СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для контроля и заряда неограниченного количества типов аккумуляторных батарей, применяемых в переносных, подвижных и стационарных средствах связи и в других областях.
Известна система автоматического контроля и заряда аккумуляторной батареи, включающая контрольный шунт, источник постоянного тока, блок коммутации, устройство контроля емкости батареи и формирователь опорного напряжения. Преобразователь напряжение-частота, счетчик-делитель и счетчик-дешифратор последовательно соединены и подключены к контрольному шунту и устройству сравнения. (Патент России №2061963, МПК G01R 31/36).
К недостаткам данных устройств относится то, что они не могут быть использованы для заряда сильно разряженных батарей. При заряде-разряде аккумуляторных батарей данными устройствами необходимо проводить ручную коммутацию.
Наиболее известна система автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей, содержащая блок питания, блок управления зарядом-разрядом аккумуляторной батареи, схему управления режимом работы, узел принятия решений. В блоке управления зарядом-разрядом введен двухтактный усилитель мощности и применен источник питания для двухтактного усилителя мощности в виде следящего стабилизатора напряжения. Двухтактный усилитель мощности соединен с дифференциальным усилителем и с цифровым аналоговым преобразователем через измерительный и опорный резисторы с одной стороны, а с другой с аккумуляторной батарей. Следящий стабилизатор напряжения подключен к нормирующему усилителю, присоединенному к блоку компараторов аварийного состояния, а блок сохранения режимов соединен с центральным процессором. (Патент России №98071, МПК G01R 31/36 H01M 10/48)
Недостатком данной системы является то, что применение режима постоянного тока для ускоренного заряда батарей приводит к уменьшению емкости батарей до 60% от номинальной через несколько циклов разряд- заряд.
Технический результат: улучшение эксплуатационных характеристик аккумуляторных батарей за счет заряда аккумуляторных батарей до полной емкости, снижение трудоемкости заряда аккумуляторных батарей путем сокращения циклов заряда-разряда при восстановлении емкости после длительного ее хранения или при введении ее в эксплуатацию , расширение функциональных возможностей зарядного устройства путем обеспечения ускоренного заряда батарей ассиметричным переменным током управляемой частоты, скважности и амплитуды, автоматического контроля и заряда аккумуляторной батареи в соответствии с предварительно установленными параметрами аккумуляторной батареи или с параметрами заряда, хранящимися в микроконтроллерном устройстве аккумуляторной батареи, автоматизация заряда-разряда аккумуляторных батарей путем создания автоматизированных рабочих мест.
Это достигается тем, что система автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей, включающая блок управления заряда и разряда, блок зарядно-разрядный, блок управления и индикации, блок сохранения режимов, блок управления режимом работы, блок питания , применяет в качестве источника питания для двухтактного усилителя мощности управляемый стабилизатор напряжения, соединенный с цифроаналоговым преобразователем установки напряжения, связанным с центральным процессором, и в неё введены блок управления режимом ассиметричного тока, подключенный к блоку управления режимом работы и центральному процессору, блок интерфейса с микроконтроллерным устройством аккумуляторной батареи, при этом блок управления заряда и разряда снабжен узлом интерфейса с ПЭВМ.
Введение управляемого стабилизатора напряжения дает возможность заряжать аккумуляторные батареи литий-ионной химической системы.
На фигуре 1 представлена схема системы автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей.
Система автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей состоит из блока управления заряда и разряда 3 с центральным процессором 4, блоком памяти программ 5, блоком памяти параметров аккумуляторной батареи 6, узлом интерфейса с программно-электронно- вычислительной машиной (ПЭВМ)7, блока управления режимом работы 8, блока сохранения режимов при пропадании питания 9, блока управления и индикации 10, зарядно-разрядного блока 16, блока управления режимом ассиметричного тока 27, блока интерфейса с аккумуляторной батареей 26, блока питания 29. Аккумуляторная батарея 28 связана с зарядно-разрядным блоком 16, включающим двухтактный усилитель мощности 20 и дифференциальный усилитель 19, соединенные с введенным управляемым стабилизатором напряжения 17 и с другой стороны с нормирующим усилителем измерения тока 24, соединенным с центральным процессором 4, цифро-аналоговый преобразователь установки напряжения 18, опорный и измерительный резисторы 22, 23 нормирующий усилитель измерения напряжения АБ 25, блок интерфейса с микроконтроллерным устройством АБ 26. Центральный процессор 4 подключен к цифроаналоговому преобразователю установки тока 21, через блок управления режимом ассиметричного тока 27 к блоку управления режимом работы 8 с одной стороны , а с другой к блоку памяти программ 5, к блоку памяти параметров аккумуляторной батареи 6, к узлу интерфейса с ПЭВМ 7, а также к контроллеру 11 блока управления и индикации 10, который в свою очередь подключен к дешифратору 12, присоединенному к цифровому световому табло 13, устройству звуковой сигнализации 14, узлу органов управления 15. Блок питания 29 состоит из преобразователя 1 и источника питания 2.
Автоматическая система заряда и разряда батарей работает следующим образом:
Аккумуляторную батарею 28 подключают к системе с помощью адаптеров и кабелей, входящих в комплект поставки. Включают цифровое и световое табло 13, узел органов управления 15 и устройство звуковой сигнализации 14. устанавливают тип батареи, режим заряда номинальным, средним током батареи, производят пуск системы автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей.
Центральный процессор 4 осуществляет слежение за падающим напряжением на аккумуляторной батарее 28. Через блок управления и индикации 10 на цифровое световое табло 13 выводят текущее время разряда батареи и напряжение на батарее. Остаточную емкость батареи определяют по конечному времени её разряда. 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. С помощью блока управления ассиметричным током 27 подключается цифроаналоговый преобразователь установки тока 21 и блок управления заданным режимом работы 8.
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 28 определяют емкость батареи. При достижении напряжения окончания заряда на аккумуляторной батарее 28 центральный процессор останавливает заряд, включая световую и звуковую сигнализацию окончания заряда. Управление системой и контроль состояния системы осуществляется из программы автоматизированного рабочего места оператора при подключении системы к ПЭВМ через узел интерфейса 7. Программа автоматизированного рабочего места оператора допускает одновременное подключение и управление несколькими системами автоматического контроля и заряда аккумуляторных батарей.