Устройство контроля и управления техническим состоянием аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии

Авторы патента:

H01M10/48 - аккумуляторы, комбинированные с устройствами для измерения, испытания или индикации, например для индикации уровня или плотности электролита (индикация или измерение уровня жидкости вообще G01F 23/00; измерение плотности G01N, например G01N 9/00; измерение электрических переменных G01R)

G01R31/36 - устройства для испытания электрических характеристик аккумуляторов или электрических батарей, например мощности или заряда (аккумуляторы, комбинированные с устройствами для измерения, испытания или индикации H01M 10/48; схемы зарядки для деполяризации батарей, схемы питания сетей от батарей H02J 7/00)

Владельцы патента RU 2758004:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных Войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к цифровой измерительной технике для измерения контролируемых параметров аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии различного назначения. Сущность: устройство контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом содержит цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты с каналом инфранизкой частоты, зарядно-разрядное устройство, соединенное с аккумуляторной батареей. Цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты через аккумуляторную батарею подключен к входу устройства контроля и управления, выходы которого подключены к цифровому генератору синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядному устройству. В цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты введен канал сверхнизкой частоты. Выходы устройства контроля и управления через коммутаторы связаны с входами цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядного устройства, выход канала сверхнизкой частоты цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и выход зарядно-разрядного устройства через коммутаторы подключены к входам молекулярного накопителя энергии, выход которого через коммутатор подключен к входу устройства контроля и управления. Технический результат: обеспечение возможности диагностирования как аккумуляторной батареи, так и молекулярного накопителя энергии. 1 ил

Известна автоматизированная система контроля параметров и диагностики текущего состояния аккумуляторных батарей (АКБ) по датчикам напряжения, давления, течи электролита, счетчикам ампер-часов [1]. Однако система является сложной, требует упрощения: замены сильфонных датчиков давления, датчики течи электролита констатируют факт разгерметизации герметичного аккумулятора, используются упрощенные (простые) микропроцессоры. Известные адаптивные компьютерные системы управления и контроля модулей блоков питания не учитывают фактическую емкость АКБ и молекулярных накопителей энергии (МНЭ), а, следовательно, их ресурс [1].

Наиболее близким по технической сущности является устройство [2] контроля и управления техническим состоянием аккумуляторных батарей для измерения напряжения, тока, температуры, давления, сопротивления и фактической емкости АКБ, включающее цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты, компенсирующее устройство, регистрирующее устройство, устройство связи, устройство индикации, зарядно-разрядное устройство и микропроцессор. В известном устройстве по измерению контролируемых параметров аккумуляторных батарей различного назначения отсутствует молекулярный накопитель энергии и контроль его емкости.

Таким образом, рассмотренные устройства [1, 2] предусматривают оценку аккумуляторных батарей по полной совокупности контролируемых параметров, включая фактическую емкость АКБ [2] в любой измеряемый момент времени с достаточной точностью и достоверностью диагностики, контроля и предупреждения аварийного состояния, например повышение давления для герметичных элементов, температуры, переполюсовки при недопустимом снижении напряжения, перезарядки при увеличении тока и времени зарядки и не обеспечивают управление техническим состоянием МНЭ при их эксплуатации.

В основу изобретения поставлена задача - обеспечение возможности диагностирования как аккумуляторной батареи, так и молекулярного накопителя энергии за счет расширения арсенала технических средств.

Однако накопители энергии имеют достаточно высокую фарадную емкость и для ее измерения требуется сверхнизкие частоты (0,1⋅10^-3-0,1⋅10^-4 Гц). Время измерения емкости МНЭ достаточно большое по сравнению с АКБ. Поэтому рекомендуется делать эти проверки в период регламента технического обслуживания (РТО).

Поставленная задача решается тем, что устройство контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом содержит цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты с каналом инфранизкой частоты, зарядно-разрядное устройство, соединенное с аккумуляторной батареей; цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты через аккумуляторную батарею подключен к входу устройства контроля и управления, выходы которого подключены к цифровому генератору синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядному устройству; в цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты введен канал сверхнизкой частоты; выходы устройства контроля и управления через коммутаторы связаны со входами цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядного устройства, выход канала сверхнизкой частоты цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и выход зарядно-разрядного устройства через коммутаторы подключены ко входам молекулярного накопителя энергии, выход которого через коммутатор подключен ко входу устройства контроля и управления, причем если контроль фактической емкости АКБ проводится оперативно в период дежурства, то контроль емкости МНЭ проводится в период РТО, для чего цепи проверки МНЭ отключены во время дежурства и подключаются в период регламента через коммутирующие элементы.

На графическом материале (фиг. 1) представлена блок-схема устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей 1 и молекулярных накопителей энергии 2 и управления их зарядом, устройство контроля и управления 3, цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой и сверхнизкой частот 4, зарядно-разрядное устройство 5, коммутирующие элементы 6.

Канал низкой частоты генератора 4 подключен к АКБ 1 и к устройству 3, а канал сверхнизкой частоты - к МНЭ 2 через коммутирующие элементы 6.

Устройство 3 подключено к цифровому генератору синусоидального тока инфранизкой частоты 4 и зарядно-разрядному устройству 5 и обеспечивает управление работой всех частей устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом, а также осуществляет связь с оператором и внешними устройствами (регистрирующим устройством, устройством связи, устройством индикации и с зарядно-разрядным устройством 5).

Зарядно-разрядное устройство 5 предназначено для заряда и подзаряда как аккумуляторных батарей, так и МНЭ при снижении их фактической емкости ниже предельно допустимого значения, а также разряда при перезаряде АКБ и МНЭ выше допустимого значения.

Перед началом функционирования устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом выполняется его настройка, при которой в память устройства вводится количество, диапазон и предельные значения контролируемых параметров аккумуляторной батареи 1 и МНЭ 2.

Сигнал с цифрового генератора синусоидального тока 4 канала низкой частоты через батарею 1 в период оперативного контроля подается на устройство 3, а в период РТО - по каналу сверхнизкой частоты через МНЭ 2 и коммутирующие элементы 6.

Для полной автономности устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом необходимо организовать его работу циклически или по вызову оперативно в период дежурства по контролю для АКБ и в период РТО - для МНЭ. При полной автономности устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом последнее может быть запрограммировано, отлажено и встроено в АКБ и МНЭ непосредственно на заводе-изготовителе.

Таким образом, техническая реализация устройства контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом с использованием микропроцессора может быть преобразована в устройство встроенного контроля фактической емкости АКБ в дежурном режиме, а в режиме РТО - емкости молекулярного накопителя энергии.

Источники информации.

1. Берг В.Р., Бродников С.Н., Гуров А.А., Буланов Р.Н. Методы, модели и технологии модернизации систем автономного электроснабжения ракетных комплексов / Монография под ред. Гурова А.А. - М.: Изд. Центр АО «ГОКБ»Прожектор», 2015. - С. 210.

2. RU, 2682596, 2019

Устройство контроля фактической емкости аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей энергии и управления их зарядом, содержащее цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты с каналом инфранизкой частоты, зарядно-разрядное устройство, соединенное с аккумуляторной батареей, при этом цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты через аккумуляторную батарею подключен к входу устройства контроля и управления, выходы которого подключены к цифровому генератору синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядному устройству, отличающееся тем, что в цифровой генератор синусоидального тока инфранизкой частоты введен канал сверхнизкой частоты, причем выходы устройства контроля и управления через коммутаторы связаны с входами цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и зарядно-разрядного устройства, выход канала сверхнизкой частоты цифрового генератора синусоидального тока инфранизкой частоты и выход зарядно-разрядного устройства через коммутаторы подключены к входам молекулярного накопителя энергии, выход которого через коммутатор подключен к входу устройства контроля и управления.

Изобретение относится к способам оценки технического состояния электрохимических источников тока и устройствам для его реализации. Технический результат - увеличение охвата средствами автоматического контроля источников электропитания на основе электрохимических источников тока, а также увеличение их надежности и срока службы, посредством своевременного обнаружения и предотвращения критических режимов работы.

Блок питания устройства для вдыхания аэрозоля, способ диагностики источника питания устройства для вдыхания аэрозоля, и компьютерно-читаемый носитель, содержащий программу диагностики источника питания устройства для вдыхания аэрозоля // 2742714

Изобретение относится к блоку питания устройства для вдыхания аэрозоля, способу диагностики источника питания устройства для вдыхания аэрозоля и программе диагностики источника питания устройства для вдыхания аэрозоля. Техническим результатом является обеспечение возможности диагностировать источник питания с высокой точностью для повышения безопасности пользователя устройства для вдыхания аэрозоля.

Измеритель плотности и уровня раствора электролита в аккумуляторе // 2740797

Изобретение относится к области электротехники, а именно к измерителю плотности и уровня раствора электролита в аккумуляторе, и может быть использовано при эксплуатации аккумуляторных батарей, например, в условиях Крайнего Севера. Измеритель плотности и уровня раствора электролита содержит жестко соединенные через изолятор, не менее трех, проводники различной длины, погружаемые в раствор электролита аккумулятора, а устройство, чувствительное к плотности электролита, содержит электроды, совмещенные с проводниками измерителя глубины погружения, источник напряжения прямоугольных импульсов величиной 0,01-3 В с частотой 0,01-100 Гц, коммутатор, соединяющий источник напряжения с электродами-проводниками и измерители напряжения и тока в цепи источника питания.

Способ зарядки или разрядки накопителя энергии // 2736777

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу зарядки или разрядки накопителя (2) энергии по меньшей мере с блоком (20) элементов, состоящим из нескольких последовательно соединенных друг с другом аккумуляторных элементов (3-7). Зарядку накопителя энергии проводят с помощью проходящего через все аккумуляторные элементы (3-7) последовательного тока (IO, при этом по меньшей мере поскольку некоторые из аккумуляторных элементов (3-7) могут иметь различные емкости (CN), способ предусматривает измерение емкости (CN) N аккумуляторных элементов блока элементов через регулярные интервалы времени и на основании измеренных емкостей и предварительно заданного C-коэффициента (отношение максимального тока IN;max зарядки к емкости CN) для каждого аккумуляторного элемента определяют максимальный ток зарядки.

Устройство, генерирующее компонент для вдыхания, способ управления устройством, генерирующим компонент для вдыхания, и компьютерно-читаемый носитель данных // 2735592

Группа изобретений относится к устройству, генерирующему компонент для вдыхания, способу его управления и компьютерно-читаемому носителю данных с программой для управления указанным устройством. Технический результат заключается в повышении эффективности электрического управления.

Способ и устройство для управления и/или регулирования по меньшей мере одного рабочего параметра аккумулятора электроэнергии, влияющего на уровень старения аккумулятора электроэнергии // 2710437

Изобретение относится к накопителям электроэнергии. В способе управления и/или регулирования рабочего параметра аккумулятора электроэнергии, влияющего на уровень старения аккумулятора автомобиля, определяют фактический и целевой уровень старения аккумулятора.

Способ автоматического мониторинга и выравнивания степени заряженности параллельно-последовательного соединения аккумуляторов блока // 2697185

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу автоматического мониторинга и выравнивания степени заряженности параллельно-последовательного соединения аккумуляторов блока. Температуру аккумуляторов и температуру среды внутри герметичного корпуса блока аккумуляторов контролируют датчиками температуры, установленными на каждом аккумуляторе, и датчиками температуры, равномерно размещенными по внутреннему объему герметичного корпуса.

Устройство автоматического мониторинга и выравнивания степени заряженности параллельно-последовательного соединения аккумуляторов блока // 2695646

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для контроля и выравнивания степени заряженности параллельно-последовательно соединенных аккумуляторов, например, в блоке транспортного средства. Устройство содержит источник питания в виде блока параллельно-последовательно соединенных n аккумуляторов (АКБ), систему режима потребления и зарядки АКБ в условиях эксплуатации, блок коммутации аккумуляторов с попарно подключающимися ключами к шинам измерения электрических параметров, при этом управляющие обмотки ключей с малым внутренним сопротивлением связаны одними выводами с соответствующими выходами блока управления коммутацией (БУК).

Устройство непрерывного автоматического контроля и выравнивания степени заряженности аккумуляторов блока // 2695081

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для непрерывного автоматического контроля и выравнивания степени заряженности блока последовательно соединенных аккумуляторов, установленных на транспортном средстве. Технический результат заключается в повышении надежности и увеличении срока службы блока из нескольких аккумуляторов.

Вспомогательная аккумуляторная система и способ оценки механического напряжения активного материала вспомогательного аккумулятора // 2692242

Изобретение относится к области электротехники, а именно к оценке механического напряжения активного материала аккумулятора, и может быть использовано для оценки состояния заряда вспомогательного аккумулятора. Вспомогательная аккумуляторная система включает в себя электронный модуль управления (ECU), который оценивает поверхностное механическое напряжение, сформированное в активном композиционном материале отрицательного электрода при включении или удалении лития в отрицательном электроде аккумуляторного узла, при этом ECU вычисляет оцененное значение поверхностного механического напряжения из разности, полученной посредством вычитания опорного количества лития из количества лития, содержащегося в активном материале отрицательного электрода, с использованием линейной взаимосвязи между разностью состояния заряда (SOC) вспомогательного аккумулятора и поверхностным механическим напряжением.