Программно-технический комплекс «LOTOS»

Описание комплекса «LOTOS»

Назначение комплекса

Программно-технический комплекс «LOTOS» предназначен для информационно-технического обеспечения систем автономного электропитания на основе химических источников тока (ХИТ). Основное назначение комплекса – обеспечение автономного учета и мониторинга остаточной емкости и других эксплуатационных параметров батарей ХИТ, а также информирование оператора оборудования о величине остаточной емкости батареи.

Основные контролируемые и передаваемые параметры:

• постоянные параметры: наименование изделия, серийный номер, дата производства, паспортная ёмкость;

• измеряемые и сохраняемые параметры: отданная энергоёмкость (в Вт·ч и А·ч), остаточная энергоёмкость, минимальная и максимальная температуры за все время эксплуатации и хранения;

• текущие измеряемые параметры: общее напряжение на батарее, ток разряда, температура, напряжение на каждой цепи батареи (для многоканальных контроллеров);

• периодические данные логгирования с момента производства батареи (история эксплуатации).

Состав комплекса

Комплекс состоит из контроллера (FPC), который монтируется непосредственно в корпус батареи на этапе ее производства, и периферийных считывающих устройств (FPI) для приема и отображения информации, подключаемые к батарее при необходимости. Обмен информацией производится по проводникам питания.Общая структура подключения блоков комплекса представлена на схеме.

1. Контроллеры серии FPC

Технические характеристики контроллера FPC-1K

Диапазон рабочего напряжения, В	от 7 до 50
Усредненный ток потребления в режиме ожидания, мкА	не более 160
Усредненный ток потребления в рабочем режиме, мА	не более 10
Расход при хранении за 1 год, А× ч	1,4
Максимальный измеряемый ток, А	5
Диапазон измерения напряжения, В	от 7 до 50
Напряжение срабатывания системы ограничения, В	от 7 до 50
Погрешность измерения напряжения, %	не более 3
Диапазон измерения температуры, °С	от - 40 до + 150
Погрешность измерения температуры, °С	± 3
Рабочий температурный диапазон, °С	от - 40 до + 150
Габаритные размеры, мм	ø 32 × h 15
Масса, г	20

Считывающее устройство предназначено для оперативного применения в полевых и складских условиях. Устройство отображает на встроенном дисплее основную информацию о батарее. Электропитание устройства осуществляется от встроенного аккумулятора. При поставке устройство комплектуется кабелем для коммутации с соответствующей батареей. 

3. Лабораторное считывающее устройство FPIM2-USB

Устройство поставляется с программным обеспечением для ПК и имеет следующие функции:

• отображение на экране ПК основной информации о батарее;

• испытание батареи на встроенную нагрузку до 3А. Испытываемая батарея может не иметь встроенного контроллера FPC. При индивидуальном подборе тока и длительности разряда данная функция позволяет проводить снятие пассивации с литий-тионилхлоридных батарей;

• отображение на экране ПК графиков изменения выходного напряжения батареи; 

• отображение истории эксплуатации и хранения батареи;

• формирование документов в формате PDF по всем перечисленным блокам отображаемой информации.

4. Дополнительная нагрузка FPR-L1T

Для депассивации и тестирования на разряд больших батарей с рабочим током более 3Аразработан блок дополнительной нагрузки FPR-L1T. Предусмотрены два режима работы: 4 А и 8 А. Нагрузка подключается и управляется через считывающее устройство FPIM2-USB.

Функции и особенности комплекса

1. Связь по проводникам питания

Большинство типов батарей автономного электропитания, применяющихся в различном оборудовании, не имеют свободных контактов в выходных разъемах, через которые можно было бы выполнять проводную передачу данных из контроллера. В связи с этим в контроллерах FPC реализован метод передачи данных по проводникам питания на высокой несущей частоте. Для получения информации считывающие устройства достаточно подключить к выходным «плюсу» и «минусу» батареи. Данный метод также позволяет подключаться к батарее (или нескольким батареям), находящейся в корпусе оборудования или в дополнительных защитных корпусах, и проводить их диагностику без демонтажа.

2. Расчет остаточной емкости

Основная функция контроллера: подсчет отданной емкости и оценка остаточной емкости батареи ХИТ в Вт·ч и А·ч. При разряде батареи на нагрузку контроллер непрерывно производит измерение и суммирование отданной энергии. Эти данные измеряются с заданной точностью. Расчет остаточной емкости имеет оценочный характер, основанный на паспортной информации о технических характеристиках элементов питания, из которых собрана батарея, и точных данных об отданной емкости. Для повышения точности прогнозирования остаточной емкости необходим сбор статистической информации о результатах работы конкретной батареи в оборудовании в заданных режимах и условиях эксплуатации. На основе данной информации формируется и заносится в контроллер корректирующая таблица коэффициентов, уточняющих расход энергии в зависимости от разрядного тока и температуры. При оценке емкости во время хранения контроллер также учитывает саморазряд элементов и потребление контроллера.

3. Сохранение истории эксплуатации

Контроллер имеет встроенную энергонезависимую высокотемпературную микросхему памяти, в которую по установленному алгоритму и событиям сохраняются текущие параметры батареи: напряжение, ток, ёмкость, температура. С помощью считывающего устройства FPIM2-USB производится доступ к информации в памяти контроллера и ее отображение в виде графиков. Данная информация позволяет с большой достоверностью судить об условиях хранения и режимах эксплуатации батареи.

4. Функции защиты

Контроллер имеет встроенный ключ, управляющий выходной цепью. При разомкнутом ключе выходной разъем батареи полностью обесточен. На стадии разработки программы контроллера для конкретной батареи может быть установлена комбинация следующих критериев безопасности, при достижении которых батарея отключается: минимальное разрядное напряжение и/или ёмкость; минимальная и/или максимальная рабочие температуры; пороговые токи разряда; временные и календарные критерии отключения; дисбаланс по напряжению между отдельными цепями батареи.

5. Работа в режиме комплекта

Уникальной функцией комплекса «LOTOS» является работа в режиме комплекта батарей. Комплектом в данном случае считается несколько параллельно соединенных батарей (до 24 штук), разряжающихся на общую нагрузку. Часто такие батареи устанавливаются внутрь корпуса оборудования и труднодоступны для проверки и обслуживания. Наш комплекс позволяет получить доступ к контроллеру каждой батареи при простом подключении считывающего устройства FPIM2-USB к общим выходным силовым контактам комплекта батарей. При этом становится возможным не только получить всю доступную информацию, но и произвести тестирование каждой батареи на нагрузку и проверить разрядные токи, которые отдает каждая батарея, что является проверкой всей системы коммутации питания оборудования. Работа комплекса в режиме комплекта осуществляется через вкладку «Комплект» в ПО устройства FPIM2-USB.

6. Многократное использование

Компания ООО НПО «СвободнаяЭнергия» не только производит монтаж контроллеров FPC в батареи собственного производства, но и поставляет их как отдельные изделия, которые могут быть установлены в любую батарею ХИТ. Если после окончания работы батареи имеется возможность произвести демонтаж контроллера, то его можно использовать многократно при изготовлении новых батарей. Для повторной инициализации контроллера после эксплуатации поставляется специальная версия ПО.

7. Калибровка контроллера

При повышенных требованиях к точности измерения параметров и/или при необходимости документального подтверждения корректности измеренных данных разработана соответствующая методика калибровки контроллера, которая утверждена независимым органом по стандартизации. Калиброванные контроллеры и/или изделия с интегрированным контроллером поставляются с паспортом калибровки.

Модификации контроллера

1. Многоканальный контроллер

Для больших батарей с параллельно-последовательной внутренней схемой соединения элементов разработаны контроллеры с возможностью измерения и передачи информации о напряжении на каждой цепи последовательно соединенных элементов, в том числе в режиме нагрузки батареи. Данная информация позволяет оценить работоспособность всех элементов батареи. В настоящий момент имеются две модификации контроллера: FPC-5 (до 5 цепей) и FPC-17 (до 17 цепей).

2. Контроллер с токовой петлей FPC-1M

В ряде задач необходимо знать информацию об остаточной емкости батарей не только перед началом эксплуатации, но и непосредственно в ее процессе. Для данных применений разработан контроллер FPC-1М с конвертором данных о емкости в управляемую «токовую петлю». Выход «токовой петли» реализован отдельным контактом, который выводится на выходной разъем батареи. Для получения информации оборудование должно иметь согласованную цепь измерения и интерпретации данных.

3. Контроллер для аккумулятора FPC-1A

Контроллеры серии FPC могут применяться также в составе аккумуляторных батарей. Основная функция контроллера в данном применении – подсчет наработанного ресурса батареи с распределением по диапазонам рабочих температур. Эта информация имеет важное значение для анализа работоспособности батарей при эксплуатации в условиях повышенных температур. Контроллер не позволяет определять остаточную зарядную ёмкость аккумулятора в связи с неопределенностью ее прогнозирования в таких условиях работы

4. Контроллер для повышенных токов разряда FPC-1K10

Контроллеры данного типа могут применяться в батареях, рассчитанных на повышенные токи разряда. В конструктив контроллера входят энергонезависимые часы, которые позволяют хранить историю эксплуатации, начиная с даты изготовления. Корпус контроллера выполнен методом литья из компаунда, устойчивого к повышенным температурам и вибрационным нагрузкам.

5. «Спящая батарея» в режиме циклической эксплуатации

Батареи с контроллером FPC позволяют решать сложную задачу по периодической подаче питания для автономного оборудования сбора и передачи данных, находящегося на удаленных объектах. Успешно данную задачу позволяют решать следующие технические особенности контроллера: встроенные часы реального времени, ключ управления выходным напряжением, малое энергопотребление в спящем режиме. По заранее утвержденной программе (например, на 5 минут один раз в неделю) батарея подает питание на выходной разъем, и подключенное оборудование проводит измерение и передачу данных телеметрии. «Спящая батарея», разработанная для конкретной задачи, может поддерживать заданный режим энергообеспечения в течение нескольких лет.

сертификация и Качество продукции

Комплекс «LOTOS» является запатентованным техническим решением. Все контроллеры проходят межоперационное тестирование и выходной контроль согласно системе качества компании, сертифицированной на соответствие стандарту ISO9001