автоматизированная система заряда аккумуляторных батарей

Формула изобретения

Автоматизированная система заряда аккумуляторных батарей, содержащая источники питания и зарядные ячейки, отличающаяся тем, что система содержит М модулей, объединенных общей магистралью адресов и данных с головной ЭВМ, оснащенной специальной управляющей программой "А-Заряд", осуществляющей автоматический контроль и управление процессами заряда/разряда аккумуляторных батарей и их емкостями, отбраковку неисправных батарей, организацию режима формировки батарей и автоматического табельного учета персонала на основе анализа регулярно измеряемых электрических параметров зарядных ячеек и подключенных к ним аккумуляторных батарей, каждый модуль состоит из контроллера модуля, аналого-цифрового преобразователя и N распределительно-коммутационных блоков, объединенных локальной магистралью адресов и данных и соединенных с источником питания локальной силовой магистралью, распределительно-коммутационный блок содержит L зарядно - разрядных каналов, каждый из которых состоит из устройства управления током заряда, устройства разряда, устройства управления цветом светового индикатора и коммутационного устройства для подключения канала к источнику питания, аналого - цифровому преобразователю, к зарядным ячейкам и соответствующим им световым индикаторам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроизмерительной технике и автоматике и может быть использовано для организации автоматических режимов заряда и формировки большого количества аккумуляторных батарей головных светильников, например, при использовании на шахтных ламповых, а также для организации параллельного табельного учета персонала, пользующего головными светильниками.

Известно устройство - зарядная станция - для заряда аккумуляторных батарей [1] . Это зарядное устройство содержит источник питания ИИ, непосредственно и параллельно соединенный с зарядными ячейками ЗЯ - специальными клеммами для подключения аккумуляторных батарей АБ к силовому источнику питания.

В качестве прототипа выбрана зарядная станция [2], содержащая так же, как и в аналоге, источник питания и зарядные ячейки. Заряд АБ начинается сразу при ее подключении к ЗЯ, а прекращается при отключении от ЗЯ. Известное устройство-прототип не позволяет автоматически контролировать состояния АБ в процессе их заряда и управлять процессом заряда в зависимости от состояния АБ, например, прекратить заряд при достижении АБ номинальной емкости или подать сигнал о неготовности АБ к эксплуатации, что может приводить как к перезарядке АБ и преждевременному их выходу из строя, так и к неполному заряду АБ и снижению уровня охраны труда горнорабочих.

Сущность заявленного технического решения - автоматизированной системы заряда аккумуляторных батарей, содержащей источники питания и зарядные ячейки, согласно изобретению, заключается в том, что система содержит головную ЭВМ и М модулей, объединенных с ЭВМ общей магистрально адресов и данных; головная ЭВМ оснащена специальным программным обеспечением "А-Заряд", осуществляющим автоматический контроль и управление процессом заряда/разряда АБ путем анализа их измеренных электрических характеристик (ток и напряжение), принятие решений об изменении режима заряда/разряда и подачу команд об изменении режима, а также представление полученных данных в удобном для пользователя виде; каждый модуль состоит из источника питания (ИП), контроллера модуля (КМ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и N распределительно-коммутационных блоков (РКБ), объединенных локальной магистралью адресов и данных и локальной силовой магистралью; контроллер, оснащенный микроЭВМ, принимает от головной ЭВМ управляющие команды, передает их в РКБ и АЦП по локальной магистрали адресов и данных, принимает данные от АЦП, передает их головной ЭВМ, сохраняет полученные данные и в случае отказа головной ЭВМ принимает на себя ее функции по поддержанию работы системы; распределительно-коммутационный блок содержит L зарядно-разрядных каналов (ЗРК), каждый из которых включает в себя устройство управления током заряда (УУТ) АБ, устройство разряда (УР) АБ, устройство управления цветом (УУЦ) светового индикатора (СИ) состояний ЗЯ и АБ и коммутационное устройство (КУ) для подключения канала к ЗЯ, СИ и АЦП, управление работой ЗРК осуществляется контроллером через локальную магистраль адресов и данных; аналого-цифровой преобразователь по команде контроллера через локальную магистраль адресов и данных измеряет электрические характеристики (ток и напряжение) ЗЯ на выходе соответствующего канала распределительно-коммутационного блока; источник питания обеспечивает электропитание всех электронных блоков модуля, которые связаны с ИП локальной силовой магистралью; общее количество зарядных ячеек в системе K связано с числом модулей M, числом распределительно-коммутационных блоков N и числом зарядно-разрядных каналов в РКБ L связано соотношением K = M N L.

Система представлена на чертеже. Она состоит из головной ЭВМ (1), модулей (2), каждый из которых состоит из источника питания ИП (3), контроллера модуля КМ (4), аналого-цифрового преобразователя АЦП (5), распределительно-коммутационных блоков РКБ (6), содержащих зарядно-разрядные каналы ЗРК (7), в состав которых входят коммутационные устройства КУ (8), устройства управления током заряда УУТ (9), устройства разряда УР (10), устройства управления цветом световых индикаторов УЦ (11), а также из зарядных ячеек ЗЯ (12) и соответствующих им световых индикаторов СИ (13).

Автоматизированная система заряда аккумуляторных батарей работает следующим образом. Головная ЭВМ под управлением программы "А-Заряд" регулярно, например, 8 раз в час, посылает команды на измерения электрических параметров всех зарядных ячеек системы. Команды по общей магистрали адресов и данных передаются контроллерам модулей и от них по локальным магистралям адресов и данных на распределительно-коммутационные блоки и соответствующие зарядно-разрядные каналы, а также на АЦП. Измеренные значения параметров передаются контроллерам, а от них - головной ЭВМ. Полученные данные анализируются программой "А-Заряд". По результатам анализа полученных данных делаются заключения о состоянии АБ (поставлена на заряд/разряд, снята с заряда/разряда, заряжена/недозаряжена до номинальной емкости, исправна/неисправна) и принимаются решения о начале/продолжении/прекращении заряда/разряда АБ и включении/выключении световой индикации, сигнализирующей о начале/продолжении процесса заряда/разряда, о готовности АБ к эксплуатации либо об аварийной ситуации (например, о неисправности АБ, о неверных действиях обслуживающего персонала). Результаты анализа и данные, лежащие в их основе, заносятся в соответствующие базы данных. Команды на реализацию принятых решений передаются от головной ЭВМ контроллерам модулей и далее на распределительно-коммутационные блоки и зарядно-разрядные каналы.

Была создана автоматизированная система заряда на 256 аккумуляторных батарей, состоящая из 256 зарядных ячеек и 256 трехцветных световых индикаторов, из головной ЭВМ, оснащенной программой управления "А-Заряд" и 4-х модулей, объединенных с головной ЭВМ общей магистралью адресов и данных; каждый модуль содержит контроллер модуля, аналого-цифровой преобразователь и 16 распределительно-коммутационных блоков, объединенных локальной магистралью адресов и данных и локальной силовой магистралью с источником питания; каждый распределительно-коммутационный блок содержит 4 зарядно-разрядных канала, каждый из которых состоит из устройства управления током заряда, устройством разряда, устройства управления цветом светового индикатора и коммутационным устройством для подключения канала к зарядным ячейкам, световым индикаторам и аналого-цифровому преобразователю.

Таким образом, предлагаемая система заряда аккумуляторных батарей существенно расширяет функциональные возможности зарядного устройства: обеспечивает автоматический контроль за состоянием аккумуляторных батарей в процессе заряда/разряда, автоматическое управление процессом заряда/разряда на основе данных о состоянии АБ, организацию автоматического режима формировки АБ и параллельного автоматического табельного учета персонала, что, в свою очередь, обеспечивает полный заряд АБ и исключает перезаряд, существенно увеличивая срок службы АБ, а также повышает уровень охраны труда.

Источники информации

1. FRIWO Charging Racks with Charger, Types 61144 to 61150, FRIEMANN & WOLF GMBH, D-4100 Duisburg I, Post Office Box 100703.

2. Станции зарядные автоматические СЗА2.УХЛ4.2, СЗА3.УХЛ4.2. Паспорт 0.06.468.902 ПС, Прокопьевский завод шахтной автоматики. г. Прокопьевск, Кемеровская обл.