RU137161U1

RU137161U1 - WIRELESS CHARGING OF ELECTRONIC BATTERY BATTERY BY COMBINED AUTONOMOUS ELECTRIC POWER SOURCE

Info

Publication number: RU137161U1
Application number: RU2013135362/07U
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Цуранов; Евгений Викторович Вдовин; Андрей Геннадьевич Глазов; Наталия Борисовна Ступакова
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2014-01-27

Abstract

Устройство беспроводной зарядки аккумуляторной батареи электронного прибора комбинированным автономным источником электроэнергии, состоящее из зарядной платформы (ЗП), содержащей корпус, блок электропитания (БЭП), преобразователь тока/напряжения (ПТН), первичную катушку (ПК), датчик тока/напряжения (ДТН) и контроллер зарядной платформы (КЗП), который своими первым и вторым портами соединен соответственно с первым портом узла ПТН и с первым портом узла ДТН, который своим вторым портом соединен с первым портом узла ПК, который вторым портом соединен со вторым портом узла ПТН, который третьим портом соединен со вторым портом узла БЭП, который выполнен с возможностью подключения своим первым портом к электросети 220 В, и соединенного с ней посредством беспроводной (индуктивной) связи портативного прибора (ПП), содержащего корпус, вторичную катушку (ВК), драйвер, выпрямитель/регулятор напряжения/тока (ВРНТ), контроллер заряда (КЗ), аккумуляторную батарею (АКБ) и индикатор, который своим входом соединен с первым портом узла КЗ, который своими со второго по четвертый портами соединен соответственно с узлом АКБ и первым портом узла ВРНТ, со вторым портом узла ВРНТ и со вторым портом узла драйвера, который первым портом соединен со вторым портом узла ВК, который первым портом соединен с третьим портом узла ВРНТ, и выполненное с возможностью фиксации корпуса портативного прибора на корпусе зарядной платформы с помощью сил постоянного магнитного поля (ПМП), создаваемого постоянными магнитами, встроенными в корпуса узлов ЗП и ПП, и осуществления беспроводной индукционной зарядки (БИЗ) узла АКБ по стандарту типа QI, отличающее�A device for wireless charging a battery of an electronic device with a combined autonomous source of electricity, consisting of a charging platform (ZP) containing a housing, a power supply unit (BEP), a current / voltage converter (PTN), a primary coil (PC), a current / voltage sensor (DTN) and a charging platform controller (KZP), which with its first and second ports is connected respectively to the first port of the PTN node and to the first port of the DTN node, which is connected with its second port to the first port of the PC node, which is the second port connected to the second port of the PTN node, which is connected by a third port to the second port of the BEP node, which is configured to connect its first port to a 220 V power supply network and connected to it via a wireless (inductive) connection of a portable device (PP) containing a housing a coil (VK), a driver, a rectifier / voltage / current regulator (VRNT), a charge controller (short circuit), a battery (battery) and an indicator that is connected with its input to the first port of the short circuit node, which is connected with the second through fourth ports to respectively, with the battery node and the first port of the BPHT node, with the second port of the BPHT node and with the second port of the driver node, which is connected to the second port of the VK node by the first port, which is connected to the third port of the BPHT node by the first port, and which is capable of fixing the case of the portable device on the housing of the charging platform using the forces of a constant magnetic field (PMF) created by permanent magnets built into the housing of the RF and PP nodes, and wireless induction charging (BIZ) of the battery node according to the QI type standard, distinguishing

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а точнее, к устройствам поддержания в рабочем состоянии вторичных элементов (аккумуляторов), и может быть использована в системах электропитания различных технических устройств и приборов для заряда интегрированных в них аккумуляторных батарей (АКБ), преимущественно, для обеспечения беспроводной индукционной зарядки (БИЗ) АКБ мобильных/портативных электронных устройств (МПЭУ) комбинированным автономным источником электрической энергии в условиях, когда отсутствует или ограничен доступ к стационарным источникам электрической энергии типа электросети 220 В.The utility model relates to electrical engineering, and more precisely, to devices for maintaining the working state of secondary elements (batteries), and can be used in power systems of various technical devices and devices for charging integrated batteries (batteries) integrated into them, mainly to provide wireless induction charging (BIZ) batteries of mobile / portable electronic devices (MPEU) combined autonomous source of electrical energy in conditions when there is no or limited access to stationary sources of electrical energy type 220 V.

Как показали проведенные исследования, успешное решение различного рода задач зависит от надежности функционирования и удобства применения МПЭУ, особенно, в сложных условиях и стрессовых (для пользователей МПЭУ) ситуациях (СУСС), особенно, при отсутствии/ограничении доступа к стационарным источникам электрической энергии (СИЭЭ).As the studies showed, the successful solution of various tasks depends on the reliability of operation and ease of use of MPEU, especially in difficult conditions and stressful (for MPEU users) situations (SUSS), especially in the absence / restriction of access to stationary sources of electric energy (SIEE )

Очевидно, что надежность бесперебойного функционирования МПЭУ зависит от своевременной зарядки ее АКБ, то есть, от поддержания АКБ в работоспособном состоянии. В случаях, когда происходит разрядка АКБ, встроенной в МПЭУ, и отсутствует возможность выполнения ее своевременной зарядки с помощью штатных/типовых зарядных устройств, функционирующих от СИЭЭ, то возникает отказ в работе МПЭУ. Обычно, для реабилитации/зарядки АКБ используются зарядные устройства (ЗУ), которые подключаются к электросети (220 В, 50 Гц). То есть, в качестве источника электрической энергии (ЭЭ), необходимого для зарядки АКБ, обеспечивающей автономное функционирование МПЭУ, используется стационарная электросеть, являющаяся неотъемлемой частью городской/сельской инфраструктуры. Поскольку деятельность физических лиц (ФЛ) часто происходит далеко от мест, имеющих стационарные источники ЭЭ, позволяющие выполнить зарядку АКБ, встроенной в МПЭУ, типовым образом - с помощью штатных ЗУ, то при отсутствии СИЭЭ, зарядка (восстановления энергетического ресурса) АКБ с использованием штатного ЗУ становится проблематичной/не возможной и после разряда АКБ дальнейшее автономное функционирование МПЭУ прекращается. Как известно, от работоспособности МПЭУ во многом зависит успешность выполнения различного рода задач, в том числе, относящихся к категориям особой важности (спасательные операции, медицинская помощь, вооруженные силы и др.). При решении этих задач физические лица (ФЛ) могут находиться в сложных условиях/стрессовых ситуациях (СУСС) и осуществлять свою деятельность в местах, где отсутствуют стационарные источники электрической энергии или доступ к ним затруднен/ограничен. При отсутствии доступа к СИЭЭ возможность поддержания МПЭУ в рабочем состоянии становится весьма затруднительным, поскольку для применения штатного зарядного устройства, используемого для выполнения процедур заряда АКБ МПЭУ, требуется наличие электросети 220 В.Obviously, the reliability of the smooth operation of the MPEU depends on the timely charging of its battery, that is, on maintaining the battery in good condition. In cases where the battery built-in in the MPEU is discharged, and it is not possible to charge it timely using standard / standard chargers operating from FIEE, the MPEU will fail. Usually, for the rehabilitation / charging of batteries, chargers (chargers) are used that are connected to the mains (220 V, 50 Hz). That is, as a source of electric energy (EE), necessary for charging the battery, which provides autonomous operation of MPEU, a stationary electric network is used, which is an integral part of urban / rural infrastructure. Since the activity of individuals (PL) often occurs far from places that have stationary sources of energy efficiency that allow charging the battery built into the MPEU, typically using standard chargers, in the absence of FEE, charging (restoring the energy resource) of the battery using the standard The memory becomes problematic / impossible and after discharging the battery, the further autonomous operation of the MPEU is terminated. As you know, the success of various tasks, including those related to categories of special importance (rescue operations, medical care, armed forces, etc.), largely depends on the operability of MPEU. In solving these problems, individuals (PL) can be in difficult conditions / stressful situations (SUSS) and carry out their activities in places where there are no stationary sources of electrical energy or access to them is difficult / limited. In the absence of access to FIEE, the ability to maintain the MPEU in working condition becomes very difficult, since the use of a standard charger used to carry out charging procedures for the MPEU battery requires a 220 V power supply.

В связи с этим, поиск технических решений, обеспечивающих возможность повышения надежности автономной работы МПЭУ, используемых для обеспечения деятельности ФЛ, особенно в СУСС и когда отсутствует/ограничен доступ к СИЭЭ, является актуальным.In this regard, the search for technical solutions that provide the opportunity to increase the reliability of the autonomous operation of the MPEU, used to ensure the activities of the FL, especially in the SMSS and when there is no / limited access to FIEE, is relevant.

В процессе информационного/патентного поиска оценка эффективности использования известных из техники устройств/систем/технических решений, которые могут быть использованы для решения поставленной задачи, осуществлялась с использованием интегрального критерия эффективности системы электропитания (ИКЭСЭ) МПЭУ. Этот критерий, по мнению авторов, позволяет наиболее полно характеризовать эффективность применения устройств/систем/технических решений, с точки зрения обеспечения ими высокой надежности, удобства применения и сохранения работоспособности МПЭУ в сложных условиях, в том числе в СУСС и когда стационарные источники мощности/электрической энергии отсутствуют или доступ к ним огранен.In the process of informational / patent search, the assessment of the effectiveness of using devices / systems / technical solutions known from the technology that can be used to solve the problem was carried out using the integrated criterion of the efficiency of the power supply system (ICESE) MPEU. This criterion, according to the authors, allows to most fully characterize the effectiveness of the use of devices / systems / technical solutions, in terms of providing them with high reliability, ease of use and maintaining the MPEU in difficult conditions, including in SUSS and when stationary sources of power / electrical there are no energies or access to them is limited.

Установлено, что известные из техники устройства/системы/технические решения имеют низкий уровень ИКЭСЭ, что обусловлено действием различных факторов. Рассмотрим этот вопрос подробнее.It has been established that devices / systems / technical solutions known from the technology have a low level of ICESE due to the action of various factors. Let's consider this question in more detail.

Из техники [Л1] известна система электропитания мобильного устройства (далее-система), состоящая из мобильного телефона (МТ), содержащего последовательно соединенные встроенную аккумуляторную батарею (АКБ), контроллер заряда (КЗ) и порт подключения внешних устройств (ППВУ), и соединенного с ним проводным/контактным способом источника мощности (ИМ), выполненного в виде динамо-машины с ручным приводом (ДМРП), которая выполнена с возможностью выработки электрической энергии (ЭЭ), достаточной для зарядки узла АКБ. При этом, для выполнения зарядка узла АКБ используется кабель с разъемом, который подключается к порту ППВУ.From the technology [L1], the power supply system of a mobile device (hereinafter referred to as the system) is known, consisting of a mobile phone (MT) containing a built-in rechargeable battery (battery) connected in series, a charge controller (short circuit) and an external device connection port (ППВУ), and connected with it a wire / contact method of a power source (MI), made in the form of a dynamo with a manual drive (DMRP), which is configured to generate electrical energy (EE) sufficient to charge the battery assembly. At the same time, to perform the charging of the battery assembly, a cable with a connector is used, which is connected to the PPVU port.

Данная система обеспечивает возможность подзарядки АКБ мобильного телефона, который находится в условиях, где доступ к электросети и возможность использования штатного зарядного устройства (ЗУ) для восстановления работоспособности АКБ, встроенной в МТ, отсутствует. Система представляет собой портативный источник электроэнергии, приводимый в действие мышечной силой физических лиц. В комплекте динамо-машины с ручным приводом содержится удлинительный кабель и комплект переходников для питания наиболее популярных моделей мобильных телефонов. Этот компактный узел (58×47×32 мм) снабжен складной рукояткой, на его корпусе установлен разъем для подключения удлинительного кабеля, который вторым своим разъемом может подключаться к узлу ППВУ при выполнении подзарядки узла АКБ. Основным компонентом ДМРП является генератор, вал которого соединен с рукояткой устройства посредством зубчатой передачи. Помимо генератора и шестерней зубчатой передачи, в корпусе изделия установлена печатная плата, на которой смонтирован стабилизатор напряжения.This system provides the ability to recharge the battery of a mobile phone, which is located in conditions where there is no access to the mains and the ability to use a standard charger to restore the battery’s functionality built into the MT. The system is a portable source of electricity, driven by the muscular power of individuals. The set of dynamo with a manual drive contains an extension cable and a set of adapters for powering the most popular models of mobile phones. This compact unit (58 × 47 × 32 mm) is equipped with a folding handle; a connector for connecting an extension cable is installed on its body, which can be connected to the HVAC unit by its second connector when charging the battery unit. The main component of the DMRP is a generator, the shaft of which is connected to the device handle by means of a gear transmission. In addition to the generator and gear gear, a printed circuit board is installed in the body of the product, on which a voltage stabilizer is mounted.

Система работает следующим образом. Для приведения зарядного устройства в рабочее состояние и соединения его с мобильным телефоном необходимо выполнить следующие операции: установить в разъем динамо-машины удлинительный кабель, соединить разъем удлинительного кабеля с переходником, подходящим для установки в разъем мобильного телефона, батарею которого необходимо подзарядить, и установить переходник в разъем узла МТ. После этого необходимо раскрыть складную рукоятку динамо-машины и воспользоваться готовым к работе зарядным устройством. Для получения ЭЭ необходимо вращать рукоятку динамо-машины с частотой, достаточной для того, чтобы на экране подзаряжаемого мобильного телефона индицировался процесс зарядки батареи. Производитель ДМРП рекомендует для обеспечения нормального режима зарядки узла АКБ вращать ручку ДМРП в течение не мене трех минут с частотой 2-2.5 оборота в секунду. После этого, по заявлению производителя ДМРП, пользователю будет обеспечено от трех до пяти минут мобильной связи.The system operates as follows. To bring the charger into working condition and connect it to the mobile phone, you must perform the following operations: install an extension cable in the dynamo connector, connect the extension cable connector to an adapter suitable for installation in the mobile phone connector, the battery of which needs to be recharged, and install the adapter into the connector of the MT node. After that, it is necessary to open the folding handle of the dynamo and use a ready-to-use charger. To obtain EE, it is necessary to rotate the handle of the dynamo machine with a frequency sufficient for the battery charging process to be displayed on the screen of a rechargeable mobile phone. To ensure normal charging of the battery assembly, the manufacturer of the DMRP recommends rotating the DMRP knob for at least three minutes at a frequency of 2-2.5 revolutions per second. After that, according to the manufacturer of the DMRP, the user will be provided with three to five minutes of mobile communication.

Данная система имеет низкий уровень ИКЭСЭ, что существенно снижает эффективность применения МПЭУ, особенно, в СУСС и при отсутствии или ограниченном доступе к СИЭЭ. Это обусловлено следующими причинами. Система имеет низкую надежность, так как при осуществлении подзарядки узла АКБ для соединения МТ и ДМРП используется кабель с разъемами и переходниками, которые уязвимы к воздействиям внешней среды (пыли, влаги, механических нагрузок). Известно, что любое механическое сочленение, используемое для соединения/коммутации электрических цепей, подвержено износу/разрушению, в том числе, из-з действия процессов трения/истирания, возникающих при механическом сочленении разъемов, их коррозии, а также из-за возможности их повреждения пользователями/ физическими лицами в процессе эксплуатации системы, например, из-за небрежного обращения с коммутационными элементами при выполнении процедур заряда узла АКБ. То есть, используемые в системе электропитания кабели и разъемы уязвимы к воздействию механических нагрузок (вибраций, ударов, чрезмерных нажимов, перегибов/перекосов, растяжений и т.п.) и к воздействию различных факторов внешней среды (повышенный уровень влажности, запыленности и др.), в результате действия которых ускоряются процессы износа и выхода из строя коммутационных изделий, что служит источником отказов системы электропитания. Узел ДМРП также имеет низкую надежность, так как его «слабым местом» является зубчатая передача, выполненная из пластиковых шестерен, которые могут выйти из строя (разрушиться) при интенсивном вращении рукоятки узла ДМРП. Кроме того, узел ДМРП имеет ограниченный ресурс непрерывной работы и не обеспечивает выполнение полного цикла зарядки узла АКБ. Шестерни зубчатой передачи, используемые в ДМРП, выполнены из пластика, который уязвим к механическим нагрузкам и может быть сломан при увеличении частоты оборотов ручки устройства. К недостаткам системы также можно отнести тот фактор, что во время работы динамо-машина издает интенсивный акустический шум, затрудняющий ведение телефонных разговоров с помощью МТ. Узел ДМРП имеет низкий КПД. Так, экспериментально установлено, что, трех минут подзарядки узла АКБ мобильного телефона типа Nokia 8850 было недостаточно для осуществления даже одного телефонного вызова, поскольку весь энергоресурс АКБ, полученный в течении 3-х минутной подзарядки, обеспечил только лишь поиск сети мобильной связи и регистрацию в ней МТ. После попытки установить соединение с абонентом сети МТ выключился из-за разряда узла АКБ. Данная система имеет существенные ограничения по обеспечению подзарядки устройств мобильной связи из-з того, что имеющиеся в комплекте переходники поддерживают возможность подключения к ограниченным моделям МТ, система также крайне не удобна в использовании, поскольку для поддержки работоспособности узла АКБ и осуществления вызовов с помощью МТ требуется постоянно использовать ресурс ФЛ - приводить в действие узел ДМРП.This system has a low level of ICESE, which significantly reduces the effectiveness of the application of MPEU, especially in SUSS and in the absence or limited access to SIEE. This is due to the following reasons. The system has low reliability, since when recharging the battery assembly to connect MT and DMRP, a cable with connectors and adapters that are vulnerable to environmental influences (dust, moisture, mechanical stress) is used. It is known that any mechanical joint used to connect / commutate electrical circuits is subject to wear / tear, including due to the friction / abrasion processes that occur during mechanical joint of the connectors, their corrosion, and also because of the possibility of damage users / individuals during the operation of the system, for example, due to careless handling of switching elements when performing battery charging procedures. That is, the cables and connectors used in the power supply system are vulnerable to mechanical stresses (vibrations, shock, excessive pressure, kinks / distortions, stretching, etc.) and to the effects of various environmental factors (increased humidity, dust, etc. ), as a result of which the processes of wear and failure of switching products are accelerated, which serves as a source of power system failures. The DMRP unit also has low reliability, since its “weak point” is a gear made of plastic gears that may fail (collapse) during intensive rotation of the handle of the DMRP unit. In addition, the DMRP unit has a limited continuous operation resource and does not provide a complete charge cycle for the battery unit. The gear gears used in the DMRP are made of plastic, which is vulnerable to mechanical stress and can be broken when the speed of the handle of the device increases. The disadvantages of the system can also be attributed to the fact that during operation the dynamo-machine emits intense acoustic noise, making it difficult to conduct telephone conversations using MT. The DMRP unit has a low efficiency. Thus, it was experimentally established that three minutes of recharging the battery node of a Nokia 8850 type mobile phone was not enough to make even one phone call, since the entire battery energy received during a 3-minute recharge provided only a search for the mobile communication network and registration in her MT. After trying to establish a connection with a network subscriber, the MT turned off due to the discharge of the battery node. This system has significant limitations on recharging mobile communication devices due to the fact that the included adapters support the ability to connect to limited MT models, the system is also extremely inconvenient to use, since in order to maintain the battery node operability and make calls using MT, to constantly use the FL resource - to activate the DMRP unit.

Из техники [Л2] известна система электропитания мобильных/портативных устройств (далее - система), состоящая из электронного прибора (ЭП), содержащего последовательно соединенные встроенную аккумуляторную батарею (АКБ), контроллер заряда (КЗ) и порт подключения внешних устройств (ППВУ), и соединенного с ним проводным/ контактным способом источника мощности (ИМ), выполненного в виде солнечного зарядного устройства (СЗУ), содержащего преобразователь световой энергии в электрическую (ПСЭ), коммутатор, зарядную цепь (ЗЦ), резервный источник тока (РИТ) и узел подключения внешних устройств (УПВУ), который своим первым портом соединен с первым портом коммутатора, который своими вторым, третьим и четвертым портами соединен, соответственно, с узлом РИТ, с узлом ЗЦ и с узлом ПСЭ, который выполнен с возможностью выработки электрической энергии (ЭЭ) с мощностью, достаточной для зарядки узла РИТ или электропитания/зарядки АКБ внешних устройств, подключаемых ко второму порту узла УПВУ, который выполнен в виде стандартного разъема типа USB.From the technology [L2], the power supply system for mobile / portable devices (hereinafter referred to as the system) is known, which consists of an electronic device (EP) containing a built-in rechargeable battery (BAT), a charge controller (short circuit) and a port for connecting external devices (ППВУ), and a power source (MI) connected to it by a wire / contact method, made in the form of a solar charger (SZU), containing a light-to-electrical energy converter (PSE), a switch, a charging circuit (ZC), a backup current source (RIT) and a node for connecting external devices (UPVU), which is connected with its first port to the first port of the switch, which is connected, with its second, third, and fourth ports, to the RIT node, to the SC node, and to the PSE node, which is configured to generation of electric energy (EE) with a power sufficient to charge the RIT unit or power / charge the battery of external devices connected to the second port of the UPVU unit, which is made in the form of a standard USB connector.

Данная система позволяет обслуживать (обеспечивать электропитанием и/или выполнять зарядку АКБ) ЭП, в качестве которого могут быть использованы различные устройства, для электропитания которых необходим ИМ с выходным напряжением в пределах 3,6…6 В. Такой широкий диапазон питающих напряжений позволяет использовать СЗУ для подзарядки АКБ, встроенных в мобильные телефоны, КПК, медиаплееры, фото- и видеокамеры, навигаторы и другие портативные устройства. Для подключения внешних устройств СЗУ оборудовано портом, выполненным в виде стандартного USB разъема.This system allows you to service (provide power and / or charge the battery) ES, which can be used in various devices, for the power of which they need an MI with an output voltage in the range of 3.6 ... 6 V. This wide range of supply voltages allows the use of SZU for recharging batteries built into mobile phones, PDAs, media players, photo and video cameras, navigators and other portable devices. To connect external devices, the RAM is equipped with a port made in the form of a standard USB connector.

Данная система работает следующим образом. В исходном состоянии система находится в режиме подзарядки узла РИТ. Для осуществления подзарядки узла АКБ с помощью соединительного кабеля осуществляется подключение ЭП к СЗУ. При этом, СЗУ размещается на открытом пространстве, где создаются условия для достаточной освещенности так, чтобы солнечный свет падал на узел ПСЭ, что является необходимым условием для обеспечения работы узла ПСЭ. Вырабатываемая узлом ПСЭ электроэнергия через коммутатор и узел УПВУ поступает через ППВУ к узлу КЗ, который обеспечивает зарядку узла АКБ по типовому алгоритму. В случаях, когда освещенность низкая, например, ночью, выполнение подзарядки узла АКБ осуществляется аналогично, за исключением того, что в качестве источника тока используется узел РИТ. Резервный источник тока представляет собой литий-ионный аккумулятор, который (при условии, что он полностью заряжен) можно однократно использовать для подзарядки мобильных устройств, в случаях отсутствия источников света (солнечного освещения). Для повторного использования РИТ, его необходимо зарядить от узла ПСЭ.This system works as follows. In the initial state, the system is in the charging mode of the RIT unit. To recharge the battery node using a connecting cable, a connection is made to the electronic drive to the SZU. At the same time, the SZU is placed in an open space, where conditions are created for sufficient illumination so that sunlight falls on the PSE node, which is a necessary condition for ensuring the operation of the PSE node. Electricity generated by the PSE node through the switch and the UPVU node enters through the HLPE to the KZ node, which provides charging of the battery node according to the standard algorithm. In cases where the illumination is low, for example, at night, the charging of the battery node is carried out similarly, except that the RIT node is used as the current source. The backup current source is a lithium-ion battery, which (provided that it is fully charged) can be used once to recharge mobile devices in cases where there are no light sources (solar lighting). To reuse the RHS, it must be charged from the PSE node.

Данная система частично устраняет недостатки предыдущей системы. Так, она более удобна в применении, поскольку физическим лицам не требуется тратить свои усилия (крутить ручку узла ДМРП для обеспечения подзарядки узла АКБ). Кроме того, наличие узла РИТ обеспечивает возможность выполнить однократную зарядки узла АКБ при отсутствии освещенности (солнечного света), достаточной для работы узла ПСЭ.This system partially eliminates the disadvantages of the previous system. So, it is more convenient to use, since individuals do not need to spend their efforts (twist the handle of the DMRP assembly to ensure recharging the battery assembly). In addition, the presence of the RIT node provides the ability to perform a single charge of the battery node in the absence of illumination (sunlight), sufficient for the operation of the PSE node.

Система имеет недостатки, аналогичные предыдущей системе: низкий уровень ИКЭСЭ, что существенно снижает эффективность применения МПЭУ, особенно, в СУСС и при отсутствии или ограниченном доступе к СИЭЭ. Кроме того, основные узлы системы громоздки, так как для получения требуемой мощности узел СЗУ должен иметь соответствующую площадь фотоэлементов и соединяются контактным способом (с использованием кабелей и разъемов, уязвимых к внешним воздействиям типа пыли, влаги, тряски, ударам и др.). Система не удобна в использовании, поскольку громоздка, содержит проводные соединения между ее узлами. Кроме того, коэффициент преобразования солнечной энергии узла СЗУ весьма низкий (около 15% при ярком солнечном свете) поэтому, на полную подзарядку узла АКБ требуется в несколько раз больше времени, чем при использовании штатного сетевого ЗУ. Для сравнения, длительность зарядки узла АКБ с типовой емкостью составляет: а) около 5 часов при использовании сетевого (220 В) ЗУ, б) около 14 часов при использовании прямых солнечных лучей, в) около 24 часов при использовании лампы дневного света, г) около 3-4 суток в облачную погоду.The system has drawbacks similar to the previous system: a low level of ICESE, which significantly reduces the effectiveness of the MPEU, especially in the SMSS and in the absence or limited access to SIEE. In addition, the main components of the system are cumbersome, since in order to obtain the required power, the SZU unit must have an appropriate area of photocells and are connected in a contact way (using cables and connectors that are vulnerable to external influences such as dust, moisture, shaking, shock, etc.). The system is not convenient to use, because it is bulky, it contains wired connections between its nodes. In addition, the conversion factor of the solar energy of the SZU unit is very low (about 15% in bright sunlight), therefore, it takes several times longer to fully recharge the battery unit than when using a standard network storage device. For comparison, the charging time of a battery pack with a typical capacity is: a) about 5 hours when using a mains (220 V) charger, b) about 14 hours when using direct sunlight, c) about 24 hours when using a daylight lamp, d) about 3-4 days in cloudy weather.

Исследования показали, что эффективность применения МПЭУ существенно зависит от свойств интерфейса, используемого для соединения МПЭУ с источником ЭЭ. В рассмотренных выше устройствах транспортирование ЭЭ осуществляется с помощью проводного интерфейса, который, по оценкам авторов, имеет низкую надежность и неудобен в применении. Это обусловлено тем, что элементы проводного интерфейса (ЭПИ), состоящие из проводов и разъемов, подвержены интенсивному износу, так как весьма уязвимы к внешним воздействиям. Типовыми факторам, снижающими надежность ЭПИ, являются факторы окружающей среды типа пыли и влаги, вызывающие загрязнения/окисления/коррозию элементов ЭПИ, и механические нагрузки различного характера, из-за действия который могут возникать разрывы в проводниках кабеля/провода и деформации/разрушения конструкции разъемов, входящих в состав ЭПИ. В результате воздействия на ЭПИ факторов внешней среды, в том числе, не корректных действий физических лиц/пользователей МПЭУ, надежность системы электропитания может значительно снижаться. Следует также заметить, что в результате загрязнений/окисления/коррозии, возникающих на ЭПИ, может также происходить значительное увеличение сопротивления электрической цепи, по которой осуществляется зарядка АКБ. Как известно, типовыми неисправностями ЭПИ являются снижение качества контактов или возникновение разрыв в электрической зарядной цепи, что вызывает, соответственно, значительное увеличение длительности или полное прекращение зарядки АКБ. По этим причинам в системе электропитания МПЭУ могут возникать неисправности, приводящие к частичной или полной потере работоспособности, как самой АКБ, так и МПЭУ в целом.Studies have shown that the effectiveness of using MPEUs substantially depends on the properties of the interface used to connect MPEUs to EE sources. In the above devices, EE transportation is carried out using a wired interface, which, according to the authors, has low reliability and is inconvenient to use. This is due to the fact that the elements of the wired interface (EPI), consisting of wires and connectors, are subject to intense wear, as they are very vulnerable to external influences. Typical factors that reduce the reliability of EPI are environmental factors such as dust and moisture, causing contamination / oxidation / corrosion of EPI elements, and mechanical loads of a different nature, due to the action of which ruptures in the cable / wire conductors and deformation / destruction of the connector design can occur included in the EPI. As a result of the impact on the EPI of environmental factors, including incorrect actions of individuals / users of MPEU, the reliability of the power supply system can be significantly reduced. It should also be noted that as a result of contamination / oxidation / corrosion that occurs on EPI, a significant increase in the resistance of the electrical circuit through which the battery is charged can also occur. As you know, typical EPI malfunctions are a decrease in the quality of contacts or the occurrence of a gap in the electric charging circuit, which causes, accordingly, a significant increase in the duration or complete cessation of battery charging. For these reasons, malfunctions can occur in the power supply system of the MPEU, leading to a partial or complete loss of operability of both the battery itself and the MPEU as a whole.

Установлено, что для обеспечения успешной деятельности физических лиц, занятых в ответственных сферах, в том числе, работающих в сложных условиях и стрессовых ситуациях (СУСС), например, в службах экстренной помощи, подразделениях силовых структур типа полиции, вооруженных сил государства, используемые ими МПЭУ должны иметь высокий уровень ИКЭСЭ, то есть, удовлетворять повышенным требованиям по надежности, удобству применения и сохранять работоспособность в условиях, когда стационарные источники мощности/электрической энергии отсутствуют или доступ к ним ограничен.It has been established that to ensure the successful operation of individuals engaged in responsible areas, including those working in difficult conditions and stressful situations (SUSS), for example, in emergency services, units of law enforcement agencies such as the police, and the armed forces of the state, they use the MPEU must have a high level of IKESE, that is, satisfy the increased requirements for reliability, ease of use and maintain operability in conditions when there are no stationary sources of power / electric energy comfort and access to them is limited.

Как показали исследования, достижение высокого уровня ИКЭСЭ, особенно для МПЭУ эксплуатируемых в СУСС и в условиях, когда стационарные источники мощности/электрической энергии отсутствуют или доступ к ним ограничен, весьма проблематично, поскольку содержит некоторые противоречия. Так, с одной стороны, для зарядки АКБ, встроенной в МПЭУ, ЭПИ необходимо использовать, чтобы обеспечить транспортировку ЭЭ от источника ЭЭ к узлу АКБ. С другой стороны, использование ЭПИ снижает надежность системы электропитания и удобство применения МПЭУ, поэтому, ЭПИ не нужно использовать. Другим важным аспектом, существенно влияющим на эффективность использования МПЭУ, является возможность восстановления работоспособности АКБ, обеспечивающей автономное функционирование МПЭУ, в условиях, когда стационарные ИЭЭ отсутствуют. В этом плане также существует противоречие, связанное со стремлением увеличить длительность автономной работы МПЭУ. Так, с одной стороны, для повышения длительности автономной работы МПЭУ емкость его АКБ необходимо увеличить. Это требует применения АКБ с большими габаритами и весом, что не допустимо, например, по условиям применения МПЭУ. С другой стороны, для сохранения габаритов и веса МПЭУ параметры его АКБ изменять не надо, что не позволяет применить АКБ с большей емкостью в силу ее больших габаритов и веса.As studies have shown, achieving a high level of ICESE, especially for MPEUs operating in the SSSS and in conditions when there are no stationary sources of power / electric energy or access to them, is very problematic, since it contains some contradictions. So, on the one hand, to charge the battery built into the MPEU, EPI must be used to ensure the transportation of electric energy from the source of electric energy to the battery node. On the other hand, the use of EPI reduces the reliability of the power supply system and the ease of use of MPEU, therefore, EPI does not need to be used. Another important aspect that significantly affects the efficiency of using MPEU is the ability to restore battery life, which provides autonomous operation of MPEU, in conditions when there are no stationary IEs. In this regard, there is also a contradiction associated with the desire to increase the battery life of MPEU. So, on the one hand, to increase the battery life of the MPEU, its battery capacity needs to be increased. This requires the use of batteries with large dimensions and weight, which is not permissible, for example, under the conditions of application of MPEU. On the other hand, to preserve the dimensions and weight of the MPEU, it is not necessary to change the parameters of its battery, which does not allow the use of batteries with a larger capacity due to its large dimensions and weight.

В виду сложности поставленной задачи и наличия упомянутых противоречий, известные из техники устройства/системы/технические решения имеют существенные недостатки, которые ограничивают возможность достижения высокого уровня ИКЭСЭ МПЭУ, поэтому поиск новых, более совершенных технических решений, является актуальным.In view of the complexity of the task and the presence of the mentioned contradictions, devices / systems / technical solutions known from the technology have significant drawbacks that limit the ability to achieve a high level of ICESE MPEU, so the search for new, more advanced technical solutions is relevant.

По мнению авторов, повышение уровня ИКЭСЭ МПЭУ может быть достигнуто на основе создания и использования такой системы электропитания МПЭУ, в которой выполнение зарядки АКБ обеспечивается без использования контактных/проводных интерфейсов в сочетании с использованием альтернативных источников ЭЭ, способных обеспечить зарядку узла АКБ в условиях, когда доступ к СИЭЭ ограничен или отсутствует. По мнению авторов, при решении поставленной задачи вполне актуальна идея использования комбинированного источника тока/напряжения (КИТН), который может функционировать как от стационарных источников электрической энергии, например, электросети 220 В, так и от альтернативных источников ЭЭ, например, фото-электрических преобразователей/ модулей. При этом, можно полагать, что реализация системы электропитания МПЭУ без использования контактных/проводных соединений, применяемых для транспортировки ЭЭ в процессе зарядки узла АКБ, на беспроводные, например, за счет применения для этих целей технологии беспроводной индукционной зарядки (БИЗ), может существенно повысить надежность и удобство применения МПЭУ, что в сочетании с возможностью восстановления ресурса АКБ с помощью комбинированного источника электрической энергии, способного обеспечить обслуживание/зарядку в условиях отсутствия или ограниченного доступа к СИЭЭ, позволяет обеспечить существенное повышение уровня ИКЭСЭ и эффективность применения МПЭУ в СУСС.According to the authors, an increase in the level of ICESE MPEU can be achieved through the creation and use of such a power supply system MPEU in which battery charging is provided without the use of contact / wire interfaces in combination with the use of alternative energy sources capable of charging the battery node in conditions when access to FIEE is limited or absent. According to the authors, when solving this problem, the idea of using a combined current / voltage source (KITN), which can operate both from stationary sources of electric energy, for example, 220 V power supply, and from alternative sources of energy efficiency, for example, photo-electric converters, is quite relevant. / modules. At the same time, it can be assumed that the implementation of the MPEU power supply system without the use of contact / wire connections used for transporting electric energy during charging of the battery pack to wireless ones, for example, due to the use of wireless induction charging (BIZ) technology for these purposes, can significantly increase reliability and ease of use of MPEU, which, combined with the ability to restore battery life using a combined source of electrical energy, capable of providing maintenance / charging in the conditions of the lack of or limited access to FIEE, allows to ensure a significant increase in the level of ICESE and the effectiveness of the application of MPEU in SUSS.

Создание системы электропитания МПЭУ на основе беспроводной индукционной зарядки (БИЗ), осуществляемой от КИТН, позволяет существенно повысить ИКЭСЭ МПЭУ. Это мнение основано на том, что выполнение БИЗ узла АКБ от КИТН может повысить надежность функционирования и удобство применения МПЭУ в СУСС, поскольку связано с устранением контактных/проводных соединений между составными частями МПЭУ и поддержанием МПЭУ в рабочем состоянии в условиях отсутствия/ограничения доступа к СИЭЭ за счет выполнения зарядки узла АКБ от альтернативных ИЭЭ, интегрированных в КИТН. Исходя из этих предпосылок, основное внимание дальнейших исследований было направлено на поиск устройств/систем/технических решений, обеспечивающих возможность практической реализации системы электропитания МПЭУ с поддержкой БИЗ узла АКБ от КИТН с необходимыми признаками и свойствами.The creation of the MPEU power supply system based on wireless induction charging (BIZ), carried out from KITN, can significantly increase the ICESE MPEU. This opinion is based on the fact that the implementation of the BIZ of the battery assembly from KITN can increase the reliability of operation and ease of use of MPEU in SUSS, since it is associated with the elimination of contact / wire connections between the components of MPEU and maintaining the MPEU in working condition in the absence / restriction of access to FEE due to the charging of the battery node from alternative IEE integrated into KITN. Based on these assumptions, the main focus of further research was directed to the search for devices / systems / technical solutions that provide the possibility of practical implementation of the MPEU power supply system with the support of the battery protection module from the KITN with the necessary signs and properties.

Из техники [Л3, Л4] известны способы беспроводной передачи электричества (БПЭ), среди которых наибольшее распространение/использование в системах электропитания, обеспечивающих зарядку/восстановление работоспособности АКБ портативных устройств, получила беспроводная индукционная зарядка (БИЗ), основанная на использовании эффекта электромагнитной индукции. Для реализации БПЭ индукционным способом используются индуктивно связанные катушки, расположенные в передающей и приемной цепях. БПЭ осуществляется путем создания в передающей катушке переменного тока, который образует в локальном пространстве, в котором должна быть размещена и приемная катушка, электромагнитное поле (ЭМП). Под действием ЭМП в приемной цепи создается напряжение, которое может использоваться для зарядки АКБ, встроенной в МПЭУ. Отмечается, что технология БПЭ, используемая для индукционной зарядки АКБ портативных/мобильных приборов/устройств/систем обладает рядом достоинств, в том числе, удобством применения, поскольку пользователи МПЭУ для выполнения зарядки АКБ просто кладут это МПЭУ на корпус/зарядную платформу ЗУ, универсальностью, поскольку пользователи могут осуществлять зарядку любых моделей МПЭУ от стандартного беспроводного зарядного устройства, практичностью, поскольку БИЗ позволяет выполнять одновременную зарядку нескольких МПЭУ, а также высокой надежностью, поскольку при обслуживании АКБ отсутствуют проводные соединения между ЗУ и МПЭУ и его конструкция может быть выполнена с достаточной надежностью (например, более надежно герметизирована) и приспособлена для использования в СУСС.Methods of wireless electricity transmission (WPT) are known from the technology [L3, L4], among which the most widely used / used in portable power systems for charging / restoring battery life of portable devices is wireless induction charging (BIZ) based on the use of electromagnetic induction. To implement WPT inductively, inductively coupled coils are used located in the transmitting and receiving circuits. WPT is carried out by creating an alternating current in the transmitting coil, which forms in the local space in which the receiving coil should be placed an electromagnetic field (EMF). Under the influence of EMF, a voltage is created in the receiving circuit, which can be used to charge the battery built into the MPEU. It is noted that the WPT technology used for induction charging of batteries of portable / mobile devices / devices / systems has several advantages, including ease of use, since users of MPEU to perform battery charging simply put this MPEU on the charger case / charging platform, universality, since users can charge any model of MPEU from a standard wireless charger, practicality, since the BIZ allows you to simultaneously charge several MPEU, as well as high reliability, as when servicing the battery no wired connection between the CP and MPEU and its construction can be performed with sufficient reliability (for example, more reliably sealed) and is adapted for use in Suss.

Из техники [Л5-Л7] известен стандарт для беспроводной индукционной передачи энергии QI (Qi), регламентирующий работу передатчика, располагаемого на зарядной платформе (ЗП), и совместимого с ним приемника, который может быть интегрирован в состав МПЭУ для осуществления зарядки встроенной в него АКБ. Согласно стандарту для БИЗ узла АКБ используется электромагнитная индукция между двумя плоскими катушками. Одна из них интегрируется в зарядную платформу (ЗП) и подключается к источнику энергии, а вторая - является приемной и устанавливается внутри МПЭУ для зарядки встроенной в него АКБ.A standard for wireless induction energy transfer QI (Qi) is known from the technology [L5-L7], which regulates the operation of a transmitter located on a charging platform (ZP) and a receiver compatible with it, which can be integrated into the MPEU for charging the built-in Battery. According to the standard for the BIZ of the battery assembly, electromagnetic induction is used between two flat coils. One of them is integrated into the charging platform (ZP) and connected to the energy source, and the second is the receiving one and is installed inside the MPEU to charge the built-in battery.

Установлено, что использование технологии БПЭ типа является весьма привлекательной для создания на ее основе системы электропитания МПЭУ с возможностями БИЗ узла АКБ, поскольку позволяет повысить уровень ИКЭСЭ МПЭУ за счет устранения контактных/проводных соединений между источником ЭЭ, используемым для зарядки узла АКБ, и МПЭУ.It has been established that the use of WPT type technology is very attractive for creating an MPEU power system based on it with the capabilities of a battery cell's BIZ, since it allows to increase the level of ICESE MPEU by eliminating contact / wire connections between the EE source used to charge the battery node and MPEU.

Из техники [Л8] известно устройство беспроводной передачи электроэнергии (далее - устройство), состоящее из зарядной платформы (ЗП), содержащей контроллер, индикатор, датчик присутствия электронного прибора (ДПЭП), передающую катушку (ПК) и контактную поверхность (КП), которая конструктивно (физически) соединена с узлом ПК, который своим портом соединен с первым портом узла контроллера, который своими вторым и третьим портами соединен, соответственно, со входом индикатора и выходом узла ДПЭП, при этом, узел ПК интегрирован (на физическом уровне) в узел КП, как часть резонансного контура, и выполнен с возможностью генерации комплексного переменного магнитного поля в локальной зоне, охватывающей габариты узла КП, и соединенного с ней посредством беспроводной (индуктивной) связи электронного прибора (ЭП), содержащего последовательно соединенные аккумуляторную батарею (АКБ) и приемник электромагнитной энергии (ПЭЭ), выполненный с возможностью приема от узла ЗП электромагнитной энергии и использования ее для заряда узла АКБ.From the technology [L8], a wireless power transmission device (hereinafter referred to as a device) is known, consisting of a charging platform (ZP) containing a controller, indicator, electronic device presence sensor (DPEP), a transmitting coil (PC) and a contact surface (KP), which structurally (physically) connected to the PC node, which is connected by its port to the first port of the controller node, which is connected with its second and third ports, respectively, to the indicator input and the output of the DPEP node, while the PC node is integrated (on the physical level f) to the KP assembly, as part of the resonant circuit, and is configured to generate a complex alternating magnetic field in a local area, covering the dimensions of the KP assembly, and connected to it via wireless (inductive) communication of an electronic device (EP) containing a battery connected in series (Battery) and a receiver of electromagnetic energy (PEE), configured to receive electromagnetic energy from the RF node and use it to charge the battery node.

Данное устройство функционирует следующим образом. После подключения ЗП к источнику ЭЭ (электросети 220 В) контроллером начинается обработка сигналов, поступающих от узла ДПЭП. Когда на контактной поверхности ЗП установлен ЭП, то его присутствие фиксируется узлом ДПЭП и этот узел посылает контроллеру сигнал, после поступления которого, контроллер активирует процесс БПЭ. Узел ПК интегрирован в контактную поверхность, как часть резонансного контура, и обеспечивает генерацию комплексного переменного магнитного поля, которое поступает к узлу ПЭЭ, где преобразуется и используется для заряда АКБ, которая обеспечивает электропитанием ЭП. Наличие процесса БПЭ отображается с помощью свечения индикатора. При завершении БПЭ индикатор выключается. Контактная поверхность, предназначенная для размещения на ней корпуса ЭП, содержит элемент типа выступов/углублений, используемых для позиционирования ЭП на ЗП, что необходимо для осуществления БПЭ с достаточной эффективностью.This device operates as follows. After connecting the RF to the source of electrical energy (220 V power supply network), the controller starts processing signals from the DPEC node. When an EF is installed on the contact surface of the RF, its presence is fixed by the DPEC node and this node sends a signal to the controller, after which the controller activates the WPT process. The PC node is integrated into the contact surface, as part of the resonant circuit, and provides the generation of a complex variable magnetic field, which goes to the PEE node, where it is converted and used to charge the battery, which provides electric power to the electric field. The presence of the WPT process is displayed using the indicator glow. When the WPT is completed, the indicator turns off. The contact surface, designed to accommodate the EP housing on it, contains an element of the type of protrusions / recesses used to position the EP on the RF, which is necessary for the implementation of WPT with sufficient efficiency.

Данное устройство обеспечивает осуществление беспроводной передачи электрической энергии, которая может быть использована для зарядки аккумуляторной батареи электронного прибора. Это устройство ориентировано на осуществление беспроводной индукционной зарядки АКБ портативной радиоэлектронной аппаратуры, которая должна быть для этого установлена на контактной поверхности и содержать необходимые приемные цепи, обеспечивающие процесс БПЭ. При этом, процедура зарядки АКБ может быть организован в соответствии с типовыми алгоритмами. К достоинствам данного ТР относится то, что оно позволяет реализовать зарядку АКБ без использования разъемов и кабелей для подключения АКБ к источнику ЭЭ, что позволяет значительно повысить надежность и удобство применения такого типа системы электропитания. Также, к достоинствам данного ТР следует отнести автоматическую активацию передающей части, работа которой включается датчиком детекции наличия ЭП на КП, а также возможностью позиционирования и фиксации ЭП на узле КП с помощью выступов/углублений в контактной поверхности, что обеспечивает создание оптимальных условий БПЭ.This device provides a wireless transmission of electrical energy, which can be used to charge the battery of an electronic device. This device is focused on the implementation of wireless induction charging of batteries of portable electronic equipment, which must be installed for this purpose on the contact surface and contain the necessary receiving circuits that support the WPT process. At the same time, the battery charging procedure can be organized in accordance with standard algorithms. The advantages of this TR include the fact that it allows you to charge the battery without using connectors and cables to connect the battery to the source of energy, which can significantly improve the reliability and ease of use of this type of power system. Also, the advantages of this TR should include the automatic activation of the transmitting part, the operation of which is activated by a sensor for detecting the presence of EP on the gearbox, as well as the ability to position and fix the EP on the gearbox node using protrusions / recesses in the contact surface, which ensures the creation of optimal WPT conditions.

Недостатком данного устройства является низкий уровень ИКЭСЭ, что существенно снижает эффективность применения данного устройства, особенно, в СУСС и при отсутствии или ограниченном доступе к СИЭЭ. Это обусловлено следующими причинами. В данном ТР отсутствует канал управления процессом БПЭ в зависимости от состояния узла АКБ. На практике это означает, что БЭП и зарядка узла может продолжаться до тех пор, пока узел ЭП установлен на контактной поверхности ЗП, что может вызвать перезаряд узла АКБ и нарушение его работоспособности. В данном устройстве обеспечивается возможность беспроводной индукционной зарядки узла АКБ только с помощью СИЭЭ, что не позволяет создать систему электропитания МПЭУ с признаками и свойствами, соответствующими идее БИЗ узла АКБ от КИТН, обеспечивающего возможность зарядки АКБ от альтернативных ИЭЭ в условиях отсутствия СИЭЭ.The disadvantage of this device is the low level of IKESE, which significantly reduces the effectiveness of the use of this device, especially in SUSS and in the absence or limited access to SIEE. This is due to the following reasons. In this TR there is no channel for controlling the WPT process, depending on the state of the battery assembly. In practice, this means that the BEP and charging of the assembly can continue as long as the ES assembly is installed on the contact surface of the RF, which can cause a recharge of the battery assembly and impair its operability. This device provides the possibility of wireless induction charging of the battery assembly only with the help of FIEE, which does not allow creating an MPEU power supply system with the signs and properties that correspond to the idea of the BIZ of the battery assembly from KITN, which provides the possibility of charging the battery from alternative IEE in the absence of FIE.

Из техники [Л9] известна система индуктивной зарядки аккумулятора (далее - система) состоящая из первичной цепи (ПЦ), включающей в себя источник мощности (ИМ), первичную катушку (ПК), детектор обратной связи (ДОС) и контроллер первичной цепи (КПЦ), который своими первым и вторым портами соединен, соответственно, с первым портом узла ИМ и с первым портом узла ДОС, который вторым портом соединен с первым портом узла ПК, который вторым портом соединен со вторым портом узла ИМ, и связанной с ней беспроводным способом (посредством индуктивной связи - ИС), вторичной цепи (ВЦ), включающей в себя вторичную катушку (ВК), цепь обратной связи (ЦОС), аккумуляторную батарею (АКБ) и контроллер заряда (КЗ), который своими первым, вторым и третьим портами соединен, соответственно, с узлом АКБ, с первым портом узла ВК и с первым портом узла ЦОС, который вторым портом соединен со вторым портом узла ВК. При этом, узел ЦОС выполнен с возможностью формирования и передачи сигнала обратной связи к первичной цепи через индуктивную связь между ПК и ВК, узел КПЦ выполнен с возможностью управления уровнем мощности подаваемой от узла ИМ на узел ПК, в соответствии с уровнем сигналов, принимаемых от узла ЦОС по цепи обратной связи через индуктивную связь между узлами ПК и ВК, узел КЗ выполнен с возможностью реализации необходимого алгоритма заряда узла АКБ, обнаружения режимов перенапряжения/избыточного тока в цепи заряда АКБ и формирования сигналов управления узлом ЦОС, используемых для управления процессом беспроводной передачи электрической энергии (увеличения или снижения мощности передаваемой электроэнергии).From the technique [L9], an inductive battery charging system (hereinafter referred to as the system) is known consisting of a primary circuit (PC) including a power source (MI), a primary coil (PC), a feedback detector (DOS) and a primary circuit controller (KPC) ), which is connected with its first and second ports, respectively, to the first port of the IM node and to the first port of the DOS node, which is connected to the second port of the PC node by the second port, which is connected to the second port of the IM node by the second port, and wirelessly connected with it (via inductive coupling - IP ), a secondary circuit (CC), including a secondary coil (VK), a feedback circuit (DSP), a battery (battery) and a charge controller (KZ), which is connected, respectively, with its first, second and third ports to the node Battery with the first port of the VC node and the first port of the DSP node, which is connected to the second port of the VC node by the second port. At the same time, the DSP node is configured to generate and transmit a feedback signal to the primary circuit through inductive coupling between the PC and the VC, the KPC node is configured to control the power level supplied from the IM node to the PC node, in accordance with the level of signals received from the node DSP on the feedback circuit through inductive coupling between the PC and VK nodes, the KZ node is configured to implement the necessary algorithm for charging the battery node, detecting overvoltage / excess current modes in the battery charge circuit and generating a signal the control unit DSP used for controlling the wireless power transmission process (increase or decrease transmit power of electricity).

Система функционирует следующим образом. Для выполнения процедуры зарядки узла АКБ сначала осуществляется подключении узла ПЦ к питающей электросети (220 В). В простейшем случае узел ПЦ может быть реализован в виде типового сетевого блока/адаптера электропитания. От узла ИМ на узел ПК поступает переменное напряжение, мощность излучения которого управляется узлом КПЦ. Поскольку первичная и вторичная катушки системы индуктивно взаимосвязаны, то во вторичной цепи образуется входное напряжение, создаваемое за счет электромагнитной индукции, которое используется для заряда узла АКБ. При этом, узлом КЗ осуществляется контроль перенапряжения или избыточного тока, создаваемых на узле АКБ в процессе его заряда. Обнаружение этих состояний осуществляется с помощью узла КЗ, реализующего функции детектора перенапряжения и датчика избыточного тока. Для устранения действия на узел АКБ «стрессовых состояний» (перенапряжения и перезаряда), узлом КЗ подается на узел ЦОС управляющий сигнал, по которому узлом ЦОС через узлы ВК и ПК передается сигнал обратной связи, который обнаруживается узлом ДОС. Выходные сигналы узла ДОС поступают на узел КПЦ, где осуществляется оценка их уровня. После этого, узлом КПЦ формируется сигнал управления узлом ИМ, что приводит к изменению уровня мощности, излучаемой узлом ПК. Таким образом, в процессе выполнения процедуры заряда узла АКБ, узлами КПЦ и ЦОС осуществляется формирование сигнала обратной связи, который передается во вторичную цепь посредством индуктивной связи, установленной между узлами ВК и ПК. Это позволяет управлять количеством передаваемой энергии, используемой для заряда узла АКБ. Следует заметить, что узел ПК выполнен как часть колебательного контура и управление уровнем мощности, излучаемой ПЦ, осуществляется путем изменения частоты сигнала, подаваемого на ПК. Так, для повышения напряжения, создаваемого во вторичной цепи, уровень сигналов, предаваемых по цепи обратной связи, увеличивается, что вызывает сдвиг частоты сигнала, подаваемого на первичную катушку, ближе к резонансной частоте колебательного контура (частью которого является узел ПК). Для снижения мощности излучения узла ПЦ, частота сигналов, подаваемых на первичную катушку, сдвигается в сторону от резонансной частоты колебательного контура (частью которого является узел ПК). Таким образом, сигналы, поступающие по цепи обратной связи, используются для управления мощностью ЭМП, излучаемого ПЦ. По мере завершения заряда узла АКБ, сигналы в цепи обратной связи формируются таким образом, что частота сигнала, подводимого к ПК, отводится все дальше и дальше от резонанса до тех пор, пока не перестанет поступать сигнал обратной связи, что приводит, практически, к выключению процесса беспроводной передачи электрической энергии (входное напряжение на ВЦ стремится к нулю).The system operates as follows. To perform the charging procedure for the battery node, the PC node is first connected to the supply network (220 V). In the simplest case, the PC node can be implemented as a typical network unit / power adapter. An alternating voltage is supplied from the IM node to the PC node, the radiation power of which is controlled by the KPTs node. Since the primary and secondary coils of the system are inductively interconnected, an input voltage is generated in the secondary circuit due to electromagnetic induction, which is used to charge the battery assembly. At the same time, the short-circuit node monitors the overvoltage or excess current created on the battery node in the process of its charge. The detection of these states is carried out using a short circuit node that implements the functions of an overvoltage detector and an excess current sensor. To eliminate the effect of “stressful states” (overvoltage and overcharging) on the battery node, the control unit sends a control signal to the DSP node through which the DSP node sends a feedback signal through the VC and PC nodes, which is detected by the DOS node. The output signals of the DOS node are sent to the KPTs node, where their level is estimated. After that, the control unit of the IM node is formed by the KPC node, which leads to a change in the power level emitted by the PC node. Thus, in the process of performing the charge procedure for the battery assembly, the KPC and DSP nodes, a feedback signal is generated, which is transmitted to the secondary circuit by inductive coupling established between the VK and PC nodes. This allows you to control the amount of transmitted energy used to charge the battery assembly. It should be noted that the PC node is made as part of the oscillatory circuit and the power level emitted by the PC is controlled by changing the frequency of the signal supplied to the PC. So, to increase the voltage generated in the secondary circuit, the level of signals transmitted through the feedback circuit is increased, which causes a shift in the frequency of the signal supplied to the primary coil, closer to the resonant frequency of the oscillating circuit (of which the PC unit is a part). To reduce the radiation power of the PC node, the frequency of the signals supplied to the primary coil is shifted away from the resonant frequency of the oscillatory circuit (of which the PC node is a part). Thus, the signals received through the feedback circuit are used to control the power of the electromagnetic field emitted by the PC. As the battery node charge is completed, the signals in the feedback circuit are formed in such a way that the frequency of the signal supplied to the PC is diverted farther and farther from the resonance until the feedback signal ceases to be received, which practically leads to a shutdown the process of wireless transmission of electrical energy (input voltage at the CC tends to zero).

Данная система частично устраняет недостатки предыдущего устройства, что обеспечивается более эффективным контролем процесса БПЭ и зарядки узла АКБ, что достигается за счет использования цепи обратной связи, обеспечивающей большую гибкость реагирования системы, как на состояние канала БПЭ, так и на состояние/режим зарядки узла АКБ.This system partially eliminates the disadvantages of the previous device, which is ensured by more efficient control of the WPT process and battery charging, which is achieved through the use of a feedback circuit, which provides greater flexibility in the response of the system to both the status of the BPT channel and the state / charging mode of the battery .

Данная система имеет недостатки, аналогичные предыдущему устройству.This system has disadvantages similar to the previous device.

По мнению авторов, наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту (прототипом) является, известная из техники [Л10], система индукционной зарядки аккумуляторной батареи портативного устройства (далее - система), состоящая из зарядной платформы (ЗП), содержащей корпус, блок электропитания (БЭП), преобразователь тока/напряжения (ПТН) типа AC-DC, первичную катушку (ПК), датчик тока/напряжения (ДТН) и контроллер зарядной платформы (КЗП), который своими первым и вторым портами соединен, соответственно, с первым портом узла ПТН и с первым портом узла ДТН, который своим вторым портом соединен с первым портом узла ПК, который вторым портом соединен со вторым портом узла ПТН, который третьим портом соединен со вторым портом узла БЭП, который выполнен с возможностью подключения своим первым портом к электросети 220 В, при этом, корпус узла ЗП выполнен со встроенным постоянным магнитом (ПМ), установленным в зоне размещения узла ПК, и соединенного с ней постоянным магнитным полем (ПМП) и переменным электромагнитным полем (ЭМП) портативного прибора (ГШ), содержащего корпус, вторичную катушку (ВК), драйвер, выпрямитель/регулятор напряжения/тока (ВРНТ), контроллер заряда (КЗ), аккумуляторную батарею (АКБ) и индикатор, который своим входом соединен с первым портом узла КЗ, который своими со второго по четвертый портами соединен, соответственно, с узлом АКБ и первым портом узла ВРНТ, со вторым портом узла ВРНТ и со вторым портом узла драйвера, который первым портом соединен со вторым портом узла ВК, который первым портом соединен с третьим портом узла ВРНТ, при этом, корпус ПП выполнен со встроенным постоянным магнитом, установленным в зоне размещения узла ВК, и выполненная с возможностью фиксации между собой корпусов ЗП и ПП с помощью встроенных в них постоянных магнитов (ПМ) и осуществления беспроводной индукционной зарядки узла АКБ по стандарту типа Qi.According to the authors, the closest in technical essence to the claimed object (prototype) is, known from the technique [L10], a system for induction charging of a portable device’s rechargeable battery (hereinafter referred to as the system), consisting of a charging platform (ZP) containing a housing and a power supply unit (BEP), a current-voltage converter (ПТН) type AC-DC, a primary coil (PC), a current / voltage sensor (ДТН) and a charging platform controller (KZP), which is connected with its first and second ports, respectively, to the first port node PTN and with the first the port of the DTN node, which is connected by its second port to the first port of the PC node, which is connected by the second port to the second port of the ПТН node, which is connected by the third port to the second port of the BEP node, which is configured to connect its first port to the 220 V mains, , the housing of the RF assembly is made with a built-in permanent magnet (PM) installed in the area of the PC assembly, and connected to it by a constant magnetic field (PMF) and an alternating electromagnetic field (EMF) of a portable device (GS) containing the housing, the secondary atuk (VK), driver, rectifier / voltage / current regulator (VRNT), charge controller (short circuit), battery (battery) and indicator, which is connected with its input to the first port of the short circuit node, which is connected with its second to fourth ports, respectively, with the battery node and the first port of the VRNT node, with the second port of the VRNT node and with the second port of the driver node, which is connected to the second port of the VK node by the first port, which is connected to the third port of the VRNT node by the first port, and the PP case is made with built-in permanent magnet, set nnym at node VC placement zone, and adapted to be fixed to each other housings PO and PP with built therein the permanent magnets (PM) and the wireless induction charging of the battery unit standard type Qi.

Функциональная схема данной системы представлена на фиг.1. Система (фиг. 1) состоит из зарядной платформы (ЗП) 1, содержащей корпус 3 со встроенным в него постоянным магнитом (М1) 8, блок электропитания (БЭП) 11, преобразователь тока/напряжения (ПТН) 10, первичную катушку (ПК) 6, датчик тока/напряжения (ДТН) 5 и контроллер зарядной платформы (КЗП) 4, который своими первым и вторым портами соединен, соответственно, с первым портом узла ПТН 10 и с первым портом узла ДТН 5, который вторым портом соединен с первым портом узла ПК 6, который вторым портом соединен со вторым портом узла ПТН 10, который третьим портом соединен со вторым портом узла БЭП 11, который первым портом может подключаться к электросети (220 В) 12, и соединенного с ней посредством переменного электромагнитного поля (ЭМП) 7 и постоянного магнитного поля (ПМП) 9 портативного прибора (ГШ) 2, содержащего корпус 13 со встроенным постоянным магнитом (М2) 14, вторичную катушку (ВК) 15, драйвер 16, выпрямитель/регулятор напряжения/тока (ВРНТ) 19, контроллер заряда (КЗ) 17, аккумуляторную батарею (АКБ) 20 и индикатор 18, который своим входом соединен с первым портом узла КЗ 13, который своими со второго по четвертый портами соединен, соответственно, с узлом АКБ 20 и первым портом узла ВРНТ 19, со вторым портом узла ВРНТ 19 и со вторым портом узла драйвера 16, который первым портом соединен со вторым портом узла ВК 15, который первым портом соединен с третьим портом узла ВРНТ 19, при этом, система выполнена с возможностью фиксации между собой корпусов 3 (ЗП 1) и 13 (ПП 2) с помощью встроенных в них постоянных магнитов, соответственно, М1 8 и М2 14, и осуществления беспроводной индукционной зарядки узла АКБ 20 по стандарту типа Qi.Functional diagram of this system is presented in figure 1. The system (Fig. 1) consists of a charging platform (ZP) 1, comprising a housing 3 with a permanent magnet (M1) 8 integrated into it, a power supply unit (BEP) 11, a current / voltage converter (PTN) 10, a primary coil (PC) 6, a current / voltage sensor (DTN) 5 and a charging platform controller (KZP) 4, which is connected with its first and second ports, respectively, to the first port of the PTN 10 and to the first port of the DTN 5, which is connected to the first port by the second port PC node 6, which is connected by the second port to the second port of the ПТН 10 node, which is connected by the third port with the second port of the BEP node 11, which the first port can be connected to the power supply network (220 V) 12, and connected to it by means of an alternating electromagnetic field (EMF) 7 and a constant magnetic field (PMF) 9 of a portable device (GS) 2, comprising a housing 13 with built-in permanent magnet (M2) 14, secondary coil (VK) 15, driver 16, rectifier / voltage / current regulator (VRNT) 19, charge controller (KZ) 17, battery (battery) 20 and indicator 18, which has its own input connected to the first port of the KZ 13 node, which is its second to fourth ports we are connected, respectively, to the battery assembly 20 and the first port of the BPHT node 19, to the second port of the BPHT node 19 and to the second port of the driver node 16, which is connected to the second port of the VK 15 node by the first port, which is connected to the third port of the BPHT node by the first port 19, the system is made with the possibility of fixing the bodies 3 (ЗП 1) and 13 (ПП 2) between each other using the built-in permanent magnets, respectively, М1 8 and М2 14, and performing wireless induction charging of the battery assembly 20 according to the standard type Qi.

Система (фиг. 1) функционирует следующим образом. Для осуществления процедуры заряда узла АКБ 20, корпус 13 узла ПП 2 размещается/устанавливается непосредственно на корпусе 3 узла ЗП 1, который выполняет функции беспроводного индукционного зарядного устройства. Для получения высокого уровня эффективности процесса БПЭ (например, высокого КПД), узлы ПК 6 и ВК 15 должны быть максимально приближены и правильно (согласно инструкции, например, соосно) ориентированы друг относительно друга (как правило, друг напротив друга). Для фиксации взаимного позиционирования узлов ПК 6 и ВК 15, выполненного пользователем устройства при подключении ПП 2 к ЗП 1, используются постоянные магниты (М1 8 и М2 14), интегрированные в корпуса 3 (ЗП 1) и 13 (ПП 2). Под действием сил ПМП 9 происходит фиксация корпуса 13 узла ПП 2 на корпусе 3 узла ЗП 1. Кроме того, действие сил ПМП 9 частично способствует достижению правильного взаимного позиционирования узлов ЗП 1 и ПА 2. Благодаря действию сил ПМП 9, создаваемых узлами М1 и М2, в течении осуществления индукционной зарядки узла АКБ 20, поддерживается установленная оператором/физическим лицом/пользователем устройства ориентация узлов ЗП 1 и ПП 2. После подключения узла ЗП 1 к питающей электросети (220 В) 12, в узле ПК 6, представляющего собой индукционную катушку, с помощью узла ПТН 10 создается переменное напряжение/ток, что приводит к образованию вокруг ПК 6 электромагнитного поля (ЭМП) 7, которое достигает и пересекает витки катушки ВК 15. При этом, за счет действия эффекта электромагнитной индукции, в узле ВК 15 возникает входное электрическое напряжение (ВЭН), которое поступает на узел ВРНТ 19, с помощью которого осуществляется конвертирование/преобразование ВЭН к виду/уровню, необходимому для осуществления зарядки узла АКБ 20, которая происходит под управлением узла КЗ 17. Таким образом, электрическая энергия от узла ЗП 1 передается к узлу ПП 2 посредством переменного электромагнитного поля 7, которое наводит (за счет электромагнитной индукции) в витках вторичной катушки ВК 15 величину переменного напряжения ВЭН, достаточную для зарядки узла АКБ 20. Если выполнено условие, выражающееся в том, что первичная и вторичная катушки (узлы ПК 6, ВК 15) находятся в непосредственной близости (выполнены условия их позиционирования), то значительная часть силовых линий, создаваемых первичной катушкой ПК 6, пройдет через витки вторичной катушки ВК 15, создав в ней переменный ток, который затем преобразовывается и используется для заряда узла АКБ 20. Процесс БПЭ данного устройства осуществляется по спецификации стандарта который регламентирует протокол энергетического и информационного взаимодействия между узлами ЗП 1 и ПП 2. При этом, информационное взаимодействие ЗП 1 и ПУ 2 предусматривает передачу цифровой информацию в виде битов/байтов методом фазовой модуляции ЭМП 7. Информационная связь между узлами ЗП 1 и ПП 2 устанавливается автоматически, после того, как корпус 13 узла ПП 2 оказывается установленным на поверхности корпуса 3 и обнаруженным/идентифицированным узлом ЗП 1 (при условии, что электропитание узлов включено). Для идентификации узла ПП 2, узлом ЗП 1 каждые 400 мс посылаются/излучаются посредством ЭМП 7 энергетические/электрические импульсы. Если на корпусе 3 узла ЗП 1 установлено ПП 2, то активируется межузловой информационный обмен, в процессе которого ЗП 1 и ПП 2 «договариваются» об условиях зарядки узла АКБ 20 (например, об необходимом количестве электроэнергии, силе и частоте тока). После этого начинается фаза процесса БПЭ. Для контроля этого процесса, узлом ПП 2 через каждые 32 мс осуществляется отправка узлу ЗП 1 пакетов данных с информацией об ошибках в работе беспроводной системы транспортировки электроэнергии. Передача данных от ПП 2 к ЗП 1 и обратно осуществляется по цепи: КЗ 17 - драйвер 16 - ВК 15 - ЭМП 7 - ПК 6 - ДТН 5 - КЗП 4. Процесс заряда узла АКБ 20 отображается на индикаторе 18, например, цветом его свечения или условным значком батарейки, который изменяет степень закрашивания/заполнения по мере заряда АКБ 20. После завершения заряда узла АКБ 20, ПП 2 отправляет пакет данных с сообщением типа «Передача энергии завершена», по получении которого узел ЗП 1 останавливает работу (прекращает беспроводную передачу электроэнергии).The system (Fig. 1) operates as follows. To carry out the charging procedure of the battery assembly 20, the housing 13 of the PP 2 assembly is placed / installed directly on the housing 3 of the storage compartment 1, which performs the functions of a wireless induction charger. To obtain a high level of efficiency of the WPT process (for example, high efficiency), the nodes of PC 6 and VK 15 should be as close as possible and correctly (according to the instructions, for example, coaxially) oriented relative to each other (usually opposite each other). To fix the mutual positioning of the PC 6 and VK 15 nodes performed by the user of the device when connecting the PP 2 to ZP 1, permanent magnets (M1 8 and M2 14) are used, integrated in the cases 3 (ZP 1) and 13 (PP 2). Under the action of the forces of the PMP 9, the body 13 of the PP 2 assembly is fixed on the body 3 of the PS 1 assembly. In addition, the action of the PMP 9 forces partially helps to achieve the correct mutual positioning of the PS 1 and PA 2 nodes. Due to the action of the PMP 9 forces created by the M1 and M2 , during the induction charging of the battery assembly 20, the orientation of the PO 1 and PP 2 nodes established by the operator / individual / user of the device is maintained. After connecting the PS 1 node to the supply network (220 V) 12, in the PC 6 node, which is an induction coil , from With the help of the PTN 10 unit, an alternating voltage / current is created, which leads to the formation of an electromagnetic field (EMF) 7 around the PC 6, which reaches and crosses the turns of the VK 15 coil. In this case, due to the effect of electromagnetic induction, an input electric the voltage (VEN), which is supplied to the VRNT node 19, with the help of which the VEN is converted / converted to the type / level necessary for charging the battery assembly 20, which occurs under the control of the KZ node 17. Thus, the electric The energy from the ЗП 1 unit is transmitted to the ПП 2 unit through an alternating electromagnetic field 7, which induces (due to electromagnetic induction) in the turns of the secondary coil VK 15 the value of the alternating voltage of the VEN sufficient to charge the battery unit 20. If the condition is satisfied, which Since the primary and secondary coils (PC 6, VK 15 nodes) are in close proximity (the conditions for their positioning are fulfilled), a significant part of the power lines created by the PC 6 primary coil will pass through the turns of the VK 15 secondary coil, creating it is alternating current, which is then converted and used to charge the battery node 20. The WPT of this device is carried out according to the specification of the standard, which governs the protocol of energy and information interaction between the nodes ZP 1 and ZP 2. At the same time, the information interaction of ZP 1 and ZU 2 provides for the transfer digital information in the form of bits / bytes using the phase modulation method of EMF 7. Information communication between the nodes of the RFP 1 and the PP 2 is established automatically, after the case 13 of the PP 2 node is installed installed on the surface of the housing 3 and the detected / identified node ЗП 1 (provided that the nodes are powered on). To identify the PP 2 node, the PS 1 node sends energy / electric pulses via EMF 7 every 400 ms. If PP 2 is installed on the housing 3 of the PS 1 unit, then an inter-node information exchange is activated, during which the PS 1 and PP 2 "agree" on the charging conditions of the battery assembly 20 (for example, the required amount of electricity, current strength and frequency). After this, the phase of the WPT process begins. To control this process, the PP 2 node sends data packets with information about errors in the operation of the wireless electric power transportation system to the PS 1 node every 32 ms. Data transfer from PP 2 to ZP 1 and vice versa is carried out along the circuit: KZ 17 - driver 16 - VK 15 - EMF 7 - PC 6 - DTN 5 - KZP 4. The process of charging the battery assembly 20 is displayed on indicator 18, for example, by the color of its glow or a conventional battery icon that changes the degree of filling / filling as the battery is charged 20. After the battery of the battery 20 is completed, the software 2 sends a data packet with a message like “Energy transfer completed”, upon receipt of which the power supply module 1 stops working (stops wireless transmission electricity).

Данная система частично устраняет недостатки предыдущего технического решения. Так, с помощью узлов М1 8 и М2 14 обеспечивается фиксация узлов ЗП 1 и ПП 2, что способствует более надежному, чем в предыдущем ТР, сохранению/удержанию установленного пользователем взаимного позиционирования узлов ПК 6 и ВК 15 в процессе проведения БИЗ узла АКБ 20. Благодаря этому, достигается создание и поддержание благоприятных условий для БПЭ. Кроме того, в данном устройстве использован более совершенный механизм управления процессами БПЭ и зарядки узла АКБ 20. Это достигается за счет использования более надежного цифрового протокола коммуникационного взаимодействия между узлами ЗП 1 и ПП 2, предусматривающего возможность обнаружения и корректировки ошибок, возникающих в процессе беспроводной передачи электроэнергии, и выполнения контроля окончания зарядки узла АКБ 20.This system partially eliminates the disadvantages of the previous technical solution. So, with the help of nodes М1 8 and М2 14, the fixing of ЗП 1 and ПП 2 nodes is ensured, which contributes to the more reliable than in the previous TR, preservation / retention of the user-established mutual positioning of the PC 6 and VK 15 nodes during the implementation of the BIS of the battery assembly 20. Thanks to this, the creation and maintenance of favorable conditions for WPT is achieved. In addition, this device uses a more advanced mechanism for controlling WPT processes and charging the battery assembly 20. This is achieved through the use of a more reliable digital communication protocol between the nodes ZP 1 and PP 2, which provides for the possibility of detecting and correcting errors that occur during wireless transmission electricity, and perform monitoring of the completion of charging the battery node 20.

Данной системе присущи недостатки, аналогичные предыдущему техническому решению.This system has inherent disadvantages similar to the previous technical solution.

Как показали исследования, повышение уровня ИКЭСЭ МПЭУ на основе беспроводной индукционной зарядки (БИЗ) узла АКБ, интегрированного в МПЭУ, с использованием комбинированного автономного источника тока/напряжения, содержащего альтернативные ИЭЭ с помощью которых обеспечивается возможность осуществления БИЗ упомянутого узла АКБ в условиях отсутствия стационарных ИЭЭ, из техники не известно.Studies have shown that increasing the level of ICESE MPEU based on wireless induction charging (BIZ) of the battery assembly integrated in MPEU using a combined stand-alone current / voltage source containing alternative IEEs with the help of which it is possible to implement the BISE of the mentioned battery assembly in the absence of stationary IEE , from technology is not known.

Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей известного устройства, связанных с повышением надежности и удобства применения системы электропитания для поддержания в рабочем состоянии (зарядки) аккумуляторной батареи мобильного/портативного электронного прибора при его эксплуатации в сложных условиях и отсутствии/ограничении доступа к стационарным источникам электрической энергии.The purpose of the utility model is to expand the functionality of the known device related to increasing the reliability and ease of use of the power system to maintain (charge) the battery of a mobile / portable electronic device when it is used in difficult conditions and when there is no / limited access to stationary sources of electrical energy .

Поставленная цель достигается за счет того, что в известную систему, состоящую из зарядной платформы (ЗП), содержащей корпус, блок электропитания (БЭП), преобразователь тока/напряжения (ПТН) типа AC-DC, первичную катушку (ПК), датчик тока/напряжения (ДТН) и контроллер зарядной платформы (КЗП), который своими первым и вторым портами соединен, соответственно, с первым портом узла ПТН и с первым портом узла ДТН, который своим вторым портом соединен с первым портом узла ПК, который вторым портом соединен со вторым портом узла ПТН, который третьим портом соединен со вторым портом узла БЭП, который выполнен с возможностью подключения своим первым портом к электросети 220 В, и выполненного с возможностью соединения с ней посредством беспроводной (индуктивной) связи портативного прибора (ПП), содержащего корпус, вторичную катушку (ВК), драйвер, выпрямитель/регулятор напряжения/тока (ВРНТ), контроллер заряда (КЗ), аккумуляторную батарею (АКБ) и индикатор, который своим входом соединен с первым портом узла КЗ, который своими со второго по четвертый портами соединен, соответственно, с узлом АКБ и первым портом узла ВРНТ, со вторым портом узла ВРНТ и со вторым портом узла драйвера, который первым портом соединен со вторым портом узла ВК, который первым портом соединен с третьим портом узла ВРНТ, и выполненную с возможностью фиксации между собой корпусов зарядной платформы и портативного прибора с помощью встроенных в них постоянных магнитов и осуществления беспроводной индукционной зарядки узла АКБ по стандарту типа СМ, дополнительно введены в состав узла ЗП зарядная цепь (ЗЦ), батарея химических источников тока (БХИТ) и фотоэлектрический преобразователь (ФЭП), который своим портом соединен со вторым портом узла БЭП и первым портом узла ЗЦ, который своими вторым и третьим портами соединен, соответственно, с третьим портом узла КЗП и первым портом узла БХИТ, который вторым портом соединен с четвертым портом узла КЗП и четвертым портом узла ПТН, при этом, узлы ФЭП и БХИТ выполнены с возможностью поддержки автономной (без использования электросети 220 В) работы узла ЗП в режиме БИЗ узла АКБ, узел КЗП функционирует по программе, обеспечивающей возможность мониторинга электрически параметров, например, выходного напряжения, источников электрической энергии (ИЭЭ), в качестве которых используются узлы БЭП, ФЭП и БХИТ, управления автоматической коммутацией ИЭЭ к узлу ПТН, предусматривающей бесперебойное подключение к узлу ПТН источников электрической энергии с уровнем мощности, достаточной для поддержки работы узла ЗП в режиме БИЗ узла АКБ, с учетом приоритетов, установленных для каждого ИЭЭ, например, при установке приоритетов 1, 2 и 3, соответственно, узлам БЭП, ФЭП и БХИТ, подключения к узлу ПТН, в первую очередь, узла БЭП и в случаях потери его работоспособности (например, и-за перебоев электроснабжения в питающей электросети 220 В), подключения к узлу ПТН, во вторую очередь, узла ФЭП и в случаях потери его работоспособности (например, из-за низкой его освещенности), подключения к узлу ПТН, в третью очередь, узла БХИТ, и управления зарядкой/подзарядкой узла БХИТ с использованием электрической энергии узлов БЭП или ФЭП.This goal is achieved due to the fact that in the known system consisting of a charging platform (ZP), comprising a housing, power supply unit (BEP), a current / voltage converter (PTN) type AC-DC, a primary coil (PC), a current sensor / voltage (DTN) and the charging platform controller (KZP), which is connected with its first and second ports, respectively, to the first port of the PTN node and to the first port of the DTN node, which is connected with its second port to the first port of the PC node, which is connected to the second port with the second port of the PTN node, which is the third port m is connected to the second port of the BEP node, which is configured to connect its first port to a 220 V power supply network and configured to connect to it via a wireless (inductive) connection a portable device (PP) comprising a housing, a secondary coil (VK), a driver , a rectifier / voltage / current regulator (VRNT), a charge controller (short circuit), a battery (battery) and an indicator that is connected by its input to the first port of the short circuit node, which is connected with the second to fourth ports, respectively, to the battery assembly and P the first port of the BPHT node, with the second port of the BPHT node and with the second port of the driver node, which is connected to the second port of the VK node by the first port, which is connected to the third port of the BPHT node by the first port, and which is capable of fixing the cases of the charging platform and the portable device with the help of built-in permanent magnets in them and wireless induction charging of the battery assembly according to the SM type standard, an additional charging circuit (ZC), a battery of chemical current sources (BHIT) and a photoelectric are added A converter (PEC), which is connected by its port to the second port of the BEP node and the first port of the SC node, which is connected, with its second and third ports, to the third port of the KZP node and the first port of the BCHIT node, which is connected to the fourth port of the node by the second port KZP and the fourth port of the PTN node, while the PV modules and the BCHIT nodes are configured to support autonomous (without using a 220 V power supply network) operation of the RF node in the BIZ mode of the battery node, the KZP node operates according to a program that provides the ability to monitor electric Several parameters, for example, the output voltage, sources of electric energy (IEE), which use the BEP, FEP and BHIT nodes, control the automatic switching of the IEA to the PTN node, providing for uninterrupted connection of electric energy sources with a power level sufficient to support the operation of the RF node in the BIZ mode of the battery node, taking into account the priorities established for each IEE, for example, when setting priorities 1, 2 and 3, respectively, to the BEP, FEP and BHIT nodes, connecting to the PTN node, first of all, the evil of the BEP and in cases of loss of its operability (for example, due to interruptions in the power supply in the supply network of 220 V), connection to the PTN node, and, in the second place, the PEC node, and in cases of loss of its operability (for example, due to its low illumination) , connecting to the PTN node, in the third turn, the BHIT node, and controlling the charging / recharging of the BHIT node using the electric energy of the BEP or FEP nodes.

Функциональная схема устройства беспроводной зарядки аккумуляторной батареи электронного прибора комбинированным автономным источником электроэнергии (далее - устройство) представлена на фиг. 2. Устройство (фиг. 2) состоит из зарядной платформы (ЗП) 1, содержащей корпус 3 с интегрированным в него постоянным магнитом М1 8, датчик тока/напряжения (ДТН) 5, первичную катушку (ПК) 6, преобразователь тока/напряжения (ПТН) 10, зарядную цепь (ЗЦ) 11, батарею химических источников тока (БХИТ) 12, блок электропитания (БЭП) 13, фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 15 и контроллер зарядной платформы (КЗП) 4, который своими с первого по четвертый портами соединен, соответственно, с первым портом узла ПТН 10, с первым портом узла ДТН 5, со вторым портом узла ЗЦ 11 и с четвертым портом узла ПТН 10 и вторым портом узла БХИТ 12, который первым портом соединен с третьим портом узла ЗЦ 11, который первым портом соединен с выходом узла ФЭП 15, вторым портом БЭП 13 и третьим портом узла ПТН 10, который вторым портом соединен со вторым портом узла ПК 6, который первым портом соединен со вторым портом узла ДТН 5, и соединенного с ней посредством беспроводной (индуктивной) связи портативного прибора (ПП) 2, содержащего корпус 16 с интегрированным в него постоянным магнитом М2 20, вторичную катушку (ВК) 17, драйвер 18, выпрямитель/регулятор напряжения/ тока (ВРНТ) 22, контроллер заряда (КЗ) 19, аккумуляторную батарею (АКБ) 23 и индикатор 21, который своим входом соединен с первым портом узла КЗ 19, который своими со второго по четвертый портами соединен, соответственно, с узлом АКБ 23 и первым портом узла ВРНТ 22, со вторым портом узла ВРНТ 22 и со вторым портом узла драйвера, который первым портом соединен со вторым портом узла ВК 17, который первым портом соединен с третьим портом узла ВРНТ 22. При этом, устройство выполнено с возможностью фиксации корпуса 16 портативного прибора ПП 2 на корпусе 3 зарядной платформы ЗП 1 с помощью сил постоянного магнитного поля (ПМП) 9, создаваемого постоянными магнитами М1 8 и М2 20, которые встроены в корпуса 3 и 16, соответственно узлов ЗП 1 и ПП 2, и осуществления беспроводной индукционной зарядки узла АКБ 23 по стандарту типа QI. Кроме того, узлы ФЭП 15 и БХИТ 12 выполнены с возможностью поддержки автономной (без использования электросети 220 В) работы узла ЗП 1 в режиме БИЗ узла АКБ 12, узел КЗП 4 функционирует по программе, обеспечивающей возможность мониторинга электрических параметров источников электрической энергии (ИЭЭ), например, выходного напряжения, узлов БЭП 13, ФЭП 15 и БХИТ 12, и автоматической коммутации (подключения/отключения) к узлу ПТН 10 ИЭЭ с уровнем мощности, достаточным для выполнения/поддержания БИЗ узла АКБ 23, в том числе, подключения к узлу ПТН 10 узла БЭП 13 при наличии на его выходе (порт 2) заданного напряжения (при наличии питающей электросети 220 В 14, подключенной к порту 1 узла БЭП 13), подключения к узлу ПТН 10 узла ФЭП 15 при отсутствии выходного напряжения узла БЭП 13 (например, из-за отсутствия напряжения в электросети 220 В 14 или отсутствии возможности подключения узла ЗП 1 к электросети 220 В 14), подключения узла ПТН 10 к узлу БХИТ 12 при отсутствии напряжения на выходе узлов БЭП 13 и ФЭП 15 (например, из-за низкой его освещенности) и управления зарядкой/подзарядкой узла БХИТ 12 с использованием ЭЭ, поступающей от узла БЭП 13 или ФЭП 15.The functional diagram of the device for wireless charging the battery of an electronic device with a combined autonomous source of electricity (hereinafter referred to as the device) is shown in FIG. 2. The device (Fig. 2) consists of a charging platform (ZP) 1, comprising a housing 3 with an integrated permanent magnet M1 8, a current / voltage sensor (DTN) 5, a primary coil (PC) 6, a current / voltage converter ( PTN) 10, the charging circuit (ZC) 11, the battery of chemical current sources (BHIT) 12, the power supply unit (BEP) 13, the photoelectric converter (PEC) 15 and the charging platform controller (KZP) 4, which is connected with its first to fourth ports , respectively, with the first port of the PTN 10 node, with the first port of the DTN 5 node, with the second port of the ZTs 11 node with the fourth port of the host ПТН 10 and the second port of the host БХИТ 12, which is connected by the first port to the third port of the host ЗЦ 11, which is connected by the first port to the output of the FEC node 15, the second port of BEP 13, and the third port of the host ПТН 10, which is connected to the second port with the second port of the PC 6 node, which is connected to the second port of the DTN 5 node by the first port, and a portable device (PP) 2 connected to it via wireless (inductive) communication, comprising a housing 16 with an integrated permanent magnet M2 20, a secondary coil (VK ) 17, driver 18, rectifier / voltage / current regulator (VRNT) 22, charge controller (short circuit) 19, battery (battery) 23 and indicator 21, which is connected with its input to the first port of the short circuit node 19, which is connected with its second to fourth ports, respectively, with the battery node 23 and the first port of the BPHT node 22, with the second port of the BPHT node 22 and the second port of the driver node, which is connected to the second port of the VK 17 node, which is connected to the third port of the BPHT node 22 by the first port. with the possibility of fixing the housing 16 of the portable device P 2 on the housing 3 of the charging platform ZP 1 using the forces of a constant magnetic field (PMF) 9 created by the permanent magnets M1 8 and M2 20, which are built into the housing 3 and 16, respectively, of the nodes ZP 1 and PP 2, and the implementation of wireless induction charging node Battery 23 according to the QI type standard. In addition, the FEP 15 and BHIT 12 nodes are configured to support autonomous (without using a 220 V power supply network) operation of the ZP 1 node in the BIZ mode of the battery 12 unit, the KZP 4 node operates according to a program that provides the ability to monitor the electrical parameters of electric energy sources (IEE) , for example, the output voltage of the BEP 13, FEP 15 and BHIT 12 nodes, and automatic switching (connection / disconnection) to the ПТН 10 IEE node with a power level sufficient to perform / maintain the BIZ of the battery 23 unit, including connecting to the node PTN 10 BEP nodes 13 if there is a predetermined voltage at its output (port 2) (if there is a 220 V power supply network 14 connected to port 1 of the BEP 13 node), connections to the PTN 10 node of the FEP 15 node in the absence of the output voltage of the BEP 13 node (for example, due to the lack of voltage in the power supply network of 220 V 14 or the lack of the ability to connect the ZP 1 unit to the power supply network of 220 V 14), the connection of the PTN 10 node to the BHIT 12 node in the absence of voltage at the output of the BEP 13 and FEP 15 nodes (for example, due to its low illumination ) and control the charging / recharging of the BHIT 12 unit using EE, post Payuschie BEP from the node 13 or 15 FEP.

Устройство (фиг. 2) функционирует аналогично прототипу. Пользователь устройства для осуществления индукционной зарядки узла АКБ 23 размещает корпус 16 на корпусе 3. При этом, под действием силы притяжения постоянного магнитного поля (ПМП) 9, создаваемого постоянными магнитами М1 8 и М2 20, которые встроены, соответственно, в корпуса 3 и 16, обеспечивается фиксация портативного прибора ПП 2 на зарядной платформе ЗП 1. После установки корпуса 16 узла ПП 2 на корпус 3 узла ЗП 1 происходит идентификация узла ПП 2, как QI - устройства. В соответствии со стандартным протоколом, предусмотренным спецификацией для QI - устройств, на этом этапе между ПП 2 и ЗП 1 устанавливается энергетическая (для канала БПЭ) и коммуникационная (для канала обмена служебной информацией) связь. При наличии стационарного источника электроэнергии в виде стандартной электросети 220 В, узел ЗП 1 подключается к этой сети типовым способом, например, с помощью кабеля с сетевой вилкой. При этом, сетевое напряжение подается на первый порт 14 узла БЭП 13. Выходное напряжение узла БЭП 13 используется для зарядки/подзарядки узла БХИТ 12 по типовому алгоритму, реализуемому узлом КЗП 4 с использованием узла ЗЦ 11. Кроме того, выходное напряжение узла БЭП 13 поступает на узел ПТН 10 и под управлением узла КЗП 4 с использованием узла ПК 6 преобразуется к виду, необходимому для осуществления БИЗ узла АКБ 23. Узел ПП 2 функционирует аналогично прототипу. Узлы ФЭП 15 и БХИТ 12 выполнены с возможностью поддержки автономной (без использования электросети 220 В) работы узла ЗП 1 в режиме БИЗ узла АКБ 12, узел КЗП 4 функционирует по программе, обеспечивающей возможность мониторинга электрически параметров источников электрической энергии (ИЭЭ), например, выходного напряжения, узлов БЭП 13, ФЭП 15 и БХИТ 12, и автоматической коммутации (подключения/отключения) к узлу ПТН ИЭЭ с требуемым уровнем мощности, например, подключения узла БЭП 13 при наличии напряжения в электросети 220 В 14 или подключения узла ФЭП 15/БХИТ 12 при отсутствии напряжения в электросети 220 В 14 (при отсутствии возможности подключения узла ЗП 1 к электросети 220 В 14) и управления зарядкой/подзарядкой узла БХИТ 12 с использованием ЭЭ, поступающей от узла БЭП 13 или ФЭП 15. Таким образом, выполнение БИЗ узла АКБ 23 может осуществляться при отсутствии электросети 220 В, так как в качестве источника электрической энергии могут использоваться узел ФЭП 15 или узел БХИТ 12. При этом, для обеспечения устойчивой работы узла ФЭП 15, устройство должно размещается в местах с достаточным уровнем освещенности. Электрическая энергия, вырабатываемая узлом ФЭП 15, при отсутствии напряжения в электросети 220 В 14 (или при отсутствии/ограничении доступа к электросети 220 В 14) может также использоваться для зарядки/подзарядки узла БХИТ 12. Это позволяет использовать узел БХИТ 12 для поддержки автономной работы узла ЗП 1 в режиме БИЗ узла АКБ 23 при отсутствии напряжения или ограничении доступа к электросети 220 В 14 или в условиях низкой освещенности, когда эффективность (мощность) узла ФЭП 15 снижается ниже допустимого значения. Процесс выполнения БИЗ узла АКБ 23 отображается на индикаторе 21, например, с помощью соответствующих сообщений типа «идет зарядка», «зарядка завершена», «зарядка прекращена - недостаточный уровень мощности», «БХИТ - разряжена» и т.п.The device (Fig. 2) functions similarly to the prototype. The user of the device for carrying out induction charging of the battery assembly 23 places the housing 16 on the housing 3. At the same time, under the influence of the attractive magnetic field (PMF) 9 created by the permanent magnets M1 8 and M2 20, which are built into the housings 3 and 16, respectively , the fixation of the portable device PP 2 on the charging platform ZP 1 is ensured. After installing the housing 16 of the PP 2 unit on the housing 3 of the PS 1 unit, the PP 2 node is identified as a QI device. In accordance with the standard protocol provided for by the specification for QI devices, at this stage, between the PP 2 and ZP 1, energy (for the WPT channel) and communication (for the service information exchange channel) communication is established. In the presence of a stationary source of electric energy in the form of a standard 220 V electric network, the unit ЗП 1 is connected to this network in a standard way, for example, using a cable with a power plug. At the same time, the mains voltage is supplied to the first port 14 of the BEP node 13. The output voltage of the BEP node 13 is used to charge / recharge the BHIT node 12 according to the standard algorithm implemented by the KZP node 4 using the ZTs node 11. In addition, the output voltage of the BEP node 13 is supplied to the node PTN 10 and under the control of the node KZP 4 using the node PC 6 is converted to the form necessary for the implementation of the BIS node AKB 23. The node PP 2 operates similarly to the prototype. FEP nodes 15 and BHIT 12 are configured to support autonomous (without using a 220 V power supply network) operation of the ZP 1 node in the BIS mode of the battery 12 unit, the KZP node 4 operates according to a program that provides the ability to monitor electrically parameters of electric energy sources (IEE), for example, output voltage, BEP 13, FEP 15 and BHIT 12 nodes, and automatic switching (connection / disconnection) to the PTN IEE node with the required power level, for example, connecting the BEP 13 node when there is voltage in the power supply network 220 V 14 or connecting the FEP 15 node / B HIT 12 in the absence of voltage in the power supply network 220 V 14 (in the absence of the ability to connect the unit ЗП 1 to the power supply network 220 V 14) and control the charging / recharging of the unit БХИТ 12 using EE coming from the unit БЭП 13 or ФЭП 15. Thus, the implementation of the BIZ node battery 23 can be carried out in the absence of a 220 V network, as the source of electrical energy can be used node FEP 15 or node BHIT 12. Moreover, to ensure stable operation of the node FEP 15, the device should be placed in places with a sufficient level of light STI The electric energy generated by the FEP 15 unit, in the absence of voltage in the 220 V 14 power supply network (or in the absence / restriction of access to the 220 V 14 power supply network) can also be used for charging / recharging the BHIT 12 unit. This allows the use of the BHIT 12 node to support autonomous operation node ZP 1 in the BIZ mode of the node battery 23 in the absence of voltage or limited access to the mains 220 V 14 or in low light conditions, when the efficiency (power) of the node FEP 15 decreases below the permissible value. The process of performing the BIZ of the battery assembly 23 is displayed on the indicator 21, for example, using the appropriate messages such as “charging in progress”, “charging completed”, “charging stopped - insufficient power level”, “BCHIT - discharged”, etc.

Техническим результатом, получаемым при использовании данного устройства, является повышение надежности беспроводной индукционной зарядки аккумуляторной батареи МПЭУ, что достигается за счет использования резервных автономных источников электроэнергии (узлы ФЭП и БХИТ), которые поддерживают работу устройства в режиме БИЗ узла АКБ при отсутствии/перебоях в подаче напряжения на выходе узла БЭП.The technical result obtained by using this device is to increase the reliability of wireless induction charging of the MPEU battery, which is achieved through the use of stand-alone autonomous sources of electricity (PEC and BCHIT nodes), which support the device’s operation in the BIZ mode of the battery node in the absence / interruption of supply voltage at the output of the BEP node.

В предлагаемом устройстве беспроводной зарядки аккумуляторной батареи электронного прибора комбинированным автономным источником электроэнергии (далее - устройство) обеспечивается следующее сочетание отличительных признаков и свойств.In the proposed device for wireless charging of the battery of an electronic device with a combined autonomous source of electricity (hereinafter referred to as the device), the following combination of distinctive features and properties is provided.

В состав зарядной платформы ЗП 1 устройства дополнительно введены зарядная цепь (ЗЦ), батарея химических источников тока (БХИТ) и фотоэлектрический преобразователь (ФЭП), который своим портом соединен со вторым портом узла БЭП и первым портом узла ЗЦ, который своими вторым и третьим портами соединен, соответственно, с третьим портом узла КЗП и первым портом узла БХИТ, который вторым портом соединен с четвертым портом узла КЗП и четвертым портом узла ПТН.The charging platform ЗП 1 of the device additionally includes a charging circuit (ЗЦ), a battery of chemical current sources (BHIT) and a photoelectric converter (PEC), which is connected by its port to the second port of the BEP node and the first port of the ЗЦ node, which has its second and third ports connected, respectively, with the third port of the KZP node and the first port of the BCHIT node, which is connected by the second port to the fourth port of the KZP node and the fourth port of the PTN node.

Узлы ФЭП и БХИТ выполнены с возможностью поддержки автономной (без использования электросети 220 В) работы узла ЗП в режиме БИЗ узла АКБ.The FEP and BHIT nodes are configured to support autonomous (without using a 220 V power supply) operation of the RF node in the BIZ mode of the battery node.

Узел КЗП функционирует по программе, обеспечивающей возможность мониторинга электрически параметров источников электрической энергии (ИЭЭ), например, выходного напряжения, узлов БЭП, ФЭП и БХИТ, и автоматической коммутации к узлу ПТН ИЭЭ с требуемым уровнем выходной мощности, в том числе, подключения узла БЭП при наличии напряжения на его выходе или подключения узла ФЭП при отсутствии напряжения на выходе узла БЭП или подключения узла БХИТ при отсутствии напряжения на выходах узлов БЭП и ФЭП, и управления зарядкой/ подзарядкой узла БХИТ с использованием ЭЭ узлов БЭП или ФЭП.The KZP node operates according to a program that provides the ability to monitor electrically parameters of electric energy sources (IEE), for example, the output voltage, the BEP, FEP and BHIT nodes, and automatic switching to the PTN IEE node with the required level of output power, including connecting the BEP node in the presence of voltage at its output or connection of the photomultiplier node in the absence of voltage at the output of the BEP node or connection of the BHIT node in the absence of voltage at the outputs of the BEP and FEP nodes, and control of charging / recharging the BHIT node with using EE nodes BEP or FEP.

Сочетание отличительных признаков и свойств, предлагаемого устройства индукционной зарядки аккумуляторной батареи портативного прибора, из техники не известно, поэтому оно соответствует критерию новизны. При этом, для достижения максимального эффекта по расширению функциональных возможностей известного устройства, связанных с повышением надежности и удобства применения системы электропитания для поддержания в рабочем состоянии (зарядки) аккумуляторной батареи мобильного/портативного электронного прибора при его эксплуатации в сложных условиях и отсутствии/ ограничении доступа к стационарным источникам электрической энергии, необходимо использовать всю совокупность отличительных признаков и свойств, указанных выше.The combination of distinctive features and properties of the proposed device for the induction charging of the battery of a portable device is not known from the technology, therefore it meets the criterion of novelty. At the same time, to achieve the maximum effect on expanding the functionality of the known device related to increasing the reliability and ease of use of the power supply system to maintain (charge) the battery of a mobile / portable electronic device when it is used in difficult conditions and there is no / limited access to stationary sources of electrical energy, it is necessary to use the totality of the hallmarks 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. Подготовка к зарядке узла АКБ 23: установка корпуса 16 узла ПП 2 на корпусе 3 узла ЗП 1, фиксация корпусов 3 и 16 с помощью магнитов М1 8 и М2 20, установка устройства в освещенном месте и переход к шагу 2;- Step 1. Preparing to charge the battery assembly 23: installing the housing 16 of the PP 2 assembly on the housing 3 of the RF 1 assembly, fixing the housings 3 and 16 using magnets M1 8 and M2 20, installing the device in an illuminated place, and proceeding to step 2;

- Шаг-2. Инициализация беспроводной/индуктивной связи между узлами ПП 2 и ЗП 1, идентификация узла ПП 2 узлом ЗП 1 в соответствии со стандартом 01, переход к шагу 3;- Step 2. Initialization of wireless / inductive communication between the nodes of PP 2 and RF 1, the identification of the node PC 2 node RF 1 in accordance with standard 01, go to step 3;

- Шаг-3. Проверка: уровень выходной мощности узла ФЭП 15 достаточный? - Если да, то переход к шагу 4, если - нет, то переход к шагу 5;- Step 3. Check: is the output power level of the solar cell 15 adequate? - If yes, then go to step 4, if not, then go to step 5;

- Шаг-4. Активация беспроводной передачи электричества (БПЭ), выполнение БИЗ узла АКБ 23, подзарядка/зарядка узла БХИТ 12, переход к шагу 6;- Step 4. Activation of wireless transmission of electricity (WPT), the implementation of the BIZ node battery 23, recharging / charging node BHIT 12, go to step 6;

- Шаг-5. Подключение узла БХИТ 12 для выполнения БИЗ узла АКБ 23, переход к шагу 7; - Step 5. Connecting the BHIT 12 assembly to perform the BIZ of the battery assembly 23, proceeding to step 7;

- Шаг-6. Проверка: процедура БИЗ узла АКБ 23 завершена? - если Да, то переход к шагу 8, если нет, то возврат к шагу 3;- Step 6. Check: is the BIS procedure of the battery assembly 23 completed? - if Yes, then go to step 8, if not, then return to step 3;

- Шаг-7. Проверка: уровень мощности узла БХИТ 12 достаточный для выполнения БИЗ узла АКБ 23? - Если да, то переход к шагу 4, если - нет, то вывод на индикатор 21 сообщения об отсутствии возможности выполнения БИЗ узла АКБ 23, переход к шагу 8;- Step 7. Check: the power level of the BHIT 12 unit is sufficient to perform the BIZ of the battery assembly 23? - If yes, then go to step 4, if not, then display on the indicator 21 a message about the lack of the ability to run the battery assembly unit 23, go to step 8;

- Шаг-8. Завершение работы: выключение процесса БПЭ и вывод на индикатор 21 сообщения об успешной/ не успешной БИЗ узла АКБ 23.- Step 8. Shutdown: shutting down the WPT process and displaying on the indicator 21 a message about the successful / not successful BIZ of the battery assembly 23.

- Конец.- The end.

Узлы корпуса 3, КЗП 4, ДТН 5, ПК 6, М1 8, ПТН 10, БЭП 13 и ПП 2 могут быть аналогичными соответствующим признакам прототипа и не требуют значительной доработки при реализации предлагаемого технического решения. Также, узел КЗП 4 также может быть реализован на основе PIC-контроллеров, известных из [Л11].The nodes of the housing 3, KZP 4, DTN 5, PK 6, M1 8, PTN 10, BEP 13 and PP 2 can be similar to the corresponding features of the prototype and do not require significant refinement when implementing the proposed technical solution. Also, the KZP node 4 can also be implemented on the basis of PIC-controllers known from [L11].

Узел БХИТ 12 может быть выполнен с использованием аккумуляторов, например, литиевых [Л12, Л13], отличающиеся тем, что обладают большой емкостью, могут отдавать большой ток, обладают широким температурным диапазоном (от -40°C до +60°C), имеют большой срок службы, низкий ток саморазряда и практически не теряют емкость при отрицательных температурах. При реализации узла ЗЦ 11 и разработке алгоритмов функционирования узла КЗП 4, связанных с зарядкой узла БХИТ 12, могут быть использованы методы, известные из [Л14].Node BHIT 12 can be made using batteries, for example, lithium [L12, L13], characterized in that they have a large capacity, can give a large current, have a wide temperature range (from -40 ° C to + 60 ° C), have long service life, low self-discharge current and practically do not lose capacity at low temperatures. When implementing the site ZTs 11 and developing algorithms for the functioning of the site KZP 4 associated with charging the site BHIT 12, methods known from [L14] can be used.

В качестве узла ФЭП 15 могут быть использованы известные из техники [Л15] фотоэлектрические солнечные модули (ФЭСМ), которые широко используются в качестве самостоятельных/автономных источников электроэнергии (САИЭ) для питания аппаратуры малой мощности (радиостанций, GPS-навигаторов, КПК и др.). Эти изделия/модули изготовлены из монокристаллического кремния, защищены антибликовым покрытием, имеют КПД преобразователей не менее 13%, обеспечивают выходное напряжение 4.6-3.0 В при мощности не менее 2 Вт, имеют большой срок службы (не мене 12 лет) и широкий диапазон рабочих температур (-50°C…+70), поэтому могут быть успешно использованы в качестве источника электрической энергии для осуществления зарядки/подзарядки узла АКБ МПЭУ в условиях, когда доступ к СИЭЭ ограничен или не возможен. Альтернативным вариантом реализации узла ФЭП 15 является использование известных из техники [Л16] аморфных фотоэлектрических модулей (АФЭМ), которые также широко используются в качестве автономных источников электрической энергии. АФЭМ относятся к новому поколению фотоэлектрических модулей типа «a-Si/µC-Si Double», которые изготавливаются с применением тонких пленок аморфного кремния a-Si и микропрозрачной кремниевой пленки µc-Si. При этом слой аморфного кремния преобразует в электрическую энергию видимую часть спектра солнца, а микропрозрачная пленка преобразует энергию солнца невидимого инфракрасного спектра. Такая тандемная технология кремниевых пленок позволяет повышать эффективность работы модулей приблизительно на 50% по сравнению с традиционной однопленочной технологией. АФЭМ отличаются высокой эффективностью, с точки зрения работы (преобразования солнечной энергии в электричество) даже в плохую погоду, при недостаточной освещенности, при рассеянном свете и в жарком климате.Photoelectric solar modules (FESM) known from the technology [L15] can be used as the FEP 15 assembly, which are widely used as independent / autonomous sources of electricity (SAEI) to power low-power equipment (radio stations, GPS navigators, PDAs, etc.). ) These products / modules are made of monocrystalline silicon, protected by anti-reflective coating, have a converter efficiency of at least 13%, provide an output voltage of 4.6-3.0 V at a power of at least 2 W, have a long service life (at least 12 years) and a wide range of operating temperatures (-50 ° C ... + 70), therefore, they can be successfully used as a source of electric energy for charging / recharging the MPEU battery assembly in conditions when access to the FEE is limited or not possible. An alternative embodiment of the FEP 15 assembly is the use of amorphous photovoltaic modules (AFEM) known from the technique [L16], which are also widely used as autonomous sources of electrical energy. AFEMs belong to the new generation of “a-Si / µC-Si Double” photovoltaic modules, which are manufactured using thin films of amorphous a-Si silicon and microcrystalline silicon film µc-Si. In this case, the layer of amorphous silicon converts the visible part of the spectrum of the sun into electrical energy, and the microparticle film converts the energy of the sun to the invisible infrared spectrum. This tandem technology of silicon films can increase the efficiency of the modules by about 50% compared with traditional single-film technology. AFEM are highly efficient in terms of operation (converting solar energy to electricity) even in bad weather, in poor light, in diffused light and in hot climates.

Для реализации узлов предлагаемого устройства с необходимыми признаками и свойствами, также могут быть использованы решения и программные процедуры, известные из авторских программ для ЭВМ [Л17-Л20 и авторских технических решений [Л21-Л25].To implement the nodes of the proposed device with the necessary features and properties, solutions and software procedures known from the author's computer programs [L17-L20 and author's technical solutions [L21-L25] can also be used.

На основе приведенных данных можно заключить, что предлагаемая полезная модель устройства беспроводной зарядки аккумуляторной батареи электронного прибора комбинированным автономным источником электроэнергии, за счет использования указанных выше отличительных признаков и свойств и реализации достигаемого технического результата, позволяет успешно решить поставленную задачу, связанную с повышением надежности функционирования и удобства применения МПЭУ в СУСС и условиях, когда стационарные источники электрической энергии отсутствуют или доступ к ним ограничен. При этом, повышение эффективности применения МПЭУ, при использовании предлагаемого технического решения, достигается за счет использования комбинированного автономного источника электроэнергии, обеспечивающего возможность осуществления БИЗ узла АКБ, встроенного в МПЭУ, при отсутствии стационарных источников электроэнергии типа электросети 220 В.Based on the data presented, it can be concluded that the proposed utility model of a device for wirelessly charging a battery of an electronic device with a combined autonomous source of electricity, through the use of the above distinguishing features and properties and the implementation of the achieved technical result, allows us to successfully solve the problem associated with improving the reliability of operation and ease of use of MPEU in SUSS and conditions when stationary sources of electric energy are absent exist or access is restricted. At the same time, increasing the efficiency of using MPEU, when using the proposed technical solution, is achieved through the use of a combined autonomous source of electric power, which makes it possible to implement a bi-electric battery assembly integrated in MPEU, in the absence of stationary sources of electric power, such as a 220 V electric network.

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 предлагаемого устройства беспроводной зарядки аккумуляторной батареи электронного прибора комбинированным автономным источником электроэнергии изготовлены, экспериментально испытаны и могут быть использованы при создании серийных образцов. Производимые устройства могут быть использованы для заряда аккумуляторных батарей (АКБ), обеспечивающих электропитание различных технических устройств и систем, преимущественно, мобильных/портативных устройств/приборов, к которым предъявляются повышенные требования по надежности и удобству применения, в том числе, в СУСС, особенно, при эксплуатации их в условиях, когда стационарные источники электрической энергии отсутствуют или доступ к ним ограничен.The main nodes of the proposed device for wireless charging of the battery of an electronic device with a combined autonomous source of electricity are manufactured, experimentally tested and can be used to create serial samples. The manufactured devices can be used to charge batteries (batteries) that provide power to various technical devices and systems, mainly mobile / portable devices / devices, which are subject to increased requirements for reliability and ease of use, including in the CCSS, especially when operating them in conditions when stationary sources of electric energy are absent or access to them is limited.

Разработанное авторами техническое решение также обеспечивает существенное повышение уровня работоспособности МПЭУ, поскольку обеспечивает возможность осуществления беспроводной индукционной зарядки АКБ, встроенной в МПЭУ, с использованием альтернативных источников электрической энергии (узлов БХИТ 12 или ФЭП 15) в условиях, когда стационарные источники электроэнергии отсутствуют.The technical solution developed by the authors also provides a significant increase in the operability level of MPEU, since it provides the possibility of wireless induction charging of the battery built into MPEU using alternative sources of electric energy (BHIT 12 or FEP 15 nodes) in conditions when there are no stationary sources of electricity.

Предлагаемое техническое решение будет востребовано широким кругом пользователей различных технических устройств и систем, функционирующих автономно с электропитанием от встроенных АКБ, особенно, к которым предъявляются повышенные требования по надежности и эффективности применения в сложных условиях эксплуатации, особенно, когда доступ к стационарным источникам электроэнергии отсутствует или затруднен. Использование данного технического решения обеспечивает существенное повышение эффективности применения, как потребительской радиоэлектронной аппаратуры, так и техники специального назначения, особенно, при ее эксплуатации в сложных условиях без доступа к стационарным источникам электроэнергии.The proposed technical solution will be in demand by a wide range of users of various technical devices and systems that operate autonomously with power from built-in batteries, especially those that have increased demands on reliability and efficiency of use in difficult operating conditions, especially when access to stationary sources of electricity is absent or difficult . The use of this technical solution provides a significant increase in the efficiency of application of both consumer electronic equipment and special-purpose equipment, especially when it is used in difficult conditions without access to stationary sources of electricity.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИUSED SOURCES

1. Походное зарядное устройство для мобильных телефонов, (Динамо-машина с ручным приводом), http://www.3dnews.ru/power/neodrive_charge1. Camping charger for mobile phones, (Dynamo machine with manual transmission), http://www.3dnews.ru/power/neodrive_charge

2. Солнечные зарядки для мобильных телефонов. СЗУ BORTON SC-24, http://technoportal.ua/articles/gadgets/4914.html2. Solar charging for mobile phones. SZU BORTON SC-24, http://technoportal.ua/articles/gadgets/4914.html

3. Беспроводная передача электричества, http://www.genon.ru/GetAnswer.aspx?qid=e3297268-c8d5-4308-8f5b-7c9592e701fb3. Wireless transmission of electricity, http://www.genon.ru/GetAnswer.aspx?qid=e3297268-c8d5-4308-8f5b-7c9592e701fb

4. Беспроводная передача энергии и беспроводные зарядные устройства, http://venture-biz.ru/teknologii-innovatsii/152-besprovodnaya-peredacha4. Wireless power transmission and wireless chargers, http://venture-biz.ru/teknologii-innovatsii/152-besprovodnaya-peredacha

5. Стандарт Qi, http://ru.wikipedia.org/wiki/Qi5. Qi Standard, http://ru.wikipedia.org/wiki/Qi

6. Индукционная беспроводная зарядка стандарта Qi, http://tigors.net/qi-wireless-induction-charger/6. Induction wireless charging Qi standard, http://tigors.net/qi-wireless-induction-charger/

7. Стандарт QI: зарядка мобильных устройств без проводов, http://www.chip.ua/stati/go-digital/2012/12/standart-qi-zaryadka-mobilnyh-ustroistv-bez-provodov7. QI standard: charging mobile devices wirelessly, http://www.chip.ua/stati/go-digital/2012/12/standart-qi-zaryadka-mobilnyh-ustroistv-bez-provodov

8. Устройство, система для передачи электромагнитной энергии, а также способ, позволяющий осуществлять эту передачу, патент RU 2009114693 A, дата публикации 27.10.2010 г.8. A device, a system for transmitting electromagnetic energy, as well as a method allowing this transfer, patent RU 2009114693 A, publication date 10.27.2010

9. Система и способ индуктивной зарядки аккумулятора, патент на изобретение №2009115795 A, дата публикации заявки: 20.11.2010 г.9. System and method for inductive charging of a battery, patent for invention No. 2009115795 A, publication date of application: November 20, 2010

10. Беспроводное зарядное устройство смартфона Nokia Lumia 920 http://habrahabr.ru/company/Nokia/blog/153909/10. Wireless charger smartphone Nokia Lumia 920 http://habrahabr.ru/company/Nokia/blog/153909/

11. Микроконтроллеры серии PIC18FX5XX с поддержкой шины USB 2.0, http://www.trt.ru/products/microchip/pic18_2.htm11. Microcontrollers of the PIC18FX5XX series with support for USB 2.0 bus, http://www.trt.ru/products/microchip/pic18_2.htm

12. Литиевые аккумуляторы, http://www.powerinfo.ru/accumulator-li.php12. Lithium batteries, http://www.powerinfo.ru/accumulator-li.php

13. Литиевые аккумуляторы, http://www.superfonarik.ru/article_info.php13. Lithium batteries, http://www.superfonarik.ru/article_info.php

14. Аккумуляторы для мобильных устройств - методы заряда, http://www.ixbt.com/mobile/battery-charge.html14. Batteries for mobile devices - charging methods, http://www.ixbt.com/mobile/battery-charge.html

15. Фотоэлектрические модули, http://dom5solntsa.myinsales.ru/collection/fotoeliektrichieskiie-moduli15. Photovoltaic modules, http://dom5solntsa.myinsales.ru/collection/fotoeliektrichieskiie-moduli

16. Аморфные фотоэлектрические модули Double (a-Si/µc-Si), http://www.306.ru/solnbat.htm16. Amorphous photoelectric modules Double (a-Si / µc-Si), http://www.306.ru/solnbat.htm

17. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, программа для ЭВМ «Драйвер светоиндикаторного устройства», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ, №2011610487 от 13.11.2010 г.17. 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

18. 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.18. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, computer program “Automated data processing program”, State Registration Certificate with FIPS of the Russian Federation No. 20099613019 dated 06/10/2009.

19. 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.19. 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

20. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, Программа для ЭВМ «Менеджер преобразователя напряжения», Свидетельство о государственной регистрации в ФИПС РФ №2008614983 от 16 октября 2008 г.20. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, Computer Program “Manager of the voltage converter”, State Registration Certificate with FIPS of the Russian Federation No. 20088614983 dated October 16, 2008

21. Войсковая часть 11135 (RU), Патент на изобретение №2289856 «Устройство индикации», зарегистрирован в ФИПС РФ 20.12.2006 г.21. Military unit 11135 (RU), Patent for invention No. 2289856 “Indication device”, registered in FIPS of the Russian Federation on December 20, 2006.

22. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, патент на полезную модель №98641 «Устройство заряда никель-кадмиевых аккумуляторов и контроля их работоспособности», зарегистрирован в ФИПС РФ от 20.10.2010 г.22. 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 with the FIPS of the Russian Federation on 10/20/2010

23. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, патент на полезную модель №114226 «Устройство обслуживания аккумулятора и контроля его работоспособности», зарегистрирован в ФИПС РФ от 10.03 2012 г.23. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, patent for utility model No. 114226 “Device for servicing the battery and monitoring its operability”, was registered with the FIPS of the Russian Federation on March 10, 2012.

24. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, патент на полезную модель №114227 «Устройство заряда аккумулятора и защиты его от перегрузок», зарегистрирован в ФИПС РФ 10.03 2012 г.24. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, patent for utility model No. 114227 “Device for charging the battery and protecting it from overloads”, was registered with the FIPS of the Russian Federation on March 10, 2012.

25. ФГУП «18 ЦНИИ» МО РФ, патент на полезную модель №114228 «Устройство заряда элемента аккумулятора с ограничением и сигнализацией его токовых перегрузок», зарегистрирован в ФИПС РФ 10.03.2012 г.25. FSUE “18 Central Research Institute” of the Ministry of Defense of the Russian Federation, patent for utility model No. 114228 “Device for charging a battery cell with limitation and signaling of its current overloads”, registered with the FIPS of the Russian Federation on March 10, 2012.

Claims

A device for wireless charging a battery of an electronic device with a combined autonomous source of electricity, consisting of a charging platform (ZP) containing a housing, a power supply unit (BEP), a current / voltage converter (PTN), a primary coil (PC), a current / voltage sensor (DTN) and a charging platform controller (KZP), which with its first and second ports is connected respectively to the first port of the PTN node and to the first port of the DTN node, which is connected with its second port to the first port of the PC node, which is the second port connected to the second port of the PTN node, which is connected by a third port to the second port of the BEP node, which is configured to connect its first port to a 220 V power supply network and connected to it via a wireless (inductive) connection of a portable device (PP) containing a housing a coil (VK), a driver, a rectifier / voltage / current regulator (VRNT), a charge controller (short circuit), a battery (battery) and an indicator that is connected with its input to the first port of the short circuit node, which is connected with the second through fourth ports to respectively, with the battery node and the first port of the BPHT node, with the second port of the BPHT node and with the second port of the driver node, which is connected to the second port of the VK node by the first port, which is connected to the third port of the BPHT node by the first port, and which is capable of fixing the case on the housing of the charging platform using the forces of a constant magnetic field (PMF) created by permanent magnets built into the housing of the RF and PP nodes, and wireless induction charging (BIZ) of the battery node according to the QI type standard, distinguishing The fact is that the charging circuit (CC), a battery of chemical current sources (BHIT) and a photovoltaic converter (PEC), which is connected to the second port of the BEP node and the first port of the central assembly, which is connected with its second and third the ports are connected respectively to the third port of the KZP node and the first port of the BCHIT node, which is connected by the second port to the fourth port of the KZP node and the fourth port of the PTN node, while the PEC and BHIT nodes are capable of supporting the autonomous operation of the ZP node without connecting it 220 V power supply network in the BIZ mode of the battery assembly, while the KZP assembly operates according to a program that provides the ability to monitor electrical parameters, for example, output voltage, sources of electrical energy (IEE), which are used as BEP, photomultiplier and BHIT nodes, to control automatic switching of the IEE to the PTN node, providing for uninterrupted connection to the PTN node of electric energy sources with a power level sufficient to support the operation of the RF node in the BIS mode of the battery node, taking into account the priorities established for each IEE, for example, when setting priorities 1, 2, and 3, respectively, of the BEP, FEP, and BHIT nodes, connecting to the PTN node, first of all, the BEP node and in cases of loss of its operability (for example, due to interruptions in the power supply 220 C), connecting to the PTN node, in the second turn, the PEC node and in cases of loss of its operability (for example, due to its low illumination), connecting to the PTN node, in the third turn, the BHIT node and controlling the charging / recharging of the BHIT node with using electric energy of the BEP node or the FEP node.