.
Оперативное тестирование и мониторинг батарей неперезаряжаемых элементов и батарей аккумуляторных элементов обеспечиваются применением внешнего устройства тестирования и считывания информации, внешнего автономного устройства тестирования и отображения информации и внешнего автономного устройства считывания и отображения информации.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где представлены
на фиг.1 - структурная схема батареи аккумуляторных элементов автономного питания с передачей информации по проводникам питания;
на фиг.2 - структурная схема батареи неперезаряжаемых элементов автономного питания с передачей информации по проводникам питания;
на фиг.3 - структурная схема батареи неперезаряжаемых элементов автономного питания с передачей информации по беспроводному каналу бесконтактным способом;
на фиг.4 - структурная схема внешнего устройства тестирования и считывания информации;
на фиг.5 - структурная схема внешнего автономного устройства тестирования, считывания и отображения информации;
на фиг.6 - структурная схема внешнего автономного устройства считывания и отображения информации;
на фиг.7 - структурная схема внешнего зарядно-разрядного устройства.
Система контроля и мониторинга батарей автономного питания в варианте реализации с батареей аккумуляторных элементов автономного питания содержит (фиг.1) установленные в корпусе батареи автономного питания последовательно включенные аккумуляторные элементы 1, контроллер 2, блок измерения напряжения аккумуляторных элементов батареи 3, подключенный к аккумуляторным элементам батареи 1, датчик тока 4 и блок защиты 9, включенные последовательно между клеммами батареи аккумуляторных элементов 1 и проводами 7, таймер 5, выход которого подключен к одному из входов контроллера 2, блок приема-передачи 6, выполненный с возможностью передачи информации по проводам 7, соединенный с одним из входов контроллера 2. Контроллер 2 выполнен с возможностью регистрации параметров батареи в процессе эксплуатации, анализа данных, принятия решений, хранит информацию о работе аккумуляторной батареи с момента ее производства и использует данную информацию для принятия решения о целесообразности применения батареи аккумуляторных элементов 1 до начала эксплуатации и формирования точного прогноза о длительности потребления энергии от нее.
В варианте реализации с батареей неперезаряжаемых элементов система контроля и мониторинга батарей автономного питания (фиг.2) в отличие от первого варианта содержит между одной из клемм батареи последовательно соединенных неперезяряжаемых элементов 1 и датчиком тока 4 включенный в прямом направлении диод 10, который предназначен для защиты от возможных зарядных токов, обусловленных действием внешней цепи, а параллельно каждому неперезаряжаемому элементу 1 батареи включены в обратном направлении диоды 11, защищающие батарею от возможной переполюсовки.
Система контроля и мониторинга батарей автономного питания с передачей информации по беспроводному каналу бесконтактным способом показана на примере батареи неперезаряжаемых элементов (фиг.3), где при помощи блока приема-передачи, выполненному с возможностью передачи информации по беспроводному каналу бесконтактным способом 12, вход которого подключен к соответствующему выходу контроллера 2 с использованием стандартного протокола (например, RFID) и стандартного считывающего оборудования (на чертеже не показано) осуществляется считывание и передача информации о состоянии неперезаряжаемых элементов 1 батареи автономного питания на вычислительное устройство (на чертеже не показано) для дальнейшей обработки, отображения и регистрации. Для этого считывающее оборудование приближается к батарее с встроенными блоками системы на расстояние нескольких сантиметров.
Для тестирования батарей аккумуляторных элементов и батарей с неперезаряжаемыми элементами система снабжена внешним устройством тестирования и считывания информации (фиг.4), содержащим контроллер 16, блок приема-передачи 13, соединенный с контроллером 16, блок тестовой нагрузки 14, вход которого соединен с одним из выходов контроллера 16, блок гальванической развязки 15, адаптер протокола 17, соединенный с контроллером 16, блок питания системы 18 и разъем 19. Полученная в результате тестирования информация передается от контроллера 16 через адаптер протокола 17, разъем 19 на вычислительное устройство (на чертеже не показано) для дальнейшей обработки, отображения и регистрации.
Оперативное тестирование батарей аккумуляторных элементов и батарей с неперезаряжаемыми элементами без использования внешних вычислительных средств осуществляется внешним автономным устройством тестирования, считывания и отображения информации (фиг.5), содержащим блок приема-передачи 20, блок тестовой нагрузки 21 и таймер 22, выходы которых подключены к соответствующим входам контроллера 23, соединенного с блоком ввода 24, блоком отображения информации 25 и блоком памяти 26. Питание устройства обеспечивается автономным источником 27 (соединения с блоками устройства на чертеже не показаны).
Оперативный контроль состояния батарей аккумуляторных элементов и батарей с неперезаряжаемыми элементами с передачей информации по беспроводному каналу бесконтактным способом производится при помощи автономного устройства считывания и отображения информации (фиг.6), содержащего блок приема-передачи 28 по беспроводному каналу, таймер 29, блок ввода 30, выходы которых соединены с соответствующими входами контроллера 31, соединенного с входами блока памяти 32 и блоком отображения 33. Питание блоков устройства считывания и отображения осуществляется от автономного источника питания 34 (соединения с блоками устройства не показаны).
Зарядно-разрядное устройство (фиг.7) выполнено с возможностью измерения емкости, оценки состояния батареи аккумуляторных элементов, контроля заряда и разряда в соответствии с различными критериями и содержит блок измерения напряжения 35, блок приема-передачи 36, источник тока и напряжения 37, блок тестовой нагрузки 38, входы которых подключены к клеммам батареи, а выходы соединены с соответствующими входами контроллера 39. К другим входам контроллера 39 подключены входы таймера 40, блока ввода 41, блока памяти 42, устройства отображения информации 43 и блока гальванической развязки 44, соединенного с входом адаптера протокола 45 и далее с внешним вычислительным средством 47. К выходу блока тестовой нагрузки 38 подключен блок питания системы 46.
Работает система контроля и мониторинга батарей автономного питания следующим образом.
В варианте реализации системы с батареей аккумуляторных элементов и передачей информации по проводам питания (фиг.1) напряжения на всех последовательно соединенных аккумуляторных элементах 1 батареи, контролируются блоком измерения напряжения аккумуляторных элементов батареи 3, одновременно датчик тока 4 осуществляет контроль потребляемого тока. Результаты измерений передаются на вход контроллера 2. Блок питания 8 системы преобразует напряжение от крайних контактов всей батареи аккумуляторных элементов в ряд напряжений, необходимых для питания каждого блока контроллера 2. Блок защиты 9 может управляться контроллером 2 (активная защита) или может выполняться в виде плавкого предохранителя (пассивная защита). Метод защиты определяется техническими условиями на конкретное изделие. В контроллере 2 происходит обработка всей информации, расчет текущей емкости батареи аккумуляторных элементов, хранение программного кода, расчетных и статических данных. При внешнем запросе блок приема-передачи 6 производит передачу данных из контроллера 2 по проводам питания 7, в дальнейшем эти данные принимаются подключенным стандартным устройством считывания информации (на рисунках не показано). Если устройство считывания информации не подключено, то блок приема-передачи 6 находится в режиме ожидания.
При эксплуатации батарей аккумуляторных элементов наиболее важным является прогнозирование работоспособности и необходимости обслуживания. В большинстве случаев информация о значении напряжения на каждом аккумуляторном элементе батареи и значение остаточной емкости являются наиболее информативными для объективного прогнозирования. Кроме этого, передается:
- статическая информация (наименование изделия, серийный номер, дата производства, паспортная емкость);
- расчетные и сохраненные данные (остаточная зарядная емкость, емкость, отданная в последнем полном цикле разряда, емкость, отданная с момента окончания последнего заряда или подзаряда, минимальная температура за все время эксплуатации, максимальная температура за все время эксплуатации, количество циклов разряда, произведенное батареей в заданных диапазонах температур);
- текущие измеряемые параметры (общее напряжение на батарее аккумуляторных элементов, напряжение на каждом аккумуляторном элементе батареи, ток нагрузки, температура).
В варианте реализации системы контроля и мониторинга батарей автономного питания с неперезаряжаемыми элементами (фиг.2) схема дополняется включенным в прямом направлении диодом 10, защищающим батарею от возможных зарядных токов, обусловленных действием внешней цепи. При возникновении со стороны внешней цепи обратного напряжения диод 10 запирается, что исключает подачу обратного напряжения на неперезаряжаемые элементы 1 батареи. Диоды 11 исключают переполюсовку и разряд элементов батареи до напряжения ниже 0 В, что необходимо для обеспечения взрывозащиты.
При этом наряду со значением остаточной емкости батареи неперезаряжаемых элементов передается:
- статическая информация (наименование изделия, серийный номер, дата производства, паспортная емкость);
- расчетные и сохраненные данные (расчетная остаточная емкость, емкость, отданная в нагрузку, время работы на разряд, минимальная температура за все время эксплуатации, максимальная температура за все время эксплуатации);
- текущие измеряемые параметры (напряжение на батарее неперезаряжаемых элементов, напряжение на каждом неперезаряжаемом элементе батареи, ток нагрузки, температура).
В системе с передачей информации по беспроводному каналу бесконтактным способом (фиг.3) передача информации осуществляется при помощи блока беспроводного приема-передачи 12 с использованием стандартного протокола (например, RFID) по запросу внешнего устройства.
Определение состояния параметров и ресурса батарей аккумуляторных элементов и батарей неперезаряжаемых элементов осуществляется внешними устройствами тестирования, считывания и отображения информации, автономным устройством тестирования, считывания и отображения информации и автономным устройством считывания и отображения информации.
В устройстве тестирования, считывания и отображения информации (фиг.4) через адаптер протокола 17 происходит двусторонний обмен данными между внешним вычислительным устройством и контроллером 16, который получает и принимает данные от блока приема-передачи 13 через блок гальванической развязки 15, необходимый для защиты информационных цепей блоков устройства. Блок тестовой нагрузки 14 представляет собой блок мощных резисторов, охлаждаемых вентилятором. По команде внешнего вычислительного устройства контроллер 16 включает блок тестовой нагрузки 14 и подключенная к входным клеммам батарея аккумуляторных элементов или батарея неперезаряжаемых элементов начинает разряжаться через резистивную нагрузку. При этом блок приема-передачи 13 принимает данные о текущем состоянии подключенной к клеммам батареи аккумуляторных элементов или батареи неперезаряжаемых элементов и передает их в контроллер 16. Таким образом осуществляется тестирование батареи аккумуляторных элементов или батареи неперезаряжаемых элементов под нагрузкой. Если программа не предусматривает выполнение данной процедуры, то блок тестовой нагрузки 14 не подключается, а контроллер 16 передает далее только информацию о их текущем состоянии.
Автономное устройство тестирования, считывания и отображения информации (фиг.5), в отличие от устройства тестирования, считывания и отображения информации (фиг.4), является самостоятельным автономным устройством и питается от автономного источника питания 27, которым может являться блок стандартных батареек или аккумуляторов. Блок приема-передачи 20 принимает информацию от подключенной батареи аккумуляторных элементов или батареи неперезаряжаемых элементов и передает ее в контроллер 23, который при необходимости кратковременно подключает блок тестовой нагрузки 21, представляющий собой резистивную нагрузку небольшой мощности без вентилятора и служит для кратковременной разрядки батареи аккумуляторных элементов или батареи неперезаряжаемых элементов для определения основных показателей работоспособности. Информация данных тестов и остальная информация из контроллера батареи аккумуляторных элементов или батареи неперезаряжаемых элементов обрабатывается контроллером 23 и выводится на блок отображения информации 25. С помощью блока ввода 24 производится навигация по блокам информации на экране блока отображения информации 25 и вводятся базовые настройки автономного устройства тестирования, считывания и отображения информации. Во встроенном блоке памяти 26 может храниться информация о последних измерениях, которую при необходимости можно просматривать.
Автономное устройство считывания и отображения информации (фиг.6) функционирует как автономное устройство тестирования, считывания и отображения информации (фиг.5) за исключением того, что в нем отсутствует блок тестовой нагрузки, т.к. отсутствует физическое соединение с контактами питания батареи; передача информации осуществляется по радиоканалу посредством блока беспроводного приема-передачи 28.
Структурная схема зарядно-разрядного устройства (фиг.7) имеет следующие особенности.
Наличие блока приема-передачи 36 позволяет по проводникам питания получать информацию из контроллера батареи аккумуляторных элементов, что позволяет в значительной степени повысить качество заряда и обслуживания. Полезный объем получаемой информации можно условно разделить на два блока. В первый блок входят данные об истории эксплуатации батареи аккумуляторных элементов и ее текущем состоянии. На основе этих данных контроллер 39 однозначно прогнозирует степень износа и выбирает оптимальные режимы заряда и разряда батареи аккумуляторных элементов. Второй блок содержит данные, получаемые в реальном режиме времени в процессе заряда или разряда. Важной информацией являются значения напряжений на каждом элементе аккумуляторной батареи 1, которые являются основой для управления протеканием всех процессов в соответствии с заданными критериями.
Зарядно-разрядное устройство обеспечивает высокую надежность в жестких климатических условиях на буровых, месторождениях нефти и газа и т.д. Реализация обязательной функции разряда батарей аккумуляторных элементов требует эффективной системы вентиляции для нагрузочных элементов, на которых выделяется энергия. Как правило, это влечет за собой снижение герметичности и общей надежности устройства. В данной реализации зарядно-разрядного устройства блоком тестовой нагрузки является блок питания системы 46, от которого, в свою очередь, питаются все блоки зарядно-разрядного устройства. Это позволяет снизить энергопотребление, сделать устройство менее энергозависимым, т.к. во время разряда аккумуляторных элементов 1 батареи зарядно-разрядное устройство можно отключить от сети, отказаться от принудительной вентиляции разрядной нагрузки и, соответственно, выполнить корпус устройства герметичным и надежным.
Зарядно-разрядное устройство может работать как автономно, так и совместно с вычислительными устройствами, передавая в них информацию и получая команды управления. Если к зарядно-разрядному устройству подключена батарея неперезаряжаемых элементов, то выдается сообщение о невозможности заряда данной батареи, но на экране устройства отображения 43 имеется возможность отобразить данные о ее состоянии. Кроме этого, зарядно-разрядное устройство может производить снятие сульфатации батарей литиевых аккумуляторных элементов перед эксплуатацией, подключая нагрузку определенной величины в соответствии с емкостью.
Предлагаемая полезная модель позволяет создать универсальную систему контроля и мониторинга батарей аккумуляторных элементов и батарей неперезаряжаемых элементов автономного питания, обладающую высокой надежностью и широкими функциональными возможностями, обеспечивающую оптимальное использование ресурса, их оперативное тестирование и мониторинг.