RU126514U1

RU126514U1 - ACTIVATION AND MONITORING DEVICE OF LITHIUM BATTERY

Info

Publication number: RU126514U1
Application number: RU2012125000/07U
Authority: RU
Inventors: Евгений Викторович Вдовин; Валерий Александрович Цуранов; Андрей Геннадьевич Глазов
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2013-03-27

Abstract

Устройство активации и контроля работоспособности литиевой батареи, состоящее из датчика тока (ДТ), разрядной цепи (РЦ), индикатора, батареи, блока контроля параметров батареи (БКПБ) и блока управления (БУ), который своими с первого по четвертый портами соединен соответственно с первым портом узла БКПБ, со входом индикатора, с первым портом узла РЦ и с первым портом узла ДТ, который вторым и третьим портами соединен, соответственно, с нагрузкой и со вторым портом узла РЦ и первым портом батареи, которая вторым портом соединена со вторым портом узла БКПБ, который выполнен с возможностью контроля напряжения на элементах батареи и их балансировки, отличающееся тем, что в его состав дополнительно введены память и модуль часов реального времени (МЧРВ), который своим портом соединен с пятым портом узла БУ, который шестым портом соединен с узлом памяти, при этом узел БУ выполнен в виде микроконтроллера (МК), функционирующего по программе, обеспечивающей возможность мониторинга разрядного тока батареи и фиксации в памяти времени пассивации батареи Т, определяемого, как длительность работы батареи с разрядным током, не препятствующим ее пассивации, автоматического обслуживания батареи путем инициализации процедуры ее активации по факту достижения времени пассивации Тпорогового/заданного значения и управления процедурой активации батареи путем ее разряда током активации Iв течении времени Т, определяемых/установленных в соответствии со спецификацией/рекомендациями производителя батареи.A device for activating and monitoring the performance of a lithium battery, consisting of a current sensor (DT), a discharge circuit (RC), an indicator, a battery, a battery parameter control unit (BKPB), and a control unit (BU), which is connected through its first to fourth ports respectively to the first port of the BKPB node, with an indicator input, with the first port of the RC node and with the first port of the DT node, which is connected to the second and third ports, respectively, with the load and with the second port of the RC node and the first battery port, which is connected to the second port with the second portBKPB node, which is configured to control the voltage on the battery cells and their balancing, characterized in that it also includes a memory and a real-time clock module (RTM), which is connected by its port to the fifth port of the BU unit, which is connected to the sixth port with a memory node, while the control unit node is made in the form of a microcontroller (MK), operating under a program that provides the ability to monitor the discharge current of the battery and record in memory the passivation time of the battery T, defined as the duration of the work a battery with a discharge current that does not impede passivation, automatic battery maintenance by initiating the activation procedure upon reaching the passivation time of the Threshold / set value and controlling the battery activation procedure by discharging the battery with the activation current I during time T, determined / set in accordance with the specification / battery manufacturer recommendations.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее, к устройствам обслуживания батарей и содержания их в исправности, и может быть использовано для контроля работоспособности и активации литиевых, преимущественно, первичных литий-тионилхлоридных батарей (ЛТХБ) в процессе их эксплуатации в составе технических устройств и систем, функционирующих в автономном режиме с электропитанием от упомянутых ЛТХБ.The utility model relates to electrical engineering, and more specifically, to battery maintenance devices and their maintenance, and can be used to monitor the operability and activation of lithium, mainly primary lithium-thionyl chloride batteries (LTHB) during their operation as part of technical devices and systems operating autonomously with power from the aforementioned LTB.

В современном обществе активно используется множество технических устройств и систем (ТУСС), функционирование которых в автономном режиме обеспечивается химическими источниками тока (ХИТ). Во многих областях, где используются ТУСС с автономным электропитанием, к системе электропитания предъявляются повышенные требования, в том числе, по поддержке работоспособности ТУСС при интенсивных токовых нагрузках, по работе в течении продолжительных сроков (>5 лет), по устойчивости и к воздействию предельных температур окружающей среды.In modern society, many technical devices and systems (TUSS) are actively used, the operation of which in an autonomous mode is provided by chemical current sources (HIT). In many areas where TUSS with autonomous power supply is used, increased demands are placed on the power supply system, including for supporting the operation of TUSS under intense current loads, for working for long periods (> 5 years), for stability and to the effects of extreme temperatures the environment.

По оценкам экспертов [Л1, Л2] солевые и щелочные батарейки имеют ограниченные возможности по емкости и способности выдавать мощные токовые импульсы, сохранять работоспособность в течении длительного (более 5 лет) срока эксплуатации, имеют высокий саморазряд и их выходное напряжение существенно зависит от величины остаточной емкости. Это ограничивает их использование для обеспечения функционирования ТУСС в упомянутых сложных условиях, для которых более привлекательной альтернативой является применение литиевых химических источников тока (ХИТ), которые не имеют подобных недостатков. Литиевые батареи - это химические источники тока, в которых в качестве анода используется металлический литий, один из самых химически активных металлов. Он имеет самый большой электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. При этом, среди литиевых батарей лучшими по большинству параметров являются элементы системы литий-тионлхлорид (Li/SOCl₂). Они характеризуются самым высоким выходным напряжением (3,6 В), максимальной электрической емкостью, самым широким диапазоном температур, очень малыми токами саморазряда и средним типовым током разряда, а отдельные серии изделий способны работать в расширенном температурном диапазоне и выдавать повышенные токи разряда. По сравнению с солевыми и алкалайновыми ХИТ, литиевые источники тока обладают очень важными преимуществами. Главное из них - высокая удельная плотность энергии. Иными словами, литиевые элементы, при равных с другими ХИТ габаритах, имеют наибольший запас энергии и, следовательно, способны обеспечить более продолжительное время работы различной аппаратуры/ ТУСС в автономном режиме. Еще одно важное качество ЛТХБ - большой срок хранения, достигающий 10 лет, а в некоторых случаях и 15 лет. Это обеспечивается низким уровнем саморазряда этих изделий. Так, типовой ток саморазряда снижает номинальную емкость ЛТХБ не более чем на 1% в год. То есть за 10 лет заряд ЛТХБ, теоретически уменьшится лишь на 10%. Для сравнения: солевые батарейки хранятся не более 3-4-х лет. Если щелочные батарейки, к примеру, практически перестают работать при температуре -25-30°С, то литий-тионилхлоридные - могут работать при температуре -55-60°С. Это связано с тем, что температура замерзания жидкого тионилхлорида равна -130°С. Большинство стандартных литиевых ХИТ способно работать при температурах +85°С. Лидеры мирового рынка заявляют в технической документации о том, что они гарантируют устойчивую работу своих элементов при +130 и даже +150°С. По данным отделения Electrochem американской компании Greatbatch Ltd., производимые ею первичные энергоемкие элементы питания литий-тионил-хлоридной системы, могут работать даже при температуре до +200°С.According to experts [L1, L2], salt and alkaline batteries have limited capacitance and the ability to give powerful current pulses, maintain operability for a long (more than 5 years) lifetime, have a high self-discharge and their output voltage substantially depends on the residual capacity . This limits their use to ensure the operation of TUSS in the aforementioned difficult conditions, for which a more attractive alternative is the use of lithium chemical current sources (CIT), which do not have such disadvantages. Lithium batteries are chemical current sources that use lithium metal as one of the most chemically active metals. It has the largest electrochemical potential and provides the largest energy density. Moreover, among the lithium batteries, the best in most parameters are the elements of the lithium thionyl chloride system (Li / SOCl ₂ ). They are characterized by the highest output voltage (3.6 V), maximum electric capacity, the widest temperature range, very low self-discharge currents and an average typical discharge current, and some series of products are able to work in an extended temperature range and produce increased discharge currents. Compared to salt and alkaline HIT, lithium current sources have very important advantages. The main one is the high specific energy density. In other words, lithium cells, with equal dimensions to other HITs, have the largest energy supply and, therefore, are able to provide longer battery life for various equipment / TUSS in stand-alone mode. Another important quality of LTHB is a long shelf life of up to 10 years, and in some cases 15 years. This is ensured by the low level of self-discharge of these products. So, a typical self-discharge current reduces the nominal capacity of LTHB by no more than 1% per year. That is, over 10 years, the charge of LTHB will theoretically decrease by only 10%. For comparison: salt batteries are stored for no more than 3-4 years. If alkaline batteries, for example, practically stop working at a temperature of -25-30 ° С, then lithium-thionyl chloride batteries can work at a temperature of -55-60 ° С. This is due to the fact that the freezing point of liquid thionyl chloride is -130 ° C. Most standard lithium HITs are capable of operating at temperatures of + 85 ° C. World market leaders declare in the technical documentation that they guarantee the stable operation of their elements at +130 and even + 150 ° С. According to the Electrochem branch of Greatbatch Ltd., an American company, the primary energy-intensive batteries of the lithium-thionyl chloride system produced by it can operate even at temperatures up to + 200 ° С.

Превосходные качества литий-тионилхлоридных батарей, заключающиеся в том, что они являются мощными элементами питания, обладают исключительными энергетическими характеристиками, имеют низкий саморазряд, долгий срок хранения и широкий температурный диапазон, делают их востребованными для широкого круга потребителей (нефтяников, газовиков, геологов, военных и др.). Поэтому, ЛТХБ широко востребованы и активно используются для обеспечения электропитания различных видов ТУСС. Однако, как показала практика использования ЛТХБ, эти батареи могут преждевременно терять свою работоспособность и вызвать отказы в работе ТУСС, особенно, когда регламенты их обслуживания нарушаются или не выполняются. Рассмотрим причины снижения работоспособности ЛТХБ более подробно.The excellent qualities of lithium-thionyl chloride batteries, which are that they are powerful batteries, have exceptional energy characteristics, have low self-discharge, long shelf life and a wide temperature range, making them in demand for a wide range of consumers (oilmen, gas workers, geologists, military and etc.). Therefore, LHB are widely in demand and are actively used to provide power to various types of TUSS. However, as the practice of using LHCB has shown, these batteries can prematurely lose their performance and cause failures in the operation of TUSS, especially when the regulations for their maintenance are violated or are not implemented. Consider the reasons for the decrease in the performance of LTHB in more detail.

Низкий ток саморазряда и весьма длительный (>10 лет) срок хранения ЛТХБ - обусловлен существованием тончайшей изолирующей пленке хлорида лития (ИПХЛ), образующейся на поверхности металлического литиевого электрода. Она возникает немедленно, еще в момент сборки элемента на конвейерной линии предприятия-изготовителя, как только литий вступает в контакт с тионилхлоридом. А возникнув, она прерывает взаимодействие реагентов и останавливает реакцию. Ее существование проявляется главным образом в низком токе саморазряда. Наличие упомянутой ИПХЛ создает противоречивую ситуацию. Так, с одной стороны, ее наличие гарантирует необходимые (полезные) свойства: низкий ток саморазряда и долгий срок хранения ЛТХБ. Поэтому, ИПХЛ - необходимо сохранять. С другой стороны, с течением времени, толщина хлорида лития нарастает, а пропорционально толщине пленки увеличивается и сопротивление изоляции, снижается выходное напряжение ЛТХБ и уменьшается ее разрядный ток. В момент подключения ЛТХБ к нагрузке наблюдается понижение напряжения на ее выходных контактах. Если номинальное напряжение у ЛТХБ (Li/SOCl₂) при стандартном токе разряда должно быть примерно 3,6 В, то из-за изолирующей пленки оно может понизиться до 2,3-2,7 В или еще ниже. Поэтому, для предотвращения снижения работоспособности ЛТХБ и предотвращения выхода ТУСС и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), питающейся от этой ЛТХБ, ИПХЛ необходимо разрушить. Для разрушения ИПХЛ необходимо использовать энергоресурс ЛТХБ, что ведет к снижению общего ресурса ЛТХБ. Поэтому, для предотвращения преждевременной потери работоспособности ЛТХБ не надо разрушать ИПХЛ, однако, в этом случает происходит пассивация ЛТХБ и потеря ее способности отдавать в нагрузку ток, предусмотренный спецификацией этого изделия. Явление пассивации литиевой батареи [Л3] физически выражается в понижения напряжения на ее выходе при подключении нагрузки.The low self-discharge current and the very long (> 10 years) shelf life of LTCB is due to the existence of the thinnest insulating film of lithium chloride (IPCL) formed on the surface of a lithium metal electrode. It occurs immediately, even at the time of assembly of the element on the conveyor line of the manufacturer, as soon as lithium comes into contact with thionyl chloride. And having arisen, it interrupts the interaction of reagents and stops the reaction. Its existence is manifested mainly in the low self-discharge current. The presence of the aforementioned IPHL creates a controversial situation. So, on the one hand, its presence guarantees the necessary (useful) properties: low self-discharge current and long shelf life of LHC. Therefore, IPHL - must be maintained. On the other hand, over time, the thickness of lithium chloride increases, and in proportion to the thickness of the film, the insulation resistance also increases, the output voltage of the LTCB decreases, and its discharge current decreases. At the time of connecting the LTB to the load, a decrease in voltage at its output contacts is observed. If the rated voltage of LTCHB (Li / SOCl ₂ ) at a standard discharge current should be approximately 3.6 V, then due to the insulating film it can drop to 2.3-2.7 V or even lower. Therefore, in order to prevent the decrease in the operability of the LHCB and to prevent the output of the TUSS and radio electronic equipment (CEA) powered by this LHCB, the IPHL must be destroyed. To destroy IPHL, it is necessary to use the energy resource of LHC, which leads to a decrease in the total resource of LHC. Therefore, in order to prevent premature loss of performance of LTHB, it is not necessary to destroy IPHL, however, in this case, passivation of LTHB occurs and the loss of its ability to deliver current to the load provided for by the specification of this product. The phenomenon of passivation of a lithium battery [L3] is physically expressed in lowering the voltage at its output when the load is connected.

В элементах питания пассивация играет двоякую роль. В ЛТХБ тионилхлорид находится в жидком состоянии. Металл (литий) погружается в тионилхлорид, вступает с ним в реакцию и, через короткое время, пассивируется. Продуктом этого процесса является хлорид лития. Слой этой соли на поверхности лития очень тонкий, но он предотвращает дальнейшую химическую реакцию между литием и тионилхлоридом. Пассивация в LiSOCl₂ элементах происходит сразу после производства батарейки (ЛТХБ). Без этого элемент питания не мог бы храниться в течении длительного время. Так как слой хлорида лития на поверхности металла (лития) предотвращает дальнейшую реакцию между литием и тионилхлоридом, то в результате саморазряд внутри батарейки становится очень незначительным. Таким образом, срок хранения батарейки может составлять более 10 лет. Это положительная сторона эффекта пассивации - она защищает гальванический элемент от заметной потери емкости (саморазряда). Но существуют и отрицательные стороны пассивации. Так, когда батарея хранится какое-то время и затем начинает использоваться, начальное напряжение батареи будет низким, так как покрытый слоем собственной соли литий уже не так химически активен по отношению к электролиту. Потребуется некоторое время, прежде чем рабочий ток разрушит пленку на поверхности металлического контакта и рабочее напряжение батареи выйдет на номинальный уровень. Это называется пассивация напряжения или, иначе, задержка напряжения. Упомянутый эффект пассивации может оказаться существенным и вызвать проблемы в обеспечении необходимых сервисов для приложений, где требуется мгновенное обеспечение полной работоспособности батарей после длительного хранения или эксплуатации в составе ТУСС, которые функционируют в режиме микропотрбеления (<1 мА). Пассивация не оказывает существенного влияния на работу систем с малым потреблением тока, например, 1 мА. Если же в устройстве изредка требуется большое потребление тока, например, 50мА, это может привести к отказу, так как для этого требуется вовлечь в химический процесс с электролитом большую поверхность металла (Li). Поскольку малый рабочий ток в течение большей части времени работы устройства недостаточен для препятствия образования защитной пленки, то неизбежно происходит снижение работоспособности (надежности) батареи, поскольку толщина пленки растет, что вызывает повышение внутреннего сопротивления батареи и увеличение уровня пассивации (снижения) напряжения батареи под нагрузкой. Кроме того, для ТУСС, работающих в режиме микропотребления тока, существенной окажется и потеря емкости батареи, поскольку процент использования полезного вещества уменьшается. При работе батарейки на малых токах процесс пассивации будет проходить безостановочно. Поэтому, активные вещества (литий и тионилхлорид) будут постоянно расходоваться на образование хлорида лития, что приведет к снижению емкости. Установлено, что при работе батареи в составе ТУСС, которое работает в режиме микропотребления тока, за 3 месяца может быть использовано около 90% емкости ее активного вещества. Если же ЛТХБ работает более 5 лет, то ее энергоресурс может быть реализован только на 65%, а остальной ресурс нейтрализуется в процессе непрекращающейся пассивации. Создается ситуация, при которой, с одной стороны, эффект пассивации - продукт технологического характера и необходим для защиты гальванического элемента от заметной потери емкости из-за саморазряда, что обеспечивает сохранение работоспособности батареи в течении большого времени (>10 лет). Поэтому пассивацию необходимо сохранять. С другой стороны, наличие пассивации ведет к снижению, как энергетического ресурса батареи, так и ее работоспособности, особенно в начальные моменты времени подключения нагрузки, что может вызывать сбои и отказы в работе технических устройств и систем, функционирующих в автономном режиме и питающихся от пассивированных ЛТХБ. Поэтому, ЛТХБ необходимо подвергать активации (депассивации).Passivation plays a dual role in batteries. In LTCB, thionyl chloride is in a liquid state. The metal (lithium) is immersed in thionyl chloride, reacts with it, and, after a short time, is passivated. The product of this process is lithium chloride. The layer of this salt on the lithium surface is very thin, but it prevents a further chemical reaction between lithium and thionyl chloride. Passivation in LiSOCl ₂ cells occurs immediately after the production of the battery (LTB). Without this, the battery could not be stored for a long time. Since the layer of lithium chloride on the surface of the metal (lithium) prevents a further reaction between lithium and thionyl chloride, as a result, the self-discharge inside the battery becomes very insignificant. Thus, the shelf life of the battery can be more than 10 years. This is the positive side of the passivation effect - it protects the galvanic cell from a noticeable loss of capacity (self-discharge). But there are also negative sides to passivation. So, when the battery is stored for some time and then begins to be used, the initial voltage of the battery will be low, since lithium coated with a layer of its own salt is no longer as chemically active with respect to the electrolyte. It will take some time before the operating current destroys the film on the surface of the metal contact and the operating voltage of the battery reaches its nominal level. This is called passivation of the voltage or, in other words, the delay of voltage. The aforementioned passivation effect may turn out to be significant and cause problems in providing the necessary services for applications where instant full battery life is required after long-term storage or operation as part of TUSS, which operate in micro-whitening mode (<1 mA). Passivation does not significantly affect the operation of systems with low current consumption, for example, 1 mA. If the device occasionally requires a large current consumption, for example, 50 mA, this can lead to failure, since this requires involving a large metal surface (Li) in the chemical process with an electrolyte. Since the small working current for most of the device’s operating time is insufficient to prevent the formation of a protective film, the battery’s working (reliability) inevitably decreases, since the film thickness increases, which causes an increase in the internal resistance of the battery and an increase in the level of passivation (decrease) of the battery voltage under load . In addition, for TUSS operating in micro current consumption mode, the loss of battery capacity will also be significant, since the percentage of use of a useful substance is reduced. When the battery is operating at low currents, the passivation process will go on non-stop. Therefore, active substances (lithium and thionyl chloride) will be constantly spent on the formation of lithium chloride, which will lead to a decrease in capacity. It is established that when the battery is part of the TUSS, which operates in the micro-current consumption mode, about 90% of the capacity of its active substance can be used for 3 months. If LHB works for more than 5 years, then its energy resource can be realized only by 65%, and the rest of the resource is neutralized in the process of continuous passivation. A situation is created in which, on the one hand, the passivation effect is a technological product and is necessary to protect the galvanic cell from a noticeable loss of capacity due to self-discharge, which ensures that the battery remains operational for a long time (> 10 years). Therefore, passivation must be maintained. On the other hand, the presence of passivation leads to a decrease in both the energy resource of the battery and its performance, especially at the initial moments of the load connection, which can cause malfunctions and failures in the operation of technical devices and systems that operate autonomously and are powered by passivated LTBs . Therefore, LHB should be subjected to activation (depassivation).

Итак, в ЛТХБ между электродами существует изолирующая пленка, которая, с одной стороны, способствует тому, что батарейка может очень долго оставаться работоспособной, почти не расходуя активные вещества, сохраняя свою электрическую емкость. Она, как бы «бережет» ЛТХБ для будущей работы. С другой стороны - пониженное выходное напряжение ЛТХБ мешает нормальной работе электроники. Высокое сопротивление пленки сказывается на величине разрядного тока, снижая его меньше допустимых пределов. В результате мощности элемента питания может быть недостаточно и, электронный прибор, получающий питание от литиевого источника, может работать неустойчиво, со сбоями. Более того, со временем, по мере роста пленки, повышения внутреннего сопротивления элемента и снижения выходного напряжения, он может отказать («уснуть») совсем, хотя батарея еще не исчерпала свою емкость даже наполовину. Практически, из-за пассивации ЛТХБ, в быту может перестать работать тестер или электронные переносные весы, в офисе, при включении электропитания, может перестать загружаться BIOS и остановиться энергонезависимые часы компьютера, во время длительного путешествия внезапно может отказать GPS-навигатор, в автономных промышленных устройствах могут отказать приборы учета типа счетчиков-расходомеров воды, газа, нефтепродуктов, тепла и т.п., неожиданно могут прекратить работу системы аварийного оповещения на опасных производствах, может произойти отказ (выйти из строя) медицинской аппаратуры, военной техники, разорваться связь с космическим аппаратом и т.п.So, in LCHB there is an insulating film between the electrodes, which, on the one hand, helps the battery to remain operational for a very long time, almost without consuming active substances, while maintaining its electrical capacitance. She, as it were, "protects" LHB for future work. On the other hand, the low output voltage of the LTHB interferes with the normal operation of the electronics. High film resistance affects the magnitude of the discharge current, reducing it to less than the allowable limits. As a result, the power of the battery may not be enough, and an electronic device that receives power from a lithium source may not work smoothly. Moreover, over time, as the film grows, the internal resistance of the element increases and the output voltage decreases, it may fail (“fall asleep”) completely, although the battery has not yet reached its full capacity even by half. In practice, due to the passivation of LTHB, a tester or electronic portable scales may not work in everyday life, in the office, when the power is turned on, the BIOS may stop loading and the non-volatile computer clock may stop, during a long journey the GPS navigator may suddenly fail, in stand-alone industrial devices may fail metering devices such as flow meters of water, gas, oil products, heat, etc., may unexpectedly stop the alarm system in hazardous industries, may and failure (fail), medical equipment, military equipment, to break the link with the spacecraft, etc.

Таким образом, с одной стороны, ЛТХБ востребованы во многих применениях, в том числе, ответственных, то есть там, где требуется обеспечить высокий уровень надежности функционирования устройств и систем, например, в связи, медицине, военном деле и др. А с другой стороны, эти изделия могут повлечь отказ (выход из строя) ТУСС. То есть, эффективность работы различных устройств/ систем, надежность и длительность их автономной работы, существенно зависит от состояния системы электропитания, основу которой составляет ЛТХБ. Для обеспечения высокой надежности функционирования системы электропитания ТУСС, необходимо обеспечить качественное обслуживание ЛТХБ и контроль их работоспособности. Иными словами, поскольку ЛТХБ является важным элементом, который существенным образом влияет на работоспособность и надежность устройств и систем, которые от него получают электропитание, то качественное обслуживание и контроль работоспособности ЛТХБ является важной задачей.Thus, on the one hand, LHBs are in demand in many applications, including those responsible, that is, where it is required to ensure a high level of reliability of the functioning of devices and systems, for example, in communications, medicine, military affairs, etc. And on the other hand , these products may result in failure (failure) of the TUSS. That is, the operational efficiency of various devices / systems, the reliability and duration of their autonomous operation, significantly depends on the state of the power supply system, the basis of which is LTHB. To ensure high reliability of the TUSS power supply system, it is necessary to provide high-quality LTHB service and control their operability. In other words, since LCHB is an important element that significantly affects the operability and reliability of devices and systems that receive power from it, high-quality maintenance and monitoring of LHB operability is an important task.

Здесь под обслуживанием понимается выполнение процедуры активации (депассивации) ЛТХБ и контроля ее работоспособности.Here, maintenance is understood to mean the implementation of the activation (depassivation) procedure of LTHB and control of its operability.

В процессе исследований установлено, что повышение качества обслуживания может быть достигнуто на основе минимизации энергетических потерь, связанных с активацией ЛТХБ, а также организации такого обслуживания, при котором сохраняется полная работоспособность батареи (ПРБ), как способность отдавать в нагрузку значение тока, предусмотренного спецификацией производителя этого изделия.In the process of research, it was found that improving the quality of service can be achieved by minimizing the energy losses associated with the activation of LTHB, as well as the organization of such a service in which the battery is fully operational (PRB), such as the ability to deliver the current value provided by the manufacturer's specification to the load of this product.

Как показали исследования, активации ИПХЛ, суть которой выражается в разрушении изолирующей пленки хлорида лития, связана с выполнением процедуры разряда ЛТХБ. Фактически, выполнение активации ЛТХБ - принудительный ее разряд, вызывающий снижение энергии, запасенной в ЛТХБ. Поэтому, в процессе обслуживания ЛТХБ, выражающегося в проведении периодических процедур ее активации и контроля работоспособности, неизбежно происходит снижению работоспособности, надежности и потеря общего энергоресурса ЛТХБ. При этом, создается противоречивая ситуация, при которой, с одной стороны, чтобы обеспечить сохранение в течении длительного времени энергию ЛТХБ - ее не надо принудительно разряжать. В таком случае из-за эффекта пассивации ЛТХБ ее работоспособность «угаснет» с течением времени. А с другой стороны, для поддержки способности ЛТХБ и способности ее отдавать в нагрузку требуемый ток, периодически необходимо ИПХЛ - разрушать, то есть подвергать ЛТХБ процедуре активации. Поскольку активация предусматривает принудительный разряд ЛТХБ, то это неизбежно ведет к снижению энергетического ресурса/ емкости ЛТХБ и эффективности ее использования в составе ТУСС. Частично данное противоречие устраняется, когда ЛТХБ находится на хранении, поскольку время ее хранения может быть точно установлено. В этом случае, перед вводом в эксплуатацию, ее активируют в соответствии с рекомендациями производителя в соответствии с известными сроками хранения. После ввода ЛТХБ в эксплуатацию выполнять рекомендации производителя по активации батареи становится практически невозможно, поскольку она находится под воздействием неизвестных токовых нагрузок, одни из которых могут препятствовать процессу пассивации, а другие - способствовать. В результате этого, создается противоречивая ситуация, при которой, с одной стороны, для предотвращения отказов в работе ТУСС необходимо чаще проводить активацию ЛТХБ, а с другой стороны, для обеспечения экономного расхода энергоресурса батареи, ее активацию надо выполнять реже.As studies have shown, the activation of IPHL, the essence of which is expressed in the destruction of the insulating film of lithium chloride, is associated with the discharge procedure of LTCB. In fact, the activation of LHB is its forced discharge, causing a decrease in the energy stored in LHB. Therefore, in the process of servicing LTHB, which is expressed in conducting periodic procedures for its activation and monitoring of operability, there is inevitably a decrease in the operability, reliability and loss of the overall energy resource of LTHB. At the same time, a contradictory situation is created in which, on the one hand, in order to ensure the conservation of LTHB energy for a long time, it does not need to be forcedly discharged. In this case, due to the effect of passivation of LTHB, its performance will “fade” over time. And on the other hand, in order to support the ability of LTHB and the ability to deliver the required current to the load, it is periodically necessary to destroy IPHL - that is, to subject the LTHB to an activation procedure. Since activation involves the forced discharge of LTHB, this inevitably leads to a decrease in the energy resource / capacity of LTHB and the efficiency of its use as part of TUSS. Part of this contradiction is eliminated when LHB is in storage, since its storage time can be accurately determined. In this case, before commissioning, it is activated in accordance with the manufacturer's recommendations in accordance with the known shelf life. After commissioning the LHB, it becomes practically impossible to fulfill the manufacturer’s recommendations for battery activation, since it is under the influence of unknown current loads, some of which can impede the passivation process, while others can contribute. As a result of this, a contradictory situation is created in which, on the one hand, in order to prevent failures in the operation of TUSS, it is necessary to activate LHC more often, and on the other hand, in order to ensure economical consumption of battery energy, its activation should be performed less frequently.

То есть, поддержка состояния ПРБ на практике весьма проблематична, что связано с действием объективных факторов, среди которых отсутствие сведений о сроках хранения и режимах эксплуатации в составе ТУСС. Это приводит к тому, что ЛТХБ может подвергаться процедуре активации или чрезмерно часто, или не своевременно. В первом случае ЛТХБ подвергается ускоренному износу и быстрой потере энергоресурса, а во втором, потери работоспособности/ состояния ПРБ в результате ее пассивации.That is, maintaining the state of PWB in practice is very problematic, which is associated with the action of objective factors, among which there is a lack of information about the shelf life and operating conditions in the TUSS. This leads to the fact that LHB may be subjected to an activation procedure either excessively often or not in a timely manner. In the first case, LFCB undergoes accelerated depreciation and rapid loss of energy resource, and in the second case, the loss of working capacity / state of PRB as a result of its passivation.

Установлено, что ключевыми моментами, влияющими на поддержку состояния ПРБ, является учет сроков эксплуатации/ хранения ЛТХБ и контроль ее токовой нагрузки при работе в составе ТУСС.It has been established that the key points affecting the maintenance of the state of the PSS are the accounting for the operation / storage of the LHC and the control of its current load when working as part of the TUSS.

Как показал информационный/ патентный поиск, известные технические решения, которые могут быть использованы для обслуживания ЛТХБ, имеют существенные недостатки, снижающие качество обслуживания ЛТХБ и контроля/ поддержания ее работоспособности, поэтому поиск более эффективных решений является актуальной задачей.As the information / patent search has shown, the well-known technical solutions that can be used to service LTBH have significant drawbacks that reduce the quality of service of LTBH and control / maintenance of its operability, therefore, the search for more effective solutions is an urgent task.

Из техники [Л3] также известен способ снижения влияния эффекта пассивации ЛТХБ, предполагающий подключение параллельно ей конденсатора большой емкости (около 250 мкФ). Предполагается, что при включении электропитания ТУСС, «провал» напряжения на выходе пассивированной ЛТХБ будет компенсирован энергией, запасенной в конденсаторе.From the technique [L3], a method is also known to reduce the effect of the passivation effect of LTBB, which involves connecting a large capacitor (about 250 μF) in parallel with it. It is assumed that when the TUSS power supply is turned on, the "failure" of the voltage at the output of the passivated LTCB will be compensated by the energy stored in the capacitor.

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает депассивации батареи, а только лишь снижает его влияние на РЭА. Эффективность данного способа весьма низкая, поскольку с течением времени пассивация развивается, что может привести к преждевременному выходу ЛТХБ из строя в силу причин, рассмотренных выше (увеличение толщины ИПХЛ, повышение внутреннего сопротивления, увеличение «провала» выходного напряжения при увеличении нагрузочного тока потеря емкости) и возникновение отказа (нарушение работоспособности) ТУСС. Кроме того, во многих случаях ЛТХБ эксплуатируется в режиме микропотребления ТУСС. В таком режиме эффект пассивации ЛТХБ развивается бесконтрольно и наличие упомянутого конденсатора совершенно не препятствует этому процессу, что существенно ограничивает эффективность применения данного способа.The disadvantage of this method is that it does not provide battery depassivation, but only reduces its effect on CEA. The effectiveness of this method is very low, since passivation develops over time, which can lead to premature failure of LTHB due to the reasons discussed above (increase in the thickness of IPCL, increase in internal resistance, increase in the "dip" of the output voltage with an increase in load current, loss of capacitance) and the occurrence of failure (disruption) TUSS. In addition, in many cases, LTHB is operated in the micro-consumption mode of TUSS. In this mode, the passivation effect of LTHB develops uncontrollably and the presence of the mentioned capacitor does not interfere with this process at all, which significantly limits the effectiveness of this method.

Из техники [Л3] также известен способ депассивации ЛТХБ, предусматривающий для батарей, находящихся на длительном хранении, проведение (примерно через каждые полгода) процедуры активации ЛТХБ с доведением ее выходного напряжения до номинального напряжения. Способ предусматривает, перед введением в эксплуатацию, выполнять разряд ЛТХБ до тех пор, пока напряжение на ее выходе не достигнет номинального. При этом, осуществление упомянутой активации осуществляется током, который должен быть примерно в 1~3 раза выше тока, потребляемого электронным устройством в его нормальном режиме работы. При выполнении активации допускается падение напряжения 3.6-вольтовой батарейки до уровня 3 В. Время активации не должно превышать 5 минут и если через 5 минут батарейка, которая хранилась полгода, не может быть активирована, принимается решение, что она уже неработоспособна и должна быть заменена.The technique [L3] also knows the method of depassivation of LHC, which provides for batteries stored for long periods, carrying out (approximately every six months) the activation procedure of LHC with bringing its output voltage to the rated voltage. The method provides, before putting into operation, to discharge the LTHB until the voltage at its output reaches the rated voltage. Moreover, the said activation is carried out by a current, which should be approximately 1 ~ 3 times higher than the current consumed by the electronic device in its normal mode of operation. When the activation is performed, the voltage of the 3.6-volt battery is allowed to drop to the level of 3 V. The activation time should not exceed 5 minutes and if after 5 minutes the battery, which was stored for six months, cannot be activated, it is decided that it is already inoperative and must be replaced.

Использование данного способа частично устраняет недостатки предыдущего способа, поскольку в процессе его использования может достигаться в той или иной мере активация ЛТХБ. Однако, эффективность использования данного способа весьма низкая. Это обусловлено следующими факторами субъективного и объективного характера. Так, при использовании данного способа, установленные регламенты/ требования производителя батареи могут быть грубо нарушены, поскольку физические лица (ФЛ), выполняющие обслуживание ЛТХБ, могут иметь низкую подготовку и квалификацию. Допущенные нарушения нормативов, предусмотренных процедурой обслуживания (активации) ЛТХБ, например, из-за отвлечений, ошибок и значительных погрешностей при визуальном контроле процессов разряда ЛТХБ и измерениях напряжения на ее выходе, могут вызывать избыточный расход емкости ЛТХБ или ее неполную активацию. То есть, выполнение процедуры активации ЛТХБ в этом способе выполняется «на глаз» /примерно/ без соблюдения строго регламента - все это сказывается на качестве активации ЛТХБ и контроле ее работоспособности, поскольку может привести к частичному восстановлению работоспособности ЛТХБ или к чрезмерному расходу ресурса этой батареи (потери емкости). Кроме того, данный способ дает примерные рекомендации по активации ЛТХБ: «активация осуществляется током, который должен быть примерно в 1~3 раза выше тока, потребляемого электронным устройством в его нормальном режиме работы». Это также снижает эффективность использования данного способа и может вызывать ускоренный расход энергоресурса ЛТХБ, поскольку при ее активации потребитель может выполнять разряд ЛТХБ чрезмерно большими токами и/или чрезмерно длительное время, особенно, в условиях априорной неопределенности рабочих режимов ТУСС, в которых будет использоваться ЛТХБ, отсутствия данных о сроках ее выпуска/ хранения и/или эксплуатации в режиме разряда микротоками, не препятствующими пассивации ЛТХБ. Также, данный способ имеет низкую эффективность применения при эксплуатации ЛТХБ в составе ТУСС. Это обусловлено тем, что при эксплуатации ТУСС работа ЛТХБ осуществляется в комбинированном режиме, предусматривающем: хранение (ТУСС - выключено), работу в микротоковом режиме, способствующем пассивации ЛТХБ, и работу с номинальной токовой нагрузкой. При таком режиме работы пользователю ТУСС практически невозможно определить точную периодичность проведения процедуры активации ЛТХБ. Поэтому, активации будет проводиться случайным образом, скорее всего, более часто, чем требуется, для того, чтобы обеспечить состояние ПРБ. В этом случае ЛТХБ будет ускоренно терять свой энергоресурс. Если же активация будет проводиться редко, то за счет эффекта пассивации, ЛТХБ может потерять свою работоспособность и вызвать отказ в работе ТУСС.The use of this method partially eliminates the disadvantages of the previous method, since in the process of its use activation of LHB can be achieved to one degree or another. However, the efficiency of using this method is very low. This is due to the following factors of a subjective and objective nature. So, when using this method, the established regulations / requirements of the battery manufacturer can be grossly violated, as individuals (PL) performing maintenance of LHC may have low training and qualifications. Alleged violations of the standards provided for by the LFCB maintenance (activation) procedure, for example, due to distractions, errors, and significant errors in the visual control of LFCB discharge processes and voltage measurements at its output, can cause excessive LCCB capacity consumption or its incomplete activation. That is, the LHB activation procedure in this method is performed “by eye” / approximately / without strictly observing the regulations - all this affects the quality of LHB activation and the monitoring of its operability, since it can lead to a partial restoration of the LHB functionality or to excessive consumption of the battery’s life (loss of capacity). In addition, this method gives approximate recommendations for the activation of LTHB: "activation is carried out by a current that should be approximately 1 ~ 3 times higher than the current consumed by the electronic device in its normal mode of operation." It also reduces the efficiency of using this method and can cause an accelerated consumption of LTCHB energy, since when activated, a consumer can discharge LTCHB with excessively high currents and / or an excessively long time, especially in conditions of a priori uncertainty of the operating modes of TUSS in which LTCH will be used, the lack of data on the terms of its release / storage and / or operation in the discharge mode by microcurrents that do not impede the passivation of LTB. Also, this method has a low efficiency in the operation of LTHB as part of TUSS. This is due to the fact that during the operation of the TUSS, the operation of the LCCB is carried out in a combined mode, which includes: storage (TUSS - off), work in the microcurrent mode, which facilitates the passivation of the LCCB, and work with the rated current load. With this mode of operation, it is practically impossible for the TUSS user to determine the exact frequency of the LTBH activation procedure. Therefore, activation will be carried out at random, most likely more often than required, in order to ensure the status of the PSR. In this case, LHB will rapidly lose its energy resource. If activation is rarely carried out, then due to the effect of passivation, LTHB may lose its efficiency and cause a failure in the operation of TUSS.

Из техники [Л4] известен способ активации ЛТХБ, предполагающий, для аппаратуры, большую часть времени пребывающей в выключенном состоянии или потребляющей микротоки, перед началом использования по назначения, подвергать активации, выражающейся в том, что ЛТХБ вручную подключается к нагрузке на несколько секунд и, под контролем напряжения на клеммах, разряжается током, превышающем стандартный в несколько раз до тех пор, пока мощный разряд тока, протекающего через ЛТХБ, не разрушит изолирующую пленку, с завершением активации после того, как напряжение на нагрузке восстановится до рабочего уровня, за которым принимается значение напряжения, превышающее 3 В.From the technique [L4], a method for activating LTCHB is known, which assumes, for equipment that most of the time is in the off state or consuming microcurrents, before starting its intended use, it is subjected to activation, which means that the LTCH is manually connected to the load for several seconds and, under the control of the voltage at the terminals, it is discharged by a current several times higher than the standard one until a powerful discharge of the current flowing through the LTHB destroys the insulating film, with the completion of activation after the voltage at the load is restored to the operating level, which is taken as a voltage value exceeding 3 V.

Данный способ можно считать более приемлемым, по сравнению с предыдущим, поскольку, согласно мнению большинства экспертов, более надежным критерием активации (депассивации) ЛТХБ является не полное восстановление номинального напряжения 3.6 В на выходе батареи, а достижение значения, превышающего 3 В, как предусмотрено в данном способе активации ЛТХБ. Именно такой критерий (достижение >3 В на выходе нагруженной ЛТХБ) может обеспечить более бережный расход энергоресурса обслуживаемой батареи.This method can be considered more acceptable compared to the previous one, since, according to most experts, a more reliable criterion for the activation (depassivation) of an LTCH is not a full restoration of the nominal voltage of 3.6 V at the battery output, but the achievement of a value exceeding 3 V, as provided for in this method of activation of LHB. It is such a criterion (achievement> 3 V at the output of a loaded LTB) that can provide a more careful energy consumption of the serviced battery.

Недостатки данного способа - аналогичные, как и у предыдущего способа. Данный способ также предлагает примерный режим обслуживания ЛТХБ: «выполнять разряд батареи током, превышающем стандартный в несколько раз». Данный способ депассивации ЛТХБ может вызывать существенное снижение ресурса ЛТХБ, поскольку при его использовании не регламентируется периодичность процедуры активации и воздействие на ЛТХБ осуществляется не нормированным по времени и значению тока «стрессовым» воздействием большими токами, что вызывает значительный расход емкости батареи и ускоренную выработку ее ресурса. Также, данный способ имеет низкий уровень эффективности, поскольку после установки ЛТХБ в ТУСС, вопрос обслуживания ЛТХБ остается «открытым», то есть, как и когда эту процедуру выполнять - все на усмотрение пользователя, который лишен достоверной информации о степени износа и пассивации ЛТХБ. Возможность обслуживания с минимизацией энергетических потерь, связанных с активацией ЛТХБ, и организация такого обслуживания, при котором сохраняется способность ЛТХБ отдавать в нагрузку значение тока, предусмотренного спецификацией производителя этого изделия, при использовании данного способа, не обеспечивается.The disadvantages of this method are similar, as in the previous method. This method also offers an exemplary LTHB maintenance mode: “discharge the battery by a current several times higher than the standard”. This method of depassivation of LHC can cause a significant decrease in the life of LHC, since when it is used, the frequency of the activation procedure is not regulated and the effect on LHC is not regulated by the time and value of the current by “stress” exposure to high currents, which causes a significant consumption of battery capacity and accelerated production of its resource . Also, this method has a low level of efficiency, since after installing LTHB in TUSS, the issue of servicing LHB remains “open”, that is, how and when to perform this procedure is all at the discretion of the user, who is deprived of reliable information about the degree of wear and passivation of LTHB. The possibility of servicing with minimization of energy losses associated with the activation of LTHB, and the organization of such a service in which the ability of LTHB to deliver to the load the current value provided for by the manufacturer’s specification of this product when using this method is not provided.

Из техники [Л5] известно устройство активации литий-тионилхлоридной батареи, состоящее из батареи химического источника тока (батарея), разрядной цепи (РЦ), коммутатора и блока контроля напряжения (БКН), который первым и вторым портами соединен, соответственно, с первым портом коммутатора и первым портом батареи и со вторым портом батареи и первым портом узла РЦ, который вторым портом соединен со вторым портом коммутатора. При этом, узел РЦ выполнен с возможностью ограничения максимально допустимого тока, протекающего через активируемую батарею.From the technology [L5], a device for activating a lithium thionyl chloride battery is known, consisting of a battery of a chemical current source (battery), a discharge circuit (RC), a switch and a voltage control unit (BKN), which is connected to the first port by the first and second ports, respectively the switch and the first battery port and with the second battery port and the first port of the RC node, which is connected to the second port of the switch by the second port. At the same time, the RC node is configured to limit the maximum allowable current flowing through the activated battery.

Данное устройство работает следующим образом. Для проведения процедуры активации батареи осуществляется замыкание коммутатора на время Т, что вызывает протекание электрического тока I через узел РЦ. При этом с помощью узла БКН обеспечивается возможность оператору, выполняющему активацию батареи, визуальный контроль уровня напряжения на выходе ЛТХБ (батареи). В данном устройстве коммутатор выполнен в виде типового электрического выключателя, а узел РЦ - в виде постоянного резистора Rрц. Значение электрического тока активации батареи определяется выражением: I=Uбат/Rрц, где Uбат - напряжение на выходе батареи, Rрц - значение сопротивления нагрузочного резистора (узла РЦ). В процессе активации батареи оператором (физическим лицом) осуществляется визуальное наблюдение за изменением напряжения на выходе батареи с помощью узла БКН, в качестве которого может использоваться типовой вольтметр. Параметры узла РЦ, выполненного в виде постоянного резистора, устанавливаются из расчета допустимого тока через батарею. Если батарея исправна (работоспособна), то процесс ее активации, фиксируемый визуально по показаниям узла БКН, подчиняется следующей модели: на начальном этапе, сражу же после включения коммутатора, напряжение на выходе батареи может «просаживаться»/уменьшаться (достигать низкого значения - экстремума) менее чем до 3 В (для батареи с номинальным выходным напряжением 3.6 В). Затем, после 5-15 сек после начала процедуры активации батареи, по показанию узла БКН фиксируется факт, что напряжение на батарее начинает плавно нарастать, и по достижению значения, превышающего 3 В и более процедура активации батареи прекращается. Если напряжение на батарее не повышается выше 3 В в течении 1 минуты, то процесс ее активации прекращается и принимается решение о том, что батарея - неисправна (не работоспособна).This device operates as follows. To carry out the battery activation procedure, the switch closes for a time T, which causes the flow of electric current I through the RC node. At the same time, with the help of the BKN unit, it is possible for the operator performing battery activation to visually control the voltage level at the output of the LTB (battery). In this device, the switch is made in the form of a typical electric switch, and the RC node is in the form of a constant resistor Rрц. The value of the electric activation current of the battery is determined by the expression: I = Ubat / Rrc, where Ubat is the voltage at the output of the battery, Rrc is the resistance value of the load resistor (RC node). In the process of activating the battery, the operator (individual) conducts visual monitoring of the voltage change at the battery output using the BKN unit, which can be used as a typical voltmeter. The parameters of the RC node, made in the form of a constant resistor, are set based on the calculation of the permissible current through the battery. If the battery is operational (operational), then its activation process, which is recorded visually according to the testimony of the BKN unit, obeys the following model: at the initial stage, I fight after switching on the switch, the voltage at the battery output can “drain” / decrease (reach a low value - extremum) less than 3 V (for a battery with a rated output voltage of 3.6 V). Then, after 5-15 seconds after the start of the battery activation procedure, according to the testimony of the BKN unit, the fact is fixed that the voltage on the battery begins to increase smoothly, and when the value exceeds 3 V or more, the battery activation procedure is terminated. If the voltage on the battery does not rise above 3 V within 1 minute, then the process of its activation stops and a decision is made that the battery is malfunctioning (not working).

Данному устройству присущи недостатки, аналогичные ранее рассмотренным способам. Процедура активации батареи, при использовании данного устройства носит «примерный» характер, поскольку включение коммутатора осуществляется ручным способом, а контроль уровня выходного напряжения на батарее - визуально. Ошибки операторов, выполняющих процедуру активации батареи, могут существенно влиять на качество выполнения этой процедуры. Низкая точность соблюдения регламента процедуры активации батареи и отсутствие контроля величины разрядного тока может вызывать повышенный расход энергоресурса батареи (из-за разряда батареи во время ее активации чрезмерного большими токами в течении длительного времени). Также следует отметить, что использование данного устройства крайне неудобно, поскольку для проведения процедуры активации батареи требуется постоянное участие ФЛ для осуществления непрерывного визуального контроля выходного напряжения на выходе батареи. А если учесть тот факт, что сосредоточение внимания ФЛ, которые постоянного заняты активной деятельностью, в течении длительного времени для обеспечения рутинного процесса активации батареи (например, для активации ЛТХБ типа ER26500 необходимо 25 минут разряжать током 60 мА), является изнурительным занятием, выполнение которого, с большой вероятностью, может быть нарушено из-за отвлечений упомянутых ФЛ. То есть значительное неудобство использования данного устройства для активации батареи может повлечь существенное снижение качества обслуживания батареи. Также, с помощью данного устройства возможность обслуживания с минимизацией энергетических потерь, связанных с активацией батареи ЛТХБ, и организация такого обслуживания, при котором сохраняется способность батареи ЛТХБ отдавать в нагрузку значение тока, предусмотренного спецификацией производителя этого изделия, при использовании данного способа, не обеспечивается. Это обусловлено тем, что в данном устройстве отсутствуют признаки и свойства, необходимые для контроля режимов эксплуатации батареи, например, фиксации времени нахождения батареи без подключения нагрузки (когда ТУСС, в котором установлена батарея, выключено), фиксации времени работы батареи как в режиме разряда микротоками, так и при номинальной нагрузке. Отсутствие данных о режимах эксплуатации не позволяет пользователю достоверно контролировать, так и своевременно осуществлять активацию батареи.This device has inherent disadvantages similar to the previously discussed methods. The procedure for activating the battery when using this device is “approximate” in nature, since the switch is turned on manually, and the output voltage level on the battery is monitored visually. Errors of operators performing the battery activation procedure can significantly affect the quality of this procedure. The low accuracy of observing the regulation of the battery activation procedure and the lack of control of the discharge current value can cause an increased consumption of battery energy (due to the discharge of the battery during its activation excessive high currents for a long time). It should also be noted that the use of this device is extremely inconvenient, since the battery activation procedure requires the constant participation of photoluminescence for continuous visual monitoring of the output voltage at the battery output. And if we take into account the fact that focusing on PLs that are constantly engaged in vigorous activity for a long time to ensure the routine process of battery activation (for example, to activate LTBB type ER26500, it takes 25 minutes to discharge 60 mA), this is an exhausting task, the implementation of which , with a high probability, can be violated due to distractions of the aforementioned PL. That is, a significant inconvenience of using this device to activate the battery can lead to a significant decrease in the quality of battery service. Also, with the help of this device, the possibility of servicing with minimization of energy losses associated with the activation of the LTHB battery, and the organization of such service, which retains the ability of the LTHB battery to deliver to the load the current value provided by the manufacturer’s specification for this product, when using this method, is not provided. This is due to the fact that in this device there are no signs and properties necessary for monitoring the battery operating modes, for example, fixing the time spent by the battery without connecting the load (when the TUSS in which the battery is installed is turned off), fixing the battery operating time as in microcurrent discharge mode , and at rated load. The lack of data on operating modes does not allow the user to reliably monitor and timely activate the battery.

По мнению авторов, наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту (прототипом) является, известное из техники [Л6], устройство, состоящее из батареи последовательно соединенных химических источников тока (далее - батарея), блока балансировки и контроля параметров батареи (БКПБ), датчика тока (ДТ), разрядной цепи (РЦ), индикатора и блока управления (БУ), который своими с первого по четвертый портами соединен, соответственно, с первым портом узла БКПБ, со входом индикатора, с первым портом узла РЦ и с первым портом узла ДТ, который вторым и третьим портами соединен с нагрузкой и со вторым портом узла РЦ и первым портом батареи, которая вторым портом соединена со вторым портом узла БКПБ, при этом, узел БУ выполнен с возможностью контроля работоспособности батареи по данным, поступающим с узлов ДТ и БКПБ, который выполнен с возможностью контроля напряжения на элементах батареи и балансировки их токовой нагрузки.According to the authors, the closest in technical essence to the claimed object (prototype) is, known from the technology [L6], a device consisting of a battery of series-connected chemical current sources (hereinafter referred to as the battery), a balancing and control unit for battery parameters (BKPB), a current sensor (DT), a discharge circuit (RC), an indicator, and a control unit (CU), which are connected with their first to fourth ports, respectively, with the first port of the BKPB node, with the indicator input, with the first port of the RC node and with the first port node DT, which in the second and third ports are connected to the load and to the second port of the RC node and the first battery port, which is connected to the second port of the BKPB node by the second port, while the BU node is configured to control the battery operability according to the data received from the DT and BKPB nodes, which made with the ability to control the voltage on the battery cells and balancing their current load.

Функциональная схема устройства представлена на фиг.1. Устройство (фиг.1) состоит из датчика тока (ДТ) 2, разрядной цепи (РЦ) 4, батареи последовательно соединенных химических источников тока (далее - батарея) 5, индикатора 7, блока балансировки и контроля параметров батареи (БКПБ) 6 и блока управления (БУ) 3, который своими с первого по четвертый портами соединен, соответственно, с первым портом узла БКПБ 6, со входом индикатора 7, с первым портом узла РЦ 4 и с первым портом узла ДТ 2, который вторым и третьим портами соединен с нагрузкой 1 и со вторым портом узла РЦ 4 и первым портом батареи 5, которая вторым портом соединена со вторым портом узла БКПБ 6, при этом, узел БУ 3 выполнен с возможностью контроля работоспособности батареи 5 по данным, поступающим с узлов ДТ 2 и БКПБ 6, который выполнен с возможностью контроля напряжения на элементах батареи 5 и балансировки их токовой нагрузки.Functional diagram of the device shown in figure 1. The device (Fig. 1) consists of a current sensor (DT) 2, a discharge circuit (RC) 4, a battery of series-connected chemical current sources (hereinafter referred to as the battery) 5, indicator 7, a balancing and control unit for battery parameters (BKPB) 6, and a unit control unit (BU) 3, which is connected with its first to fourth ports, respectively, with the first port of the BKPB 6 node, with the indicator input 7, with the first port of the RC 4 node and with the first port of the DT 2 node, which is connected to the second and third ports with load 1 and with the second port of the RC 4 node and the first port of the battery 5, which is the second mouth connected to a second node port BKPB 6, wherein, the node ECU 3 is configured to control battery performance 5 on data coming from nodes DT 2 and BKPB 6 which is arranged to control the voltage at the battery cell 5 and balancing their current load.

Устройство (фиг.1) функционирует следующим образом. В исходном состоянии узлом БУ осуществляется кратковременное тестирование батареи 5 путем подключения к ней узла РЦ 4, который эмулирует нагрузку 1 с ее номинальным током. Если напряжение на батарее 5 в процессе тестирования находится в пределах допустимых значений, то на индикатор 7 выводится сообщение об исправности батареи 5. В простейшем случае индикатор может быть двухцветным светодиодом, зеленое или красное свечение которого может свидетельствовать, соответственно, об исправности или разряженном состоянии батареи 5.The device (figure 1) operates as follows. In the initial state, the control unit node performs short-term testing of the battery 5 by connecting to it the RC unit 4, which emulates load 1 with its rated current. If the voltage on the battery 5 during testing is within acceptable values, then the indicator 7 displays a message about the health of the battery 5. In the simplest case, the indicator can be a two-color LED, the green or red glow of which can indicate, respectively, the health or low state of the battery 5.

В рабочем состоянии, при подключении нагрузки 1 (после включения электропитания ТУСС), батарея 5 начинает разряжаться. Уровень тока в нагрузке 1 контролируется узлом ДТ2, а напряжение на элементах батареи 5 - узлом БКПБ 6. В процессе разряда батареи 5 или при воздействии на нее больших разрядных токов, напряжение на отдельных элементах батареи 5 может уменьшаться, что свидетельствует о их разряде или снижении работоспособности. В этих случаях, узлом БКПБ 6 под управлением узла БУ 3 осуществляется балансировка элементов батареи 5, обеспечивающая перераспределение токовой нагрузки между элементами батареи 5. Если в процессе эксплуатации напряжение на батарее 5 снизится ниже допустимого значения, то этот факт будет зафиксирован узлом БУ 3, который включит на индикаторе 7 режим индикации факта, что батарея 5 разряжена.In working condition, when the load 1 is connected (after turning on the power of the TUSS), the battery 5 starts to discharge. The current level in the load 1 is controlled by the DT2 unit, and the voltage on the battery cells 5 is controlled by the BKPB 6. During the discharge of the battery 5 or when large discharge currents are exposed to it, the voltage on the individual elements of the battery 5 can decrease, which indicates their discharge or decrease health. In these cases, the unit БКПБ 6 under the control of the unit БУ 3 balances the elements of the battery 5, providing a redistribution of the current load between the elements of the battery 5. If during operation the voltage on the battery 5 drops below an acceptable value, this fact will be recorded by the unit БУ 3, which will turn on the indicator 7 mode of indication of the fact that the battery 5 is discharged.

Данное устройство частично устраняет недостатки предыдущего устройства. Это обусловлено тем, что в устройстве предусмотрена процедура тестирования батареи 5, которая позволяет контролировать работоспособность батареи и своевременно оповещать пользователя ТУСС о ее состоянии с помощью индикатора 7. Кроме того, узлом БКПБ 6 обеспечивается балансировка токовой нагрузки на элементы батареи 5, что обеспечивает повышение ее работоспособности (длительности работы).This device partially eliminates the disadvantages of the previous device. This is due to the fact that the device has a battery testing procedure 5, which allows you to monitor the battery performance and timely notify the TUSS user about its condition using indicator 7. In addition, the BKPB 6 node provides balancing of the current load on the battery cells 5, which ensures its increase health (duration).

Данное техническое решение имеет недостатки, аналогичные предыдущему устройству. Так, тестирование батареи 5, выполняемое перед началом работы ТУСС (нагрузки 1), не обеспечивает достоверного контроля работоспособности батареи 5, поскольку ее пассивация может развиваться постепенно и на этапе тестирования номинальным нагрузочным током не обнаруживаться и не устраняться. Следует также заметить, что балансировка токовой нагрузки на элементы батареи 5 может в ряже случаев способствовать развитию процесса пассивации отдельных элементов батареи 5, потому, что действие импульсов повышенного тока, которые возникают в нагрузке 1 и способные разрушить ИПХЛ, снижается узлом БКПБ 6.This technical solution has disadvantages similar to the previous device. So, testing the battery 5, performed before the start of the TUSS operation (load 1), does not provide reliable control of the health of the battery 5, since its passivation can develop gradually and cannot be detected and eliminated at the stage of testing with the rated load current. It should also be noted that balancing the current load on the elements of the battery 5 can in some cases contribute to the development of the passivation process of the individual elements of the battery 5, because the effect of the increased current pulses that occur in the load 1 and can destroy IPCL is reduced by the BKPB 6 unit.

По мнению авторов, повышение качества обслуживания батареи может быть существенно улучшено на основе минимизации энергетических потерь, связанных с ее активацией и поддержанием в состоянии ПРБ. При этом, оптимизация периодичности выполнения процедур активации батареи может базироваться на мониторинге эксплуатационных режимов батареи. Это предусматривает выполнение процедур активации с учетом реальных режимов ее эксплуатации. Контроль реальных нагрузочных токов батареи может обеспечить прогнозирование уровней пассивации батареи и вычисление сроков/ периодов ее активации. Это может быть основано на том факте, что пассивация батареи происходит только тогда, когда ток ее разряда I_off=0 (электропитание ТУСС - выключено) и когда батарея разряжается микротоками I_micro, (ТУСС функционирует в режиме энергосбережения и потребляет от батареи микротоки I_micro<1мА). Принимая этот факт во внимание, учет времени работы батареи токами I_off и I_micro, может быть использован для определения/ вычисления сроков проведения активации батареи. При этом полагается, что функционирование ТУСС, вызывающее разряд батареи номинальным током I_nom, не сопровождается процессом пассивации батареи. Поскольку известны рекомендации производителя по периодичности и режимам проведения активации батареи, то имея данные о том, сколько батарея реально работала в условиях, способствующих ее пассивации (при токовой нагрузке I_off и I_micro), можно повысить точность определения момента, когда активация батареи необходима. Это позволяет обеспечить минимизацию энергетических потерь, связанных с активацией батареи и обеспечить поддержанием ее в состоянии ПРБ. Иными словам, решение поставленной задачи, связанной с повышением качества обслуживания батареи, может быть организовано на основе фиксации и суммирования времени работы батареи Т в токовых режимах I_off и I_micro и, при превышении значения Т заданного/ порогового значения, выполнения процедуры активации батареи с соблюдением рекомендаций производителя (по режиму активации батареи).According to the authors, improving the quality of battery service can be significantly improved by minimizing the energy losses associated with its activation and maintenance in the state of PRB. At the same time, the optimization of the frequency of the battery activation procedures can be based on monitoring the operating conditions of the battery. This provides for the implementation of activation procedures taking into account the real modes of its operation. Monitoring the actual load currents of the battery can provide a prediction of the levels of passivation of the battery and the calculation of the timing / periods of its activation. This can be based on the fact that the battery is passivated only when its discharge current is I _off = 0 (TUSS power supply is off) and when the battery is discharged by _micro currents I _micro (TUSS operates in power saving mode and consumes micro currents I _micro from the battery <1mA). Taking this fact into account, accounting for battery life with I _off and I _micro currents can be used to determine / calculate the timing of battery activation. It is believed that the operation of the TUSS, causing the battery to discharge with a nominal current I _nom , is not accompanied by the battery passivation process. Since the manufacturer's recommendations on the frequency and modes of battery activation are known, having data on how much the battery really worked in conditions conducive to its passivation (at current load I _off and I _micro ), it is possible to increase the accuracy of determining the moment when battery activation is necessary. This allows you to minimize energy losses associated with the activation of the battery and ensure that it is maintained in the state of PRB. In other words, the solution of the task associated with improving the quality of battery service can be organized based on fixing and summing the battery operating time T in current modes I _off and I _micro and, if the value T exceeds the set / threshold value, the battery activation procedure is performed with following manufacturer's recommendations (for battery activation mode).

Исследования показали, что технические решения, которые могут обеспечить минимизацию энергетических потерь, связанных с активацией батареи и поддержанием ее в состоянии ПРБ на основе учета реальных условий,режимов эксплуатации батареи, путем фиксации времени нахождения батареи в режимах токовой нагрузки Inom, loff и Imicro Для вычисления момента запуска процедуры ее активации, из техники не известны.Studies have shown that technical solutions that can minimize energy losses associated with activating the battery and maintaining it in the PRB state based on taking into account real conditions and battery operating conditions by fixing the time spent by the battery in current load modes Inom, loff, and Imicro the moment of starting the procedure for its activation are not known from the technique.

Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей известного технического решения, связанных с повышением качества обслуживания батареи на основе учета режимов ее эксплуатации в составе технических устройств и систем.The purpose of the utility model is to expand the functionality of a well-known technical solution related to improving the quality of battery service based on taking into account its operation modes as part of technical devices and systems.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известное устройство, состоящее из батареи последовательно соединенных химических источников тока (далее - батарея), блока контроля параметров батареи (БКПБ), датчика тока (ДТ), разрядной цепи (РЦ), индикатора и блока управления (БУ), который своими с первого по четвертый портами соединен, соответственно, с первым портом узла БКПБ, со входом индикатора, с первым портом узла РЦ и с первым портом узла ДТ, который вторым и третьим портами соединен, соответственно, с нагрузкой и со вторым портом узла РЦ и первым портом батареи, которая вторым портом соединена со вторым портом узла БКПБ, который выполнен с возможностью контроля напряжения на элементах батареи и их балансировки, дополнительно в его состав введены память и модуль часов реального времени (МЧРВ), который своим портом соединен с пятым портом узла БУ, который шестым портом соединен с портом узла памяти, при этом, узел БУ выполнен в виде микроконтроллера (МК), функционирующего по программе, обеспечивающей возможность мониторинга тока, поступающего от батареи в нагрузку, по данным, считываемым с узла ДТ, и фиксации в памяти времени пассивации батареи Т_пас, определяемого, как длительность работы (наработки) батареи с разрядным током, уровень которого ниже номинального, при котором пассивация батареи может беспрепятственно развиваться, снижая надежность и работоспособность батареи, автоматического, без участия физического лица/ пользователя ТУСС, обслуживания батареи путем инициализации процедуры ее активации по факту достижения времени пассивации Т_пас порогового (Т_порог) значения например, Т_порог=сутки, и управления процедурой активации батареи с нормированием времени активации и тока активации батареи в соответствии со спецификацией/ рекомендациями производителя батареи.This goal is achieved due to the fact that in a known device consisting of a battery of series-connected chemical current sources (hereinafter referred to as the battery), a battery parameter monitoring unit (BKPB), a current sensor (DT), a discharge circuit (RC), an indicator and a control unit (BU), which is connected with its first to fourth ports, respectively, with the first port of the BKPB node, with the indicator input, with the first port of the RC node and with the first port of the DT node, which is connected to the load and to the second and third ports, respectively second port of the node The RC and the first battery port, which is connected to the second port of the BKPB node by the second port, which is configured to control the voltage on the battery cells and balance them, additionally, a memory and a real-time clock module (RTM) are connected to it, and their port is connected to the fifth the node of the control unit, which is connected to the port of the memory node by the sixth port, and the control unit is made in the form of a microcontroller (MK), which operates according to a program that allows monitoring the current from the battery to the load, according to read from the DT unit and recording in memory the passivation time of the battery T _pass , which is defined as the duration of operation (running hours) of the battery with a discharge current, the level of which is lower than the nominal one, at which passivation of the battery can develop unhindered, reducing the reliability and performance of the battery, automatic without the participation of an individual / user Toussaint, battery maintenance procedures by initializing its activation upon achievement of passivation time T _pass threshold (T _threshold) values for example, T = _threshold day, and board battery activation procedure with the norm of the activation time and activation current battery in accordance with specification / battery manufacturer's recommendations.

Функциональная схема устройства активации и контроля работоспособности литиевой батареи (далее- устройство) приведена на фиг.2. Устройство (фиг.2) состоит из датчика тока (ДТ) 2, микроконтроллера (МК) 3, индикатора 4, разрядной цепи (РЦ) 5, модуля часов реального времени (МЧРВ) 6, батареи 7, блока контроля параметров батареи (БКПБ) 8 и памяти 9, которая своим портом соединена с первым портом узла МК 3, который своими со второго по шестой портами соединен, соответственно, с портом узла МЧРВ 6, со входом индикатора 4, с первым портом узла БКПБ 8, с первым портом узла РЦ 5 и первым портом узла ДТ 2, который своими вторым и третьим портами соединен, соответственно, с нагрузкой 1 и со вторым портом узла РЦ и первым портом батареи 7, которая вторым портом соединена со вторым портом узла БКПБ 8, который выполнен с возможностью контроля напряжения на элементах батареи 7 и балансировки их токовой нагрузки, кроме того, узле МК 3 функционирует по программе, обеспечивающей возможность мониторинга тока, поступающего от батареи 7 в нагрузку 1 по данным, считываемым с узла ДТ 2, и фиксации в памяти 9 времени пассивации батареи Т_пас, определяемой, как длительности наработки батареи 9 с разрядным током, уровень которого ниже номинального, при котором пассивация батареи 7 не происходит, инициализации процедуры активации батареи 7 по факту достижения времени Т_пас порогового (Т_порог)/ заданного значения, например, Т_порог=24 часа, управления процедурой активации батареи 7 с нормированием времени действия и значения тока разряда/ активации батареи 7, задаваемых в соответствии со спецификацией/ рекомендациями производителя батареи 7.The functional diagram of the device for activation and health monitoring of a lithium battery (hereinafter referred to as the device) is shown in FIG. 2. The device (figure 2) consists of a current sensor (DT) 2, a microcontroller (MK) 3, an indicator 4, a discharge circuit (RC) 5, a real-time clock module (CDMV) 6, a battery 7, a battery parameter monitoring unit (BKPB) 8 and memory 9, which is connected by its port to the first port of the MK 3 unit, which, with its second to sixth ports, is connected, respectively, to the port of the MPRV node 6, with the indicator input 4, with the first port of the БКПБ 8 node, with the first port of the RC node 5 and the first port of the node DT 2, which is connected with its second and third ports, respectively, with load 1 and with the second the mouth of the RC node and the first port of the battery 7, which is connected by a second port to the second port of the BKPB 8 node, which is configured to control the voltage on the elements of the battery 7 and balance their current load, in addition, the MK 3 node operates according to a program that allows current monitoring coming from the battery 7 to the load 1 according to the data read from the node DT 2, and fixing in memory 9 the passivation time of the battery T _pass , defined as the duration of the battery 9 with a discharge current, the level of which is below the nominal, at passivation of the battery 7 does not occur, initialization of the activation procedure of the battery 7 upon the achievement of the time T _pass threshold (T _threshold ) / set value, for example, T _threshold = 24 hours, control of the activation procedure of the battery 7 with normalization of the duration and value of the discharge / activation current 7 batteries specified in accordance with the specifications / recommendations of the battery manufacturer 7.

Устройство (фиг.2) функционирует следующим образом. Работа этого устройства частично сходна с функционированием устройства-прототипа. Так, состояние (работоспособность) батареи 7 отображается с помощью индикатора 4, аналогично, как в прототипе. В исходном состоянии работает узел МЧРВ 6, ведущий отсчет времени T_off нахождения ТУСС, в котором установлена батарея 7, в состоянии выключено. При этом (при выключенной нагрузке 1) батарея 7 эксплуатируется в режиме с токовой нагрузкой, близкой к нулевому значению, то есть значение разрядного тока батареи равно I_off Время T_off фиксируется в памяти 9 по данным, считываемым с узла МЧРВ 6.The device (figure 2) operates as follows. The operation of this device is partially similar to the operation of the prototype device. So, the state (performance) of the battery 7 is displayed using the indicator 4, similarly as in the prototype. In the initial state, the MCHRV unit 6 is operating, leading the countdown time T _{off of} finding the TUSS in which the battery 7 is installed, in the off state. In this case (when load 1 is turned off), battery 7 is operated in a mode with a current load close to zero, that is, the value of the discharge current of the battery is I _off Time T _off is recorded in memory 9 according to data read from the MCHRV unit 6.

После включения электропитания упомянутого ТУСС, ток, потребляемый нагрузкой 1, которой является электронная часть ТУСС, может принимать как номинальное значение I_nom, так и минимальное, например, соответствующее режиму энергосбережения, при котором ток, фиксируемый узлом ДТ 2, становится равным I_micro<I_nom. Время T_micro, как время работы батареи в режиме с токовой нагрузкой I_micro, также фиксируется в памяти 9. По факту достижения времени T_пac=T_off+T_micro≥T_порог, узлом МК 3 инициализируется процедура активации батареи с нормированием Т_депас - времени действия и I_депас - значения тока разряда/ активации батареи 9. Для этого, включается узел РЦ 5, с помощью которого осуществляется разряд батареи 7 током 1_депас в течении времени Т_депас, которые установлены спецификацией/ рекомендациями производителя батареи (элементов батареи). Так, например, как известно из [Л7], для литиево-тионилхлоридных батарей типа ER14250 рекомендуется использовать следующие параметры их активации: при Т_пас=3 месяца, I_депас=80 мА и Т_депас=15 сек. При проведении процедуры активации батареи 7 также осуществляется контроль ее работоспособности по уровню ее выходного напряжения. Например, считается, что если номинальное выходное напряжение элемента батареи 7 равно 3.6 В, то после выполняется его успешной активации оно должно быть >3В. После завершения активации батареи 7 на индикатор 4 выводится соответствующее сообщение, информирующее пользователя ТУСС о работоспособности батареи 7. Например, при использовании в качестве узла индикатора 4 двухцветного светодиода, то его свечение устанавливается зеленым, как признак работоспособной батареи 7, в противном случае - цвет свечения индикатора 4 устанавливается красным (батарея разряжена).After turning on the power of the mentioned TUSS, the current consumed by the load 1, which is the electronic part of the TUSS, can take both the nominal value I _nom and the minimum, for example, corresponding to the energy saving mode, in which the current detected by the DT 2 unit becomes I _micro < I _nom . The time T _micro , as the battery life in the mode with the current load I _micro , is also recorded in memory 9. Upon reaching the time T _pac = T _off + T _micro ≥T _threshold , the MK 3 node initiates the battery activation procedure with normalization T _depass - the duration of the action and I _depot are the values of the discharge / activation current of the battery 9. For this, the RC 5 unit is turned on, with the help of which the battery 7 is discharged by the current 1 _depass during the T _depass time, which are established by the specifications / recommendations of the manufacturer of the battery (battery cells). So, for example, as is known from [L7], for lithium-thionyl chloride batteries of the ER14250 type it is recommended to use the following activation parameters: at T _pass = 3 months, I _depot = 80 mA and T _depass = 15 sec. When carrying out the activation procedure of the battery 7 also monitors its performance by the level of its output voltage. For example, it is believed that if the nominal output voltage of the battery cell 7 is 3.6 V, then after successful activation it should be> 3V. After the activation of the battery 7 is completed, a corresponding message is displayed on the indicator 4 informing the TUSS user about the health of the battery 7. For example, when the indicator 4 is used as a two-color LED, its glow is set to green as a sign of a working battery 7, otherwise the glow color indicator 4 is set to red (battery is low).

Таким образом, в данном техническом решении обеспечивается фиксация времени наработки батареи 7 в режимах ее эксплуатации, которые не препятствуют процессу пассивации батареи 7. Это позволяет более точно контролировать работоспособность батареи 7, вычислять периодичность выполнения ее активации, а также выполнять эту процедуру в точном соответствии с рекомендациями производителя батареи. В результате этого достигается минимизация расходов энергоресурса, используемого для активации батареи 7 (оптимизирована периодичность процедур активации), обеспечивается поддержание батареи 7 в состоянии готовности обеспечить нагрузку 1 требуемым разрядным током (своевременная депассивация), а также повышается достоверность контроля работоспособности батареи 7.Thus, this technical solution provides a fixation of the operating time of the battery 7 in the modes of its operation, which do not impede the process of passivation of the battery 7. This allows you to more accurately control the performance of the battery 7, calculate the frequency of its activation, and also perform this procedure in strict accordance with battery manufacturer recommendations. As a result of this, the energy consumption used to activate the battery 7 is minimized (the frequency of activation procedures is optimized), the battery 7 is maintained in a state of readiness to provide load 1 with the required discharge current (timely depassivation), and the reliability of monitoring the battery 7 is improved.

В предлагаемом устройстве обеспечивается следующее сочетание отличительных признаков и свойств.The proposed device provides the following combination of distinctive features and properties.

В состав устройства дополнительно введены память и модуль часов реального времени (МЧРВ), который своим портом соединен с пятым портом узла БУ (МК), который шестым портом соединен с узлом памяти.The device also includes a memory and a real-time clock module (RTM), which is connected by its port to the fifth port of the control unit (MC), which is connected to the memory node by the sixth port.

Узел БУ выполнен в виде микроконтроллера (МК), функционирующего по программе, обеспечивающей возможность мониторинга тока, поступающего от батареи в нагрузку, по данным, считываемым с узла ДТ, и фиксации в памяти времени пассивации батареи Т_пас, определяемого, как длительность работы (наработки) батареи с разрядным током, уровень которого ниже номинального, при котором пассивация батареи может беспрепятственно развиваться, снижая надежность и работоспособность батареи. Благодаря этому, достигается повышение точности определения периодичности проведения процедур депассивации ЛТХБ (батареи 7), что, в свою очередь обеспечивает как экономию энергоресурса батареи, используемого для ее активации, так и поддержание высокого уровня работоспособности батареи.The control unit assembly is made in the form of a microcontroller (MK), operating according to a program that provides the ability to monitor the current supplied from the battery to the load, according to data read from the DT assembly, and to record in memory the passivation time of the battery T _pass , defined as the duration of operation (operating time ) batteries with a discharge current, the level of which is below the nominal, at which the passivation of the battery can develop unhindered, reducing the reliability and performance of the battery. Due to this, an increase in the accuracy of determining the frequency of LTHB depassivation procedures (battery 7) is achieved, which, in turn, provides both energy savings for the battery used to activate it and a high level of battery performance.

Автоматического, без участия пользователя ТУСС, обслуживания батареи путем инициализации процедуры ее активации по факту достижения времени пассивации Т_пас порогового (Т_порог)/ заданного значения например, Т_порог=сутки, и управления процедурой активации батареи с нормированием времени активации и тока активации батареи в соответствии со спецификацией/ рекомендациями производителя батареи.Automatic, without the participation of the TUSS user, battery maintenance by initiating the activation procedure upon reaching the passivation time T _pass threshold (T _threshold ) / set value, for example, T _threshold = day, and controlling the battery activation procedure with normalization of the activation time and battery activation current to according to the specifications / recommendations of the battery manufacturer.

Введение и использование указанных признаков и свойств позволяют существенно расширить функциональные возможности известного устройства, связанных с повышением качества обслуживания батареи на основе учета режимов ее эксплуатации в составе ТУСС. При этом, повышение качества обслуживания и контроля работоспособности батареи достигается на основе минимизации энергетических потерь, связанных с ее активацией, а также организации такого обслуживания, при котором сохраняется полная работоспособность батареи, как возможность поддержки токовой нагрузки, предусмотренной спецификацией ее производителя.The introduction and use of these signs and properties can significantly expand the functionality of the known device associated with improving the quality of battery service based on taking into account the modes of its operation as part of TUSS. At the same time, improving the quality of service and monitoring the battery’s performance is achieved by minimizing the energy losses associated with its activation, as well as organizing such a service, which maintains the battery’s full performance, as well as the ability to support the current load provided for by the manufacturer’s specification.

Введение дополнительных признаков и использование новых свойств позволяет в предлагаемом техническом решении достичь существенного повышения эффективности обслуживания, обеспечивающего повышение надежности контроля и уровня работоспособности батареи, а также снижения расхода энергоресурса, используемого для ее активации.The introduction of additional features and the use of new properties allows us to achieve a significant increase in service efficiency in the proposed technical solution, which will increase the reliability of control and the level of battery operability, as well as reduce the energy consumption used to activate it.

Техническим результатом, достигаемым в данном техническом решении, является снижение затрат энергоресурса батареи, используемого для ее активации, что обеспечивается за счет фиксации времени пассивации батареи Т_пас и выполнения процедуры ее автоматической активации по факту достижения времени пассивации Т_пас порогового значения. При этом, активация батареи осуществляется в режиме с нормированным воздействием на батарею по времени и значению тока разряда в соответствии с рекомендациями производителя батареи. То есть, при обслуживании батареи обеспечивается нормирование времени и тока ее активации в соответствии со спецификацией/ рекомендациями производителя батареи.The technical result achieved in this technical solution is to reduce the energy costs of the battery used to activate it, which is ensured by fixing the passivation time of the battery T _pass and the procedure for its automatic activation upon reaching the passivation time T _pass threshold value. In this case, the activation of the battery is carried out in a mode with a normalized effect on the battery in time and value of the discharge current in accordance with the recommendations of the battery manufacturer. That is, when servicing the battery, the time and current of its activation are regulated in accordance with the specifications / recommendations of the battery manufacturer.

Повышение достоверности контроля работоспособности ЛТХБ обеспечивается за счет того, что в процессе обслуживания батареи осуществляется своевременная ее активации, в процессе которой тестируется работоспособность батареи, результаты которой отображаются на индикаторе.Improving the reliability of monitoring the performance of LTHB is due to the fact that in the process of servicing the battery, its timely activation is carried out, during which the battery is tested for operability, the results of which are displayed on the indicator.

Сочетание отличительных признаков и свойств, предлагаемого устройства активации и контроля работоспособности литиевой батареи из техники не известно, поэтому оно соответствует критерию новизны. При этом, для достижения максимального эффекта по расширению функциональных возможностей известного устройства, направленных на повышение эффективности обслуживания, с точки зрения обеспечения достоверности контроля и поддержания высокого уровня работоспособности батареи, а такжя снижения расхода ее ресурса на активацию, необходимо использовать всю совокупность отличительных признаков и свойств, указанных выше.The combination of distinctive features and properties of the proposed device activation and health monitoring of a lithium battery is not known from the technology, therefore, it meets the criterion of novelty. At the same time, in order to achieve the maximum effect of expanding the functionality of the known device aimed at improving the efficiency of service, from the point of view of ensuring the reliability of control and maintaining a high level of battery performance, as well as reducing the consumption of its resource for activation, it is necessary to use the whole set of distinctive features and properties mentioned above.

Обобщенный алгоритм функционирования предлагаемого устройства может быть представлен в следующем виде.A generalized algorithm for the functioning of the proposed device can be presented in the following form.

- Начало;- Start;

- Шаг-1. Инициализация: очистка памяти 9, установка исходного состояния узла МЧРВ;- Step 1. Initialization: clearing memory 9, setting the initial state of the CDMV node;

- Шаг-2. Активация/ тестирование батареи 7: запуск узла МЧРВ 6, включение узла РЦ 5 и установка режима разряда батареи 7 током I_депас в течении времени Т_депас;- Step 2. Activation / testing of battery 7: start-up of the MPRV 6 unit, inclusion of the RC 5 node and setting of the battery 7 discharge mode by the current I _depot for the time T _depot ;

- Шаг-3. Проверка: время Т_депас- истекло? Если нет, то возврат к шагу 2, если да, то переход к шагу 4.- Step 3. Check: T _{Depass Time} - Expired? If not, then return to step 2; if so, go to step 4.

Шаг-4. Проверка: «Напряжение на батарее/ элементах батареи соответствуют норме?» Если да, то переход к шагу 5 (вывод - ОК). Если нет, то переход к шагу 6.Step 4. Check: “Are the voltages on the battery / battery cells normal?” If yes, go to step 5 (output is OK). If not, go to step 6.

- Шаг-5. Индикация исправного состояния батареи 7 с помощью индикатора 4, переход к шагу 7.- Step 5. Indication of the working condition of the battery 7 using the indicator 4, go to step 7.

- Шаг-6. Индикация неисправного состояния батареи 7 с помощью индикатора 4, переход к шагу 12;- Step 6. Indication of the malfunctioning state of battery 7 using indicator 4, go to step 12;

- Шаг-7. Активация узла ДТ 2, установка исходного состояния узла МЧРВ 6, запуск отсчета времен Т_пас, переход к шагу 8.- Step 7. Activation of the DT 2 node, setting the initial state of the CDMV node 6, starting the countdown of the T _pass times, proceeding to step 8.

- Шаг-8. Проверка: ток нагрузки меньше I_nom? - Если нет, то переход к шагу 9, если - да, то переход к шагу 10.- Step 8. Check: load current less than I _nom ? - If not, then go to step 9, if - yes, then go to step 10.

- Шаг-9. Фиксация в узле памяти 9 времени наработки батареи 7 по данным, считываемым с узла МЧРВ 6, остановка узла МЧРВ 6, возврат к шагу 8.- Step 9. Fixing in the memory node 9 the operating time of the battery 7 according to the data read from the node MCHRV 6, stop the node MCHRV 6, return to step 8.

- Шаг-10. Запись/ модификация данных, размещенных в узле памяти 9, о значении времени T_пас, переход к шагу 11.- Step 10. Record / modification of the data located in the memory node 9 about the value of the time T _pass , go to step 11.

- Шаг-11. Время Т_пас, достигло порогового значения Т_порог? - Если да, то переход к шагу 2, если нет, то переход к шагу 8- Step 11. Time T _pass , reached the threshold value T _threshold ? - If yes, go to step 2; if not, go to step 8

-Шаг-12. Конец.-Step-12. The end.

Узлы ДТ 2, индикатора 4, РЦ 5, батареи 7 и БКПБ 8 могут быть аналогичными соответствующим признакам прототипа и не требуют значительной доработки при реализации предлагаемого технического решения.The nodes of DT 2, indicator 4, RC 5, battery 7 and BKPB 8 can be similar to the corresponding features of the prototype and do not require significant refinement when implementing the proposed technical solution.

Узел МК 3 может быть реализован на основе РIС-контроллеров, известных из [Л8, Л9].Node MK 3 can be implemented on the basis of PIC controllers known from [L8, L9].

Узел МЧРВ 6 может быть реализован с использованием микросхем часов реального времени семейства MCP795WXX/BXX [Л10] производства компании Microchip. Эти изделия отличаются наличием встроенного SPI-интерфейса, энергонезависимой памяти и имеют низкую стоимость.The MCHRV 6 unit can be implemented using real-time clock microcircuits of the MCP795WXX / BXX [L10] family manufactured by Microchip. These products are distinguished by the presence of a built-in SPI-interface, non-volatile memory and have a low cost.

Узел памяти 9 может быть реализован с использованием микросхем HY27(U/S)SXX561M [Л11] - семейства энергонезависимой Flash памяти, построенной по NAND технологии. Эти изделия отличаются возможностью работы в широком диапазоне напряжений(3.3 В и 1.8 В), имеют миниатюрные размеры и низкое энергопотребление.The memory node 9 can be implemented using HY27 (U / S) SXX561M [L11] chips, a family of non-volatile Flash memory built using NAND technology. These products are distinguished by the ability to work in a wide voltage range (3.3 V and 1.8 V), have miniature dimensions and low power consumption.

Для реализации узлов предлагаемого устройства с необходимыми признаками, свойствами и обеспечения функционирования узла МК 3 по требуемым алгоритмам, также могут быть использованы решения и программные процедуры, известные из авторских программ для ЭВМ [Л12-Л15] и авторских технических решений [Л16-Л20].To implement the nodes of the proposed device with the necessary features, properties and ensure the functioning of the MK 3 node according to the required algorithms, solutions and software procedures known from the author's computer programs [L12-L15] and author's technical solutions [L16-L20] can also be used.

На основе приведенных данных можно заключить, что предлагаемая полезная модель устройства активации и контроля работоспособности литиевой батареи, за счет использования указанных выше отличительных признаков и свойств и реализации достигаемого технического результата, позволяет решить поставленную задачу, связанную с повышением качества обслуживания и контроля работоспособности батареи. Решение поставленной задачи достигается на основе существенного расширения функциональных возможностей известного устройства - прототипа, связанных с повышением качества обслуживания и контроля работоспособности батареи на основе учета режимов ее эксплуатации. При этом, повышение качества обслуживания и контроля работоспособности батареи достигается на основе контроля времени пассивации батареи в процессе ее эксплуатации в составе ТУСС, что позволяет вычислять периодичность проведения процедур активации батареи и выполнять их в автоматическом режиме. На основе этого достигается минимизация энергетических потерь, связанных с активацией, а также организация такого обслуживания, при котором сохраняется полная работоспособность батареи, как способность поддержки токовой нагрузки, предусмотренной спецификацией ее производителя.Based on the data presented, we can conclude that the proposed utility model of a device for activating and monitoring the performance of a lithium battery, through the use of the above distinguishing features and properties and the implementation of the achieved technical result, allows us to solve the problem associated with improving the quality of service and monitoring the performance of the battery. The solution to this problem is achieved on the basis of a significant expansion of the functionality of the known device, the prototype, associated with improving the quality of service and monitoring the battery's health based on the account of its operation modes. At the same time, improving the quality of service and monitoring battery performance is achieved by monitoring the battery passivation time during its operation as part of the TUSS, which allows you to calculate the frequency of battery activation procedures and perform them in automatic mode. On the basis of this, minimization of energy losses associated with activation is achieved, as well as the organization of such a service, in which the battery remains fully operational, as is the ability to support the current load provided by the specification of its manufacturer.

Приведенные средства, с помощью которых возможно осуществление полезной модели, позволяют обеспечить ее промышленную применимость.The above means, with which it is possible to implement a utility model, make it possible to ensure its industrial applicability.

Основные узлы предлагаемой полезной модели устройства активации и контроля работоспособности литиевой батареи изготовлены, экспериментально испытаны и могут быть использованы при создании серийных образцов.The main nodes of the proposed utility model of a device for activating and monitoring the performance of a lithium battery are manufactured, experimentally tested, and can be used to create serial samples.

Производимые устройства могут быть использованы для обслуживания литиевых, преимущественно, литий-тионилхлоридных батарей (ЛТХБ), используемых, для обеспечения работы ТУСС, функционирующих в автономном режиме с электропитанием от ХИТ.The manufactured devices can be used to service lithium, mainly lithium-thionyl chloride batteries (LTHB) used to ensure the operation of TUSS, operating autonomously with power from HIT.

Разработанное авторами техническое решение обеспечивает повышение эффективности обслуживания и контроля работоспособности ЛТХБ в процессе ее эксплуатации в составе ТУСС. Это достигается на основе контроля уровня пассивации батареи и своевременной ее активации в автоматическом режиме.The technical solution developed by the authors provides an increase in the efficiency of maintenance and monitoring of the performance of LTHB during its operation as part of TUSS. This is achieved by monitoring the level of passivation of the battery and its timely activation in automatic mode.

Предлагаемое техническое решение будет востребовано широким кругом пользователей различных устройств и систем, функционирующих с использованием автономных источников тока типа ЛТХБ. Использование данного устройства обеспечивает поддержание высокого уровня работоспособности ЛТХБ, что повышает надежность автономного функционирования потребительской РЭА и техники специального назначения в течении длительного времени.The proposed technical solution will be in demand by a wide range of users of various devices and systems that operate using autonomous current sources such as LTHB. The use of this device ensures the maintenance of a high level of operability of LTHB, which increases the reliability of the autonomous functioning of consumer REA and special-purpose equipment for a long time.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИUSED SOURCES

1. Литиевые первичные тионил-хлоридные батареи, 1881. Lithium primary thionyl chloride batteries, 188

2. Продукция компании SCHOTT Electronic Packaging Home и области применения, http://www.schott.com/epackaging/russian/auto/others/battery.html?so=russia&lang=russian2. SCHOTT Electronic Packaging Home products and applications, http://www.schott.com/epackaging/russian/auto/others/battery.html?so=russia&lang=russian

3. Пассивация в гальванических элементах, http://www.rusilicon.net/elements/passivaciya-v-galvanicheskix-elementax.html3. Passivation in galvanic cells, http://www.rusilicon.net/elements/passivaciya-v-galvanicheskix-elementax.html

4. Статья Л.Вихарева «И вновь о правильном питании, или некоторые особенности эксплуатации литиевых батарей», 4. Article by L. Vikharev “Once again about proper nutrition, or some features of the operation of lithium batteries”,

5. Пассивация химических источников тока, 5. Passivation of chemical current sources,

6. Патент на полезную модель №83657 «Резервированный блок электроники для литий-ионной аккумуляторной батареи», дата публикации 10.06.2009 г.6. Utility Model Patent No. 83657, “Redundant Electronics Unit for Lithium-Ion Battery,” published on June 10, 2009.

7. Батареи и аккумуляторы компании ЕЕМВ. Год Журнал электронные компоненты №8/ 2010, 7. Batteries and accumulators of the EEMB company. Year Journal of electronic components №8 / 2010,

8. Обзор РIС-контроллеров, 8. Overview of PIC controllers,

9. Микроконтроллеры серии PIC18FX5XX с поддержкой шины USB2.0, http:// 18_2.htm9. PIC18FX5XX series microcontrollers with USB2.0 bus support, http: // 18_2.htm

10. Микросхемы Real-Time Clock/Calendar, http://www.seminews.ru10. Chips Real-Time Clock / Calendar, http://www.seminews.ru

11. Микросхема 256 Мб NAND Flash памяти HY27(U/S)SXX561M, http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/ Hynix/memory/ nand_flash/256M.htm11. Chip 256 MB NAND Flash memory HY27 (U / S) SXX561M, http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/ Hynix / memory / nand_flash / 256M.htm

12. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Драйвер светоиндикаторного устройства», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ, №2011610487 от 13.11.2010 г.12. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, Computer Program “Light Indicator Driver”, Certificate of State Registration in FIPS of the Russian Federation, No. 20111610487 of November 13, 2010

13. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Программа автоматизированной обработки данных», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ №2009613019 от 10.06.2009 г.13. FSUE “18 Central Research Institute” of the RF Ministry of Defense, Computer Program “Program for Automated Data Processing”, State Registration Certificate with FIPS of the Russian Federation No. 20099613019 dated 06/10/2009.

14. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Менеджер сенсора», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ.14. FSUE “18 Central Research Institute” of the RF Ministry of Defense, Computer Software “Sensor Manager”, Certificate of State Registration in FIPS of the Russian Federation.

15. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Программа приема и обработки аналоговых сигналов», Свидетельство о регистрации в ФИПС РФ, №2011610486 от 11.01.2011 г.15. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, Computer Program “Program for the reception and processing of analog signals”, Certificate of Registration with the FIPS of the Russian Federation, No. 20111610486 dated January 11, 2011

16. Войсковая часть 11135 (RU), Патент на изобретение №2289856 «Устройство индикации», зарегистрирован 20.12.2006 г.16. Military unit 11135 (RU), Patent for invention No. 2289856 “Indication device”, registered on December 20, 2006.

17. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Патент на полезную модель №98641 «Устройство заряда никель-кадмиевых аккумуляторов и контроля их работоспособности», зарегистрирован от 20 октября 2010 г.17. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, Patent for utility model No. 98641 “Device for charging nickel-cadmium batteries and monitoring their operability”, registered on October 20, 2010

18. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Патент на полезную модель №114226 «Устройство обслуживания аккумулятора и контроля его работоспособности», зарегистрирован от 10 марта 2012 г.18. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, Patent for utility model No. 114226 “Battery maintenance device and its operability control”, registered on March 10, 2012

19. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Патент на полезную модель №114227 «Устройство заряда аккумулятора и защиты его от перегрузок», зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 10 марта 2012 г.19. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, Utility Model Patent No. 114227 “Device for Charging the Battery and Protecting It Against Overloads”, is registered in the State Register of Utility Models of the Russian Federation on March 10, 2012

20. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Патент на полезную модель №114228 «Устройство заряда элемента аккумулятора с ограничением и сигнализацией его токовых прегрузок», зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 10 марта 2012 г.20. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, Utility Model Patent No. 1144228 “Charging a battery cell with limiting and signaling its current loads”, is registered in the State Register of Utility Models of the Russian Federation on March 10, 2012

Claims

A device for activating and monitoring the performance of a lithium battery, consisting of a current sensor (DT), a discharge circuit (RC), an indicator, a battery, a battery parameter control unit (BKPB), and a control unit (BU), which is connected through its first to fourth ports respectively to the first port of the BKPB node, with an indicator input, with the first port of the RC node and with the first port of the DT node, which is connected to the second and third ports, respectively, with the load and with the second port of the RC node and the first battery port, which is connected to the second port with the second port BKPB node, which is configured to control the voltage on the battery cells and their balancing, characterized in that it also includes a memory and a real-time clock module (RTM), which is connected by its port to the fifth port of the BU unit, which is connected to the sixth port with a memory node, the node BU is designed as a microcontroller (MK), functioning according to the program, provides the ability to monitor a discharge current of the battery and fixing in a memory of passivation time T battery _pass, defined as the duration Battery with a discharge current without impeding its passivation automatic maintenance battery through an initialization procedure to activate it upon reaching time passivation T _pass threshold / setpoint and control battery activation procedure by its discharge current activation I _depas within time T _depas defined / installed in accordance with the specifications / recommendations of the battery manufacturer.