Портативное устройство для заряда авиационных аккумуляторных батарей с возможностью создания и загрузки дополнительных алгоритмов заряда

Портативное устройство для заряда авиационных аккумуляторных батарей с возможностью создания и загрузки дополнительных алгоритмов заряда относится к области электротехники, в частности, к устройствам заряда и разряда аккумуляторных батарей (АКБ) с различными предустановленными алгоритмами заряда различных типов батарей, в том числе и алгоритмами заряда щелочных и кислотных АКБ, применяемых в авиационной технике, с возможностью создания и загрузки дополнительных алгоритмов заряда, имеет небольшие габариты, позволяющие обслуживать АКБ на месте ее эксплуатации. ПМ содержит в своем составе блок защиты от перегрузок, блок защиты от неверного подключения АКБ, блок задания алгоритма заряда, блок питания, блок индикации, блок измерения температуры преобразователя, блок измерения температуры выпрямителя, блок удаленного измерения напряжения, блок энергонезависимой памяти, блок связи с ПК, блок согласования интерфейсов, интерфейс USB, блок управления разрядом, модуль разряда с блоком стабилизации тока, блоком защиты от перегрева, блоком управления охладителем разряда, блок разряда. ПМ поддерживает обслуживание батарей: 20НКБН-40-У3, 20НКБН-25-У3, VARTA 20FP25H1C-R, 12SAM-28. Для данных типов АКБ установлено четыре режима заряда, четыре режима контрольно-тренировочных цикла и один режим разряда. ПМ позволят как загружать дополнительные алгоритмы обслуживания перечисленных АКБ, так и создавать новые алгоритмы для других типов АКБ с помощью подключаемого персонального компьютера и специализированного программного обеспечения.

Полезная модель (ПМ) относится к области электротехники, в частности, к устройствам заряда и разряда аккумуляторных батарей (АКБ) с предустановленными алгоритмами заряда различных типов батарей, в том числе и алгоритмами заряда щелочных и кислотных АКБ, применяемых в авиационной технике, с возможностью создания и загрузки дополнительных алгоритмов заряда, имеет небольшие габариты, позволяющие обслуживать АКБ на месте ее эксплуатации.

Известно устройство «Станция автоматическая зарядно-разрядная» [Патент Российской Федерации 2327268, H02J 7/10, 2006], содержащее схему управления силовой частью, включающую блок фильтров, соединенный с выводами питающего напряжения, три блока усилителей, блок аккумуляторной батареи и схему управления по заданному алгоритму, включающую блок управления, соединенный с блоком задания алгоритма заряда, блоком задания режима заряда и блоком индикации, блок датчика напряжения, блок питания, соединенный с выводами питающего напряжения, отличающееся тем, что в схему управления силовой частью введены блок выпрямителя, соединенный с блоком фильтров, блок сетевого фильтра, соединенный с блоком сетевого выпрямителя, блок регулируемого источника зарядного тока, соединенный с блоком сетевого фильтра и с первым блоком усилителей, блок высокочастотного выпрямителя, соединенный с блоком регулируемого источника зарядного тока, блок фильтра, соединенный с блоком высокочастотного выпрямителя, блок ключа, соединенный со вторым блоком усилителей и с блоком фильтра, блок разряда конденсаторов, соединенный с точкой соединения блока фильтра и блока ключа, блок нагрузки, соединенный с блоком разряда конденсаторов, блок регулируемого источника разрядного тока, соединенный с блоком ключа, с третьим блоком усилителей и с точкой соединения блока ключа, блока разряда конденсаторов и блока фильтра, блок индуктора, соединенный с точкой соединения блока ключа и блока регулируемого источника разрядного тока, блок подключения аккумуляторных батарей, соединенный с блоком индуктора, блоком датчика напряжения и с блоком АКБ, а в схему управления по заданному алгоритму введены блок датчика тока, соединенный с блоком подключения аккумуляторных батарей, блок аналого-цифрового преобразования (АЦП), соединенный с блоком датчика тока, блоком датчика напряжения и блоком управления, блок широтно-импульсной модуляции (ШИМ), соединенный с блоком управления и с тремя блоками усилителей, блок звуковой сигнализации, соединенный с блоком управления и блок пульта управления, соединенный с блоком задания режима заряда.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются блоки: блок защиты от перепадов напряжения (блок фильтров у аналога), блок питания, блок управления (однокристальный микропроцессор с блоком управления, блоком ШИМ, блоком задания алгоритма заряда, блоком АЦП и блоком задания режима заряда у аналога), блок индикации, блок задания алгоритма заряда (блок пульта управления у аналога).

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: отсутствие блока защиты от перегрузок, отсутствие блока защиты от неверного подключения аккумуляторной батареи, блока связи с персональным компьютером (ПК), блока согласования интерфейсов, блока энергонезависимой памяти для загрузки алгоритмов заряда, модуля разряда, что ограничивает максимальную мощность разряда АКБ.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство «Шкаф для заряда аккумуляторных батарей со встроенным зарядно-разрядным десульфатирующим устройством нового поколения «СВЕТОЧ-01-01» [Патент Российской Федерации 119539, H02J 7/00, 2006.01], содержащий зарядно-разрядный модуль, включающий блок питания, соединенный с блоком управления, блок задания алгоритма заряда, блок индикации, отличающийся тем, что содержит блок защиты от перепадов напряжения, блок защиты от перегрузок, блок защиты от неверного подключения АКБ, блок охлаждения разряда и место установки АКБ с защитной крышкой.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются блоки: блок защиты от перепадов напряжения, блок вспомогательного питания, блок управления, блок индикации, блок задания алгоритма заряда, блока защиты от перегрузок, блока защиты от неверного подключения аккумуляторной батареи.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: отсутствие модуля разряда с блоком стабилизации тока, блоком защиты от перегрева, блоком управления охладителем разряда, блоком разряда, а так же отсутствие блока управления разрядом, блока измерения температуры преобразователя, блока измерения температуры выпрямителя, блока управления охладителями, блока удаленного измерения напряжения, блока энергонезависимой памяти, блока связи с ПК, блока согласования интерфейсов, интерфейса USB для подключения ПК.

Задача, на решение которой направлена ПМ, состояла в создании портативного устройства для заряда специализированных аккумуляторных батарей, применяемых в авиационной технике со встроенным зарядным и разрядным устройством, имеющего общий конструктив (элементы которого состоят в конструктивном и функциональном единстве), обеспечивающего алгоритмы заряда, разряда и контрольно-тренировочных циклов, предназначенных для облуживания данных типов АКБ, с установленным дополнительным разрядным модулем, обеспечивающим увеличенный ток разряда, необходимый для проведения контрольно-тренировочных циклов, имеющим возможность подключения ПК для загрузки во внутреннюю память устройства дополнительных алгоритмов обслуживания других типов АКБ, с портативной конструкцией, позволяющей обслуживать АКБ в местах их эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что портативное устройство для заряда аккумуляторных батарей содержит блок защиты от перегрузок, блок защиты от неверного подключения АКБ, блок задания алгоритма заряда, блок питания, блок индикации, блок измерения температуры преобразователя, блок измерения температуры выпрямителя, блок удаленного измерения напряжения, блок энергонезависимой памяти, блок связи с ПК, блок согласования интерфейсов, интерфейс USB, блок управления разрядом, модуль разряда с блоком стабилизации тока, блоком защиты от перегрева, блоком управления охладителем разряда, блок разряда.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом (фиг.), где:

1) блок индикации;

2) блок задания алгоритма заряда;

3) блок согласования интерфейсов;

4) блок питания;

5) блок связи с ПК;

6) блок защиты от перегрузок;

7) блок измерения температуры преобразователя;

8) блок защиты от перепадов напряжения;

9) блок управления;

10) блок защиты от неверного подключения АКБ;

11) блок измерения температуры выпрямителя;

12) блок удаленного измерения напряжения;

13) блок управления охладителями;

14) блок энергонезависимой памяти;

15) блок управления разрядом;

16) блок измерения тока разряда;

17) блок стабилизации тока;

18) блок защиты от перегрева;

19) блок управления охладителем разряда;

20) блок разряда.

Работа устройства начинается с подачи питающего напряжения на блок защиты от перепадов напряжения (8). В этом блоке входное напряжение, поступающее на модуль, фильтруется и дальше подается на блок питания (4).

Бок питания (4) формирует гальванически изолированное от входных цепей питающее напряжение для блока управления (9). Выдача питающего напряжения на блок управления (9) осуществляется независимо от того, подключена ли АКБ и осуществляется или нет в данный момент ее заряд/разряд. Это позволяет еще до подачи команды на обслуживание АКБ выбрать ее тип и задать нужный алгоритм заряда.

Устройство является портативным и предназначено для подключения непосредственно на месте эксплуатации АКБ. Это означает, что качество подключения устройства к АКБ, а так же длина линий подключения может быть различной. Для обеспечения правильного измерения напряжения на клеммах АКБ при данных условиях на устройстве имеется специальный блок удаленного измерения напряжения (12). Этот блок обладает высоким сопротивлением по входу и подключается отдельными проводами непосредственно к клеммам АКБ, таким образом, исключается искажение измеренного напряжения за счет падения напряжения на контактах и силовых проводах.

После установки АКБ на блоке индикации (1) отображается текущее напряжение батареи. В случае неверного подключении контактов АКБ, блок защиты от неверного подключения АКБ (10) передает информацию на блок управления (9), при этом запуск заряда или разряда АКБ будет заблокирован. Вели АКБ подключена верно, то с помощью блока задания алгоритма заряда (2) пользователь задает тип АКБ и способ ее зарядки. В зависимости от того, какой тип обслуживания выбран, блок управления (9) начинает либо заряд батареи, либо передает команду на блок управления разрядом (15), который начинает разряд батареи. Из-за необходимости уменьшения габаритов изделия в зарядный модуль добавлен блок измерения тока разряда (16), который использует силовые цепи зарядного каскада для измерения тока, протекающего на разрядный модуль. При проведении разряда, блок управления разрядом (15) передает команду о старте разряда на блок стабилизации тока (17) который управляет блоком разряда (20) в разрядном модуле. Далее блок измерения тока разряда (16) возвращает блоку управления (9) данные о том, какой реальный ток поглощает модуль разряда, после чего, в случае необходимости, ток может быть скорректирован передачей команды на блок управления разрядом (15). В процессе заряда блок управления (9) так же, как и в процессе разряда, постоянно контролирует зарядный ток и напряжение и регулирует силу зарядного тока. Так же в процессе работы устройства блок защиты от перегрузок (5) контролирует ток, потребляемый устройством, и, в случае его выхода за допустимы диапазон, блокирует заряд АКБ и информирует об ошибке блоку управления (9).

Поскольку устройство является портативным, то для решения проблемы эффективного отвода большого количество тепла, выделяемого при преобразовании энергии или при разряде, на устройстве установлен блок управления охладителями (13), обеспечивающий принудительное охлаждение изделия. Блок измерения температуры преобразователя (7) и блок измерения температуры выпрямителя (11) постоянно измеряют текущую температуру внутри изделия, и передают ее блоку управления (9), как только температура выходит за установленный диапазон, блок управления (9) передает команду блоку управления охладителями (13) на включения принудительного охлаждения. На модуле разряда так же установлен блок управления охладителем разряда (19), а также дополнительно установлен блок защиты от перегрева (18). При включении разряда блок управления разрядом (15) сразу включает блок управления охладителем разряда (19). Если из-за условий эксплуатации блок разряда (20) начинает перегреваться, то блок защиты от перегрева (18) передает эту информацию блоку управления разрядом (15), который в свою очередь уменьшает разрядный ток, чтобы снизить температуру блока разряда (20).

Портативное устройство для заряда авиационных аккумуляторных батарей с возможностью создания и загрузки дополнительных алгоритмов заряда поддерживает обслуживание батарей: 20НКБН-40-УЗ, 20НКБН-25-УЗ, VARTA 20FP25H1C-R, 12SAM-28. Для данных типов АКБ установлено четыре режима заряда, четыре режима контрольно-тренировочных циклов и один режим разряда.

ПМ позволяет как загружать дополнительные алгоритмы обслуживания перечисленных АКБ, так и создавать новые алгоритмы для других типов АКБ. Для этого к блоку согласования интерфейсов (3), через интерфейс USB подключается персональный компьютер. На ПК с помощью специализированного программного обеспечения создается новый алгоритм обслуживания и загружается в блок энергонезависимой памяти (14) через блок связи с ПК (5).

Блоки данной полезной модели находятся в конструктивном и функциональном единстве. Так, блок индикации представляет собой жидкокристаллический индикатор, который не может выполнять никаких функций без наличия зарядного модуля, обеспечивающего жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) питающим напряжением и формирование данных для отображения на ЖКИ. Так же зарядный модуль не может выполнять функцию заряда без наличия органов управления (блока индикации, блока задания алгоритма заряда). Разрядный модуль управляется зарядным, в котором установлены блок управления разрядом и блок измерения тока разряда, при отсутствии зарядного модуля разрядный модуль самостоятельно не сможет обеспечить выполнение ни одной из функций полезной модели.

В настоящее время на предприятии ООО "НПП КРОН" изготовлены опытные образцы предлагаемого устройства. Испытания подтвердили их работоспособность и соответствие всем заявленным характеристикам.

Портативное устройство для заряда авиационных аккумуляторных батарей с возможностью создания и загрузки дополнительных алгоритмов заряда, содержащее зарядный модуль, включающий в себя блок питания, соединённый с блоком защиты от перепадов напряжения и соединённый с блоком управления, который, в свою очередь, подключён к блоку задания алгоритма заряда, блоку индикации, блоку защиты от перегрузок и блоку защиты от неверного подключения АКБ, отличающееся тем, что содержит соединённые с блоком управления блок измерения температуры преобразователя, блок измерения температуры выпрямителя, блок удалённого измерения напряжения, блок энергонезависимой памяти, блок связи с ПК, соединённый с блоком согласования интерфейсов, обеспечивающий интерфейс USB, а также содержит соединённый с блоком управления, через блок управления разрядом, разрядный модуль, содержащий блок стабилизации тока, соединённый с блоком разряда, а также подключённые к блоку управления разрядом блок защиты от перегрева и блок управления охладителем разряда.