АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЗАРЯДА И ТРЕНИРОВКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ "ПРИЗМА"
COMPUTER-AIDED SOFTWARE-HARDWARE COMPLEX TO CHARGE AND CONDITION "PRISMA" STORAGE BATTERIES (SB)

Изобретение относится к устройствам для обслуживания и поддержания в рабочем состоянии электрических батарей, в частности аккумуляторных батарей, а именно: свинцовых стартерных аккумуляторных батарей, емкостью до 200 А/час.
Известен комплекс заряда и тренировки аккумуляторных батарей, содержащий стол с ячейками для аккумуляторных батарей (АБ), снабженных контактами для подключения к источнику питания, и аккумуляторные батареи. Стол состоит из металлической рамы на ножках, а столешница выполнена в виде рольганга, состоящего из независимых секций по числу АБ, каждая секция рольганга установлена в раме на соответствующий поддон, кроме того, стеллаж снабжен боковыми и задней стенками, которые объединены крышкой из прозрачного материала с образованием замкнутого объема, откидывающейся к задней стенке, и воздуховодом для подключения к вытяжному вентилятору, установленному под рольгангами. Кроме того, комплекс содержит общий источник питания, вольтметр, подключенный к его выходу; зарядные ячейки подключены параллельно источнику питания; переключатели «заряд - разряд», включенные последовательно с батареями; нагрузочный реостат; амперметр; предохранители. Комплекс позволяет через переключатели «заряд - разряд», которые переключают вручную, выполнять заряд АБ при постоянной величине зарядного тока, а также проводить контрольно-тренировочный цикл (тренировку аккумуляторной батареи) посредством поочередного заряда, разряда и заряда АБ. В известном комплексе заряд АБ начинается сразу после ее подключения к источнику питания и прекращается сразу же после ее отключения. Величина требуемого напряжения поддерживается по вольтметру. Величина зарядного тока устанавливается по амперметру в начале заряда АБ посредством нагрузочного реостата («Свинцовые стартерные аккумуляторные батареи» / Руководство/ утв. зам. начальника Главного бронетанкового управления и зам. начальника Автотракторного управления, М.: Воениздат Мин. обороны СССР, 1983 г. рис.41, с.51; рис.42 с.52).
Основной недостаток известного комплекса, прежде всего, состоит в отсутствии индикации результатов контроля состояния АБ, а также в отсутствии средств контроля непосредственно в стеллаже, а именно: датчиков напряжения и датчиков температуры электролита, что снижает оперативность контроля процесса заряда/разряда АБ, а следовательно, ухудшает условия заряда/разряда АБ и снижает срок их службы. Кроме того, известный комплекс выполнен с возможностью ручного управления процессом заряда/разряда АБ, что не позволяет оперативно реагировать на изменения в режиме процесса заряда/разряда АБ, а также вносит в процесс заряда/разряда субъективный фактор и, следовательно, ухудшает условия процесса заряда/разряда и снижает срок службы АБ, и, кроме того, снижает безопасность работы, так как создает условия для нарушения режима заряда/разряда АБ. При этом, поскольку воздуховод для подключения к вытяжному вентилятору установлен под рольгангами, то в результате при вскипании электролита в воздуховод попадают только тяжелые пары, а водородная составляющая остается вверху под крышкой стеллажа. Это также повышает опасность работы со стеллажом.
Таким образом, недостатком известного комплекса является невозможность автоматического контроля состояния АБ как в целом, так и отдельных аккумуляторов АБ в процессе заряда и разряда, невозможность автоматического управления процессом заряда и разряда, а также снижение безопасности работы с комплексом.
Наиболее близким к предлагаемому является автоматизированный аппаратный программно-электромеханический комплекс заряда и тренировки аккумуляторных батарей, содержащий источники питания по числу АБ, стеллаж с ячейками для аккумуляторных батарей (АБ), которые снабжены контактами для подключения к источнику питания, аккумуляторные батареи, датчик напряжения, установленный с возможностью поочередного измерения напряжения на клеммах АБ, разрядные цепи и программно-электромеханическое устройство управления зарядом/разрядом АБ, включающее в себя программно-задающее устройство и электромеханическое устройство (а.с. СССР №729701, Н01М 10/48, 25.04.80).
Недостаток известного комплекса состоит, прежде всего, в том, что он не позволяет производить операции заряда и тренировки электролитных АБ. Это объясняется тем, что в стеллаже комплекса отсутствует система вентиляции, необходимая при заряде электролитных аккумуляторов, в которых электролит при перегреве выделяет ядовитые пары. Кроме того, в известном комплексе не предусмотрена возможность измерения температуры электролита для предотвращения его перегрева, а также возможность измерения и контроля напряжения на отдельных аккумуляторах батареи, что также необходимо при заряде электролитных аккумуляторов. При этом поочередное измерение напряжения на АБ посредством электромеханического управления процессом заряда/разряда, а также сама поочередность измерения напряжения на АБ создает условия для перезаряда АБ и возникновения других нежелательных ситуаций из-за возникающей при этом временной задержки, что ухудшает условия заряда/разряда АБ и снижает срок их службы. Кроме того, выполнение известного комплекса с программно-электромеханическим управлением процессом заряда/разряда АБ ухудшает условия заряда/разряда АБ из-за наличия переходных контактов электромеханической части, коммутационных проводов, релейных шаговых коммутируемых элементов, так как в этом случае необходимый контроль процесса заряда/разряда АБ происходит с временной задержкой. Последнее также обуславливает возможность перезаряда АБ и возникновения других нежелательных ситуаций, что не только ухудшает условия заряда/разряда АБ, но и повышает опасность работы с комплексом из-за возможности аварийных ситуаций с АБ из-за несоблюдения режима заряда/разряда. Кроме того, в известном комплексе работа программно-задающего устройства строго регламентирована заложенным в него программным продуктом, что не допускает участия оператора, т.е. исключает возможность работы в диалоговом режиме: оператор - программно-задающее устройство, а следовательно, не позволяет изменять порядок контроля АБ, производить выборочный контроль в реальном масштабе времени процесса заряда/разряда АБ, а также исключает возможность постоянного в реальном масштабе времени мониторинга процесса обслуживания АБ. В результате снижается оперативность и информативность системы контроля, а следовательно, ухудшаются условия заряда/разряда АБ и снижается срок их службы. Кроме того, возможность управления зарядом/разрядом АБ только в программно-заданные временные точки требует точного расчета времени для исключения перезаряда АБ и возникновения других нежелательных ситуаций, что в принципе невозможно при использовании электромеханической системы управления. При этом, поскольку в известном устройстве используется заряд АБ изменяемым во времени током при постоянном напряжении, а управление системой осуществляется программно в режиме, не предусматривающем наличие диалогового режима, то для исключения аварийных ситуаций требуется тщательный подбор АБ по степени исходной разряженности АБ для получения одинаковых начальных условий для установки зарядного тока и дальнейшего контроля заряда/разряда, что усложняет работу с известным комплексом и ухудшает условия заряда АБ.
Таким образом, выявленный в процессе патентного поиска наиболее близкий к предлагаемому комплекс для заряда и тренировки аккумуляторных батарей при осуществлении не позволяет достичь технического результата, заключающегося в возможности выполнения операций заряда и тренировки электролитных АБ, в возможности программного управления процессом заряда/разряда АБ, в улучшении условий заряда АБ и в повышении безопасности работы.
Заявленное изобретение решает задачу создания автоматизированного программно-аппаратного комплекса для заряда и тренировки аккумуляторных батарей, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в возможности выполнения операций заряда и тренировки электролитных АБ, в возможности программного управления процессом заряда/разряда АБ, в улучшении условий заряда АБ и в повышении безопасности работы.
Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в автоматизированном программно-аппаратном комплексе для заряда и тренировки аккумуляторных батарей «Призма», содержащем источники питания по числу АБ, стеллаж с ячейками для аккумуляторных батарей (АБ), снабженными контактами для подключения к источнику питания, аккумуляторные батареи, разрядные цепи и программное устройство управления зарядом/разрядом АБ, новым является то, что источники питания выполнены импульсными программно-управляемыми, а разрядные цепи выполнены в виде блока разрядных резисторов, стеллаж выполнен в виде стола, который состоит из металлической рамы на ножках, которая заземлена, со столешницей, выполненной в виде рольганга, состоящего из независимых секций по числу АБ, при этом каждая секция рольганга установлена в раме на соответствующий поддон, кроме того, стеллаж снабжен боковыми и задней стенками, которые объединены крышкой с образованием замкнутого объема, откидывающейся к задней стенке, причем боковые стенки и крышка выполнены из прозрачного материала; кроме того, стеллаж снабжен воздуховодом для подключения к вытяжному вентилятору, который закреплен снаружи задней стенки, при этом воздуховод сообщен с верхней частью внутреннего пространства замкнутого объема и с пространством под рольгангами, кроме того, в стеллаж введены программно-управляемые измерительные адаптеры по числу гнезд для АБ, которые размещены на задней стенке стеллажа над уровнем закрытой крышки, выходы адаптеров снабжены кабелями для подключения к интерфейсу, при этом каждый измерительный адаптер снабжен панелью индикации, отображающей состояние АБ: включение; заряд; разряд; блокировка; шкала уровня заряда АБ; работа; наличие связи по сети управления зарядом/разрядом; кроме того, по числу гнезд для АБ в стеллаж введены датчики напряжения и датчики температуры электролита, выходы которых подключены к входам соответствующих адаптеров, причем датчики напряжения установлены с возможностью измерения напряжения как на АБ, так и на отдельных аккумуляторах АБ, а датчики температуры электролита установлены в каждой АБ в среднем аккумуляторе в отверстие для заливки электролита, при этом входы-выходы источников питания, входы-выходы измерительного адаптера и блока разрядных резисторов через интерфейс соединены с программным устройством управления зарядом/разрядом АБ, которое состоит из системного контроллера и персональной электронной вычислительной машины (ПЭВМ), при этом в каждом модуле выход источника питания и выход блока разрядных резисторов соединены и подключены к входу соответствующей АБ. Кроме того, блок разрядных резисторов содержит n резисторов, где n=2, 3,…, и выполнен с возможностью их программного соединения в различной конфигурации, а источник питания выполнен многоканальным с возможностью программного выбора канала.
Технический результат достигается следующим образом.
Наличие стола с ячейками для аккумуляторных батарей (АБ), снабженных контактами для подключения к источнику питания, обеспечивает возможность подключения АБ к источнику питания и возможность установки контролирующего оборудования индивидуально для каждой АБ, что обеспечивает возможность выполнения заряда/разряда АБ. Поскольку стол состоит из металлической рамы на ножках, то обеспечивается жесткость и надежность конструкции, которая выдерживает большие нагрузки. Кроме того, выполнение рамы металлической позволяет выполнить заземление стола, что исключает попадание под напряжение обслуживающего персонала. Все это повышает безопасность работы со стеллажом.
Выполнение столешницы в виде рольганга, состоящего из независимых секций по числу АБ, позволяет легко как установить тяжелую АБ в ячейку, так и вынуть из нее, что снижает опасность работы со стеллажом.
Поскольку каждая секция рольганга установлена в раме на соответствующий поддон, электролит, выбрызгиваемый при вскипании, стекает в поддон, что снижает опасность работы со стеллажом. При этом благодаря тому, что стеллаж снабжен выполненными из прозрачного материала боковыми и задней стенками, которые объединены крышкой с образованием замкнутого объема, также обеспечивается безопасность работы со стеллажом, так как обеспечивается возможность визуального контроля за процессом заряда/разряда, обеспечивается защита обслуживающего персонала от разбрызгиваемого при вскипании электролита и выделяемых при этом ядовитых паров. Кроме того, выполнение боковых стенок и крышки из прозрачного материала обеспечивает возможность визуального контроля за процессом заряда/разряда по контролирующим приборам, что также повышает безопасность работы со стеллажом и обеспечивает возможность оперативного контроля процесса заряда/разряда АБ. Последнее улучшает условия заряда АБ, обеспечивает щадящий режим заряда и, тем самым, продлевает срок службы АБ.
Выполнение крышки откидывающейся к задней стенке обеспечивает свободное пространство перед АБ и свободный доступ к АБ, что повышает безопасность работы со стеллажом.
Воздуховод для подключения к вытяжному вентилятору обеспечивает вытяжку ядовитых паров из замкнутого объема стеллажа при закрытой крышке. Благодаря тому, что воздуховод для подключения к вытяжному вентилятору закреплен снаружи задней стенки стеллажа, обеспечивается свободный доступ для визуального осмотра и ремонта, что повышает безопасность работы со стеллажом. Благодаря тому, что воздуховод сообщен с верхней частью внутреннего замкнутого объема под крышкой стеллажа и с пространством под рольгангами, при вскипании электролита в воздуховод попадают как тяжелые кислотные пары, скапливающиеся под рольгангами, так и водородная составляющая, которая скапливается вверху замкнутого объема под крышкой стеллажа, что повышает безопасность работы со стеллажом.
Выполнение программного устройства управления зарядом/разрядом АБ из системного контроллера и персональной электронной вычислительной машины (ПЭВМ), а также введение в стеллаж программно-управляемых измерительных адаптеров, выходы которых выполнены с возможностью подключения к интерфейсу, обеспечивает возможность программного управления процессом заряда/разряда АБ. В результате это позволяет выполнять заряд/разряд АБ программно, что дает возможность контроля режима заряда/разряда АБ как в программно-заданные временные точки, так и выборочно по усмотрению оператора, т.е. возможность постоянного мониторинга процесса заряда/разряда АБ, ее отдельных аккумуляторов. При этом расширяется объем информации, позволяющий принимать оперативные решения для исключения перезаряда АБ и возникновения других нежелательных ситуаций. Это обеспечивает щадящий режим обслуживания АБ и продлевает срок ее службы.
Введение датчиков температуры электролита, установленного в среднем аккумуляторе в отверстие для заливки электролита, выходы которых подключены к входам соответствующих адаптеров, обеспечивает возможность выполнения операций заряда/разряда электролитных АБ, поскольку это позволяет контролировать температуру электролита в процессе заряда АБ в реальном масштабе времени, что позволяет своевременно предупредить вскипание электролита АБ и улучшает условия заряда АБ, обеспечивая щадящий режим заряда АБ, а следовательно, продлевает срок службы АБ.
Введение датчика напряжения, установленного с возможностью измерения напряжения на АБ, а также напряжения на отдельных аккумуляторах АБ в режиме контрольно-тренировочного цикла, позволяет непрерывно в реальном масштабе времени измерять и контролировать изменение напряжение, что позволяет своевременно предупредить перезаряд АБ и улучшает условия заряда АБ, обеспечивает щадящий режим заряда АБ, а следовательно, продлевает срок их службы. Кроме того, возможность контроля изменения напряжения позволяет в заявленном комплексе выполнять заряд аккумулятора при постоянной величине зарядного тока. Использование этого способа заряда АБ при одновременном обслуживании нескольких АБ упрощает их подбор в группы, так как в этом случае АБ подбирают только по одному признаку, а именно: по рабочему напряжению батареи, что снижает вероятность неправильного выбора режима заряда/разряда АБ и улучшает условия заряда АБ, продлевая срок их службы.
Программно-управляемый измерительный адаптер благодаря заявленным связям с выходами датчика напряжения и датчика температуры электролита преобразует выходные сигналы с их выходов в цифровой код. В результате обеспечивается возможность введения информации о температуре электролита и напряжении на АБ или аккумуляторах АБ через интерфейс в управляющее программное устройство, а также о правильности подключения АБ. Благодаря тому, что измерительный адаптер снабжен панелью индикации, выполненной с возможностью отображения информации: включение; заряд; заряд; блокировка; шкала уровня заряда АБ; работа; наличие связи по сети; обеспечивается возможность визуального оперативного контроля выполнения обслуживания АБ, что также обеспечивает щадящий режим заряда АБ.
Благодаря тому, что в заявленной системе управляющее программное устройство состоит из системного контроллера и пульта управления оператора, обеспечивается в реальном масштабе времени возможность смешанного управления работой комплекса заряда АБ, а именно: с участием оператора ПЭВМ - диалоговый режим, или полностью в автоматическом режиме - программно. При этом в диалоговом режиме обеспечивается возможность получения графической и количественной информации непосредственно на экране дисплея ПЭВМ. Наличие диалогового режима обеспечивает появление возможности изменения порядка управления и контроля за работой комплекса, что позволяет, в свою очередь, производить выборочный контроль не только конечных результатов процесса заряда, но и промежуточных этапов, что расширяет информацию о режиме заряда/разряда АБ и обеспечивает щадящий режим процесса заряда/разряда АБ, увеличивает срок их службы, по сравнению с прототипом. Совмещение программного управления с управлением процессом заряда/разряда посредством оператора расширяет функциональные возможности системы при обслуживании АБ, так как позволяет выбрать и проконтролировать общее состояние или интересующий параметр в любой момент в реальном масштабе времени не только самой АБ, но и любого из входящих в нее аккумуляторов. Возможность графического и количественного отображения состояний АБ дает полное представление о состоянии АБ в реальном масштабе времени.
При этом наличие диалогового режима позволяет выполнять контроль режима заряда/разряда АБ не только в программно-заданные временные точки, но и выборочно по усмотрению оператора. Возможность постоянного мониторинга процесса заряда/разряда АБ, ее отдельных аккумуляторов обеспечивает щадящий режим обслуживания АБ и продлевает срок ее службы. При этом спектр контролируемых параметров расширяется, что обеспечивает достаточный объем информации, позволяющий принимать оперативные решения для исключения перезаряда АБ и возникновения других нежелательных ситуаций. Это также обеспечивает щадящий режим заряда АБ.
Введение датчика напряжения, подключенного к АБ с возможностью измерения напряжения на АБ, а также напряжения на отдельных аккумуляторах АБ в режиме контрольно-тренировочного цикла, позволяет непрерывно в реальном масштабе времени измерять и контролировать напряжение на них, что, в свою очередь, позволяет в заявленном комплексе выполнять заряд аккумулятора при постоянной величине зарядного тока. При данном способе заряда АБ величину зарядного тока поддерживают неизменной. В результате при одновременном обслуживании АБ упрощается их подбор в группы, так как в этом случае АБ подбирают только по одному признаку: по рабочему напряжению батареи, в отличие от прототипа, где АБ группируют по рабочему напряжению и по величине разряженности батареи. Это упрощает обслуживание АБ при установке режима заряда/разряда и снижает вероятность возникновения перезаряда АБ, что обеспечивает щадящие условия обслуживания АБ, а следовательно, продлевает срок их службы.
Выполнение источника питания импульсным позволяет при невысоких напряжениях иметь большие токи заряда/разряда, что позволяет заряжать мощные стартерные АБ.
Наличие устройства разряда и датчика температуры электролита обеспечивает возможность выполнения для электролитных АБ контрольно-тренировочного цикла (тренировка АБ): полный заряд АБ, контрольный разряд и окончательный заряд АБ. Это позволяет определить остаточную емкость АБ, а следовательно, оценить работоспособность АБ и правильно задать режим заряда, что продлевает срок службы АБ.
Выполнение устройства разряда в виде блока разрядных резисторов, который содержит n резисторов, где n=2, 3,…, с возможностью их программного соединения в различной конфигурации, позволяет посредством связи с системным контроллером через интерфейс программно формировать разрядную цепь с требуемой величиной сопротивления для конкретной АБ, что обеспечивает щадящий режим заряда АБ, а, кроме того, унифицирует устройство разряда, а следовательно, и комплекс в целом.
Выполнение источника питания программно-управляемым позволяет полностью автоматизировать процесс заряда/разряда АБ. При этом в совокупности с предлагаемым выполнением устройства разряда это позволяет выполнять заряд и контрольно-тренировочный цикл одновременно нескольким мощным электролитным АБ с обеспечением требуемых для каждой конкретной АБ электрических режимов.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что введение в комплекс установленных в стеллаже программно-управляемых измерительных адаптеров по числу гнезд для АБ, выходы которых снабжены кабелями для подключения к интерфейсу, а также благодаря введению по числу гнезд для АБ датчиков напряжения и датчиков температуры электролита, выходы которых подключены к входам соответствующих адаптеров, причем датчики напряжения установлены с возможностью измерения напряжения как на АБ, так и на отдельных аккумуляторах АБ, а датчики температуры электролита установлены в каждой АБ в среднем аккумуляторе в отверстие для заливки электролита, а также выполнение источника питания программно-управляемым позволяет не только сделать процесс заряда/разряда АБ полностью программно-управляемым но и выполнять заряд электролитных аккумуляторов, в том числе и мощных. При этом выполнение управляющего программного устройства состоящим из системного контроллера и ПЭВМ обеспечивает мобильность управления за счет возможности использования в управлении диалогового режима. В результате появления возможности получения текущей информации о состоянии АБ в графическом виде на экране дисплея в реальном масштабе времени: результаты выборочного или постоянного мониторинга процесса заряда АБ, увеличивается количество контролируемых параметров, а также обеспечивается возможность выполнения выборочного контроля параметров режима заряда/разряда отдельных АБ в реальном масштабе времени. Это позволяет формировать для АБ щадящий режим заряда/разряда, что продлевает срок их службы.
Кроме того, возможность работы в диалоговом режиме позволяет расширить объем информации в отчетных документах ведения учета и технического состояния АБ, что также увеличивает срок служба АБ.
Из изложенного выше следует, что заявленный автоматизированный программно-аппаратный комплекс для заряда и тренировки аккумуляторных батарей «Призма» при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в возможности выполнения операций заряда и тренировки электролитных АБ, в возможности программного управления процессом заряда/разряда АБ, в улучшении условий заряда АБ и в повышении безопасности работы.
На фиг.1 изображен стеллаж для заряда и тренировки аккумуляторных батарей (вид сбоку); на фиг.2 - вид стеллажа спереди (упрощенно); на фиг.3 - блок схема, поясняющая соединение аппаратной части комплекса с программным устройством управления зарядом/разрядом АБ.
Стеллаж для заряда и тренировки аккумуляторных батарей содержит стол 1 с ячейками 2 для аккумуляторных батарей (АБ), снабженных контактами 3 для подключения к источнику питания (не показан), и аккумуляторные батареи 4. Разводка силовых кабелей не показана. Стол 1 состоит из металлической рамы на ножках, а столешница выполнена в виде рольганга 5, состоящего из независимых секций по числу АБ 4. Каждая секция рольганга 5 установлена в раме на соответствующий поддон 6. Стеллаж снабжен боковыми 7 и задней 8 стенками, которые объединены крышкой 9 с образованием замкнутого объема, откидывающейся к задней стенке 8. Боковые стенки 7 и крышка 9 выполнены из прозрачного материала. Рама стола заземлена. Снаружи задней стенки 8 закреплен воздуховод 10 для подключения к вытяжному вентилятору. Воздуховод 10 сообщен посредством соответствующих шторок 11 и 12 с верхней частью внутреннего пространства замкнутого объема и с пространством под рольгангами 5. В стеллаж введены программно-управляемые измерительные адаптеры 13 по числу гнезд 2 для АБ 4, снабженные панелями индикации 14. Адаптеры 13 и панели индикации 14 размещены на задней стенке 8 стеллажа над уровнем закрытой крышки 9. Выходы адаптеров 13 снабжены кабелями для подключения к интерфейсу (не показано). На панелях индикации 14 отображается состояние АБ 4: включение; заряд; разряд; блокировка; шкала уровня заряда АБ; работа; наличие связи по сети управления зарядом/разрядом. К входам соответствующих адаптеров 13 через гнезда 15 и 16 соответственно подключены выходами датчики напряжения 17 и датчики температуры 18 электролита. Датчики напряжения установлены с возможностью измерения напряжения как на АБ 4, так и на отдельных аккумуляторах АБ 4. Датчики температуры электролита установлены в каждой АБ 4 в среднем аккумуляторе в отверстие для заливки электролита.
В примере выполнении стеллажа панели индикации 14 и гнезда 15, 16 подключены к адаптерам 13 через канал 19 для кабелей, выполненный в форме прямоугольной трубы, закрепленной на задней стенке 8 стеллажа под адаптерами 13 и панелями индикации 14.
Положение АБ 4 в ячейке 2 фиксирует упор 20.
Кроме того, комплекс содержит (фиг.3) программное устройство управления зарядом/разрядом АБ, которое состоит из системного контроллера 21 и персональной электронной вычислительной машины 22 (ПЭВМ); источник питания 23, который выполнен многоканальным с возможностью программного выбора канала; блок разрядных резисторов 24. Блок разрядных резисторов содержит n резисторов, где n=2, 3,…, и выполнен с возможностью их программного соединения в различной конфигурации.
Для каждой АБ выход источника питания 23 и выход блока разрядных резисторов 24 соединены и подключены к входу соответствующей АБ 4. Входы-выходы источников питания 23, входы-выходы измерительного адаптера 13 и блока разрядных резисторов 24 соединены через интерфейс 25 с системным контроллером 21 и ПЭВМ 22.
Для взаимодействия аппаратной части заявленного автоматизированного программно-аппаратного комплекса для заряда и тренировки аккумуляторных батарей «Призма» в качестве интерфейса 25 может быть использован, например, интерфейс RS-485 Modbus Rtu.
В качестве системного контроллера 21 и ПЭВМ 22 может быть использован, например, персональный компьютер типа Pentium IV.
Программное устройство управления - системный контроллер 21 и ПЭВМ 22 - предназначено для управления программно-аппаратным комплексом для заряда и тренировки аккумуляторных батарей, что при выполнении комплекса позволяет в реальном масштабе времени в полностью автоматическом режиме обслуживать до 160 АБ. В заявленном комплексе программное устройство управления (системный контроллер 21 и ПЭВМ 22) позволяет в автоматическом режиме после подключения АБ 4 выполнять: контроль правильности АБ; автоопределения подключаемой АБ (12В 24); контроль температуры электролита и защиту от перегрева АБ посредством автоотключения АБ; расчет времени на выполнение заряда или разряда АБ; определение примерной емкости АБ; автокоррекцию вводимой плотности электролита в зависимости от температуры электролита; контроль напряжения на клеммах и аккумуляторах АБ при КТЦ; автоматический переход с тока первой на ток второй ступени; контроль минимального и максимального значения напряжения на клеммах и аккумуляторах АБ при КТЦ с автоотключением АБ; ведение журнала заряда АБ; контроль времени подключения АБ; контроль времени выполнения заряда/разряда АБ; индикацию уровня заряда АБ; контроль наличия связи с системным контроллером и блоком зарядных резисторов; графическое отображение на дисплее компьютера состояния каждой из АБ; и получать дополнительную информацию, например плотность электролита.
Весь процесс заряда/разряда АБ полностью автоматизирован и прекращается при выполнении заряда или разряда АБ либо при наступлении нештатной ситуации, как то: перегрев электролита; перенапряжение на клеммах АБ или ее секциях; слишком низкое напряжение на клеммах АБ; недопустимое значение напряжения между аккумуляторами АБ в режиме КТЦ и включенном контроле аккумуляторов.
Кроме того, управляющее устройство имеет возможность ручного пополнения базы АБ, изменения параметров их заряда/разряда в отношении токов заряда/разряда, емкости АБ, возможность периодичной (раз в год) калибровки каналов для повышения точности измерения напряжений и температуры, возможность перенастройки порта в случае изменения параметров по интерфейсу RS-485 Modbus Rtu.
Программно-управляемый измерительный адаптер 13 представляет собой контроллер, который программно или по сигналу с устройства управления (21, 22) выполняет контроль напряжения на клеммах АБ, контроль напряжения на отдельных секциях АБ в режиме контрольно-тренировочного цикла, контроль температуры электролита, контроль правильности подключения АБ. Управление контроллером осуществляют по интерфейсу RS-485 Modbus Rtu. Панель индикации 14 с отображением информации: включение; заряд; блокировка; шкала уровня заряда АБ; работа; наличие связи по сети; может быть выполнена, например, на светодиодах.
Программно-управляемые измерительные адаптеры 13 могут быть выполнены, например, на микропроцессоре PIK18F252, на входе которого установлен аналоговый коммутатор, выполненный, например, на полевом транзисторе 2N7002LT1. В примере выполнения стеллажа адаптер выполнен 4-канальным.
В заявленном комплексе заряда АБ в качестве программно-управляемого источника питания 23 может быть использован импульсный программно-управляемый источник питания зарядных устройств АГРБ 122.00.00.ТУ, выпускаемый предприятием ЗАО «НПК ВИЛ». Источник питания представляет собой преобразователь напряжения переменного тока в выходной стабилизированный постоянный ток, величиной от 0 до 20А, с ограничением напряжения. Входное напряжение 380 В, 50 Гц. Источник питания выполнен с возможностью ручного и автоматического управления величиной стабилизированного выходного тока в требуемом диапазоне. В автоматическом режиме управление источником питания осуществляется по интерфейсу RS-485 Modbus Rtu.
Блок разрядных резисторов 24 предназначен для независимого разряда нескольких АБ при контрольно-тренировочном цикле (КГЦ). Ток разряда (конфигурация соединения резисторов) устанавливает системный контроллер 21 по сигналу с ПЭВМ 22. Блок разрядных резисторов 24 имеет на входе схему выбора резисторов, например мажоритарный элемент, управление которым осуществляется по интерфейсу RS-485 Modbus Rtu.
Датчики напряжения 17 представляют собой провод, заканчивающийся контактным элементом, например, типа «крокодил». При этом «крокодил» подсоединяют к контролируемым клеммам АБ или к аккумулятору АБ, а второй конец провода подключен стационарно к адаптеру.
Датчик температуры 18 может быть выполнен, например, на микросхеме AD22100K1. На выходе датчика 18 температуры напряжение пропорционально температуре.
Автоматизированный программно-аппаратный комплекс для заряда и тренировки аккумуляторных батарей «Призма» работает следующим образом. При откинутой вверх крышке 9 стеллажа по рольгангу 5 закатывают в ячейку 2 АБ 4 до упора 20. Затем проводами, например, с помощью контактов «крокодил» соединяют клеммы АБ с контактами 3 для подключения к источнику питания 23. В режиме заряда датчики напряжения 17 подключают к выходным клеммам АБ 4, а в режиме контрольно-тренировочного цикла - к одному их аккумуляторов АБ 4. Включают вытяжную вентиляцию 10, 11, 12. Крышку 9 закрывают.
Перед подключением батареи 4 к источнику питания 23 устройство управления программно по базе данных определяет тип подключаемой АБ 4 (12В, 24В) и дает команду на установку для подключаемой батареи 4 требуемой величины зарядного тока и продолжительности времени заряда.
После подключения источника питания 23 адаптер 13 отслеживает состояние АБ 4, отображая на панели индикации 14 оперативную информацию: включение; заряд; разряд; блокировка; шкала уровня заряда АБ; работа; наличие связи по сети управления зарядом/разрядом. Одновременно вся информация, в том числе и информация о напряжении на АБ 4 и температуре электролита, с выхода адаптера через интерфейс 24 поступает на программное управляющее устройство 21, 22, которое программно контролирует и управляет процессом заряда аккумуляторных батарей 4.
В процессе заряда АБ 4 управляющее устройство 21, 22, получая в реальном масштабе времени информацию от измерительного адаптера 13, отслеживает значения температуры электролита с датчика 18 и напряжения на клеммах АБ 4 с датчика 18, которое постепенно возрастает в процессе заряда и к концу заряда достигает нормы. В случае превышения температуры электролита выше допустимой устройство управления 21, 22 отключает источник питания 23 от данной АБ 4 на время, необходимое для остывания электролита до температуры допустимого значения. После того, как температура электролита придет в норму, по сигналу с выхода адаптера 13 управляющее устройство 21, 22 вновь подключает источник питания 23 к данной АБ 4 и устанавливает ее для продолжения заряда.
Заряд АБ 4 продолжается до тех пор, пока напряжение на клеммах АБ 4, которое контролирует датчик 17, и плотность электролита (вычисляется устройством управления программно) не будут постоянными в течение 1 часа при одновременном обильном газовыделении. После выполнения этого условия устройство управления отключает заряженные АБ 4. При этом вытяжная вентиляция (воздуховод 10 для подключения к вытяжному вентилятору и шторки 11, 12) работает постоянно в течение времени заряда АБ 4, удаляя из объема под крышкой 9 и рольгангами 5 выделяющиеся из электролита газ и пары.
При зарядке одновременно нескольких однотипных АБ 4 после окончания заданного времени заряда управляющее устройство 21, 22 выявляет отстающие АБ 4 по информации с адаптера 13: контроль напряжения на клеммах АБ; уровень заряда АБ; работа окончена.
Отстающие АБ 4 дозаряжают в течение заданного контрольного времени. Поскольку заряженные батареи отключают, то режим перезаряда АБ 4 исключен.
Если по окончании контрольного времени отстающие АБ 4 не зарядились - их подвергают контрольно-тренировочному циклу (КТЦ): полный заряд АБ (уже выполнен), контрольный разряд заданным током в течение заданного времени, определяемыми типом батареи, затем окончательный полный заряд. При этом устройство управления программно по базе данных определяет для данного типа подключаемой АБ 4 величину разрядного сопротивления и дает команду на входы блока 24 разрядных резисторов. Блок разрядных резисторов 24 содержит n резисторов, где n=2, 3,…, и выполнен с возможностью их программного соединения в различной конфигурации. В результате формируется электрическое соединение разрядных сопротивлений, совокупная величина которых соответствует требуемому номиналу.
Управляющее устройство программно определяет отдаваемую емкость АБ 4. Если АБ 4, не отработав гарантийного срока, отдает менее 100% номинальной емкости, то ее подвергают повторному КТЦ. Если АБ 4, не отработав гарантийного срока, при повторном КТЦ отдает менее 100% номинальной емкости, то ее рекламируют.
По окончании заряда или КТЦ управляющее устройство 21, 22 отключает источник питания 23. Информация на панелях индикации 14 адаптеров 13: выключено; связь по сети управления зарядом/разрядом, отсутствует.
Заряженные АБ 4 вынимают из стеллажа в обратной последовательности: открывают крышку 9, отключают от источника питания, отключают датчики напряжения и температуры электролита и выкатывают из ячейки 2 по роллингу.