(57) Реферат / Формула:
Портативное устройство, предназначенное для использования на обслуживаемых топливозаправочных станциях, питание которого осуществляют от конструктивно безопасного батарейного блока. В батарейный блок интегрирована токоограничивающая защитная цепь, которая гарантирует, что создаваемая в виде искр или тепла энергия будет удерживаться на уровне ниже минимальной энергии зажигания взрывоопасной атмосферы.
Евразийское (21) 201690552 (13) Al
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. B67D 7/08 (2010.01)
2017.05.31 H02H 3/08 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2014.09.09
(54) ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОРАЗДАТОЧНОЙ
КОЛОНКОЙ, ИМЕЮЩЕЕ ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ БАТАРЕЙНЫЙ БЛОК
(31) 201320558073.3; 201410056435.8
(32) 2013.09.09; 2014.02.19
(33) CN
(86) PCT/CN2014/086145
(87) WO 2015/032361 2015.03.12
(71) Заявитель:
ДЖИЛБАРКО ЧАЙНА КО., ЛТД. (CN)
(72) Изобретатель:
Маурицио Бонелли (IT), Чжао Цзиньцю (CN)
(74) Представитель:
Фелицына С.Б. (RU) (57) Портативное устройство, предназначенное для использования на обслуживаемых топливозаправочных станциях, питание которого осуществляют от конструктивно безопасного батарейного блока. В батарейный блок интегрирована токоогра-ничивающая защитная цепь, которая гарантирует, что создаваемая в виде искр или тепла энергия будет удерживаться на уровне ниже минимальной энергии зажигания взрывоопасной атмосферы.
1610544
ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВОРАЗДАТОЧНОЙ КОЛОНКОЙ, ИМЕЮЩЕЕ ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ БАТАРЕЙНЫЙ БЛОК
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в основном относится к области топливораздаточных колонок. Более конкретно, оно относится к портативному устройству, предназначенному для использования оператором для управления топливораздаточными колонками на заправочных станциях.
Уровень техники
В необслуживаемых заправочных станциях, напр., на автозаправочных станциях самообслуживания, потребители совершают транзакции, используя обычную топливораздаточную колонку островного типа с интегрированным пользовательским интерфейсом. Потребитель использует интерфейс для выбора типа топлива и ввода платежной информации. В этой связи, пользовательский интерфейс обычно оснащен устройством чтения карт и клавиатурой для ввода ПИН-кода, чтобы принимать платежную информацию. Как только платеж авторизован, потребитель использует топливораздаточную колонку для заправки транспортного средства.
Как вариант, в обслуживаемых заправочных станциях, которые распространены за пределами Соединенных Штатов, оператор топливозаправочной станции использует портативное устройство для приема платежной информации от потребителя и авторизации работы выбранной топливораздаточной колонки. Это портативное устройство обычно содержит дисплей, клавиатуру и устройство считывания магнитных карт, с которыми взаимодействует оператор.
В частности, портативное устройство работает аналогично пользовательскому интерфейсу обычной топливораздаточной колонки островного типа за исключением того, что его носит оператор. При обычной транзакции потребитель подгоняет свой автомобиль к топливораздаточной колонке и говорит оператору желаемое количество и тип топлива. Оператор использует портативное устройство, чтобы принять платежную информацию, выбрать тип топлива и разрешить перекачку топлива. Затем, оператор обычно обрабатывает платеж и печатает чек непосредственно из портативного устройства после того, как топливо было выдано.
В результате процесса заправки на автомобильных заправочных станциях обычно имеет место потенциально опасная атмосфера, состоящая из легковоспламеняющихся паров, газа и пыли. Из-за этой опасной среды операторы заправочных станций и
потребители должны принимать меры предосторожности, чтобы не внести какие-либо источники возгорания в атмосферу. Любые искры или тепло, создаваемые оборудованием топливозаправочной станции, необходимо удерживать на уровне ниже минимальной энергии возгорания взрывоопасной атмосферы.
Европейская Комиссия предприняла попытку минимизировать риск взрыва в таких, приняв Директиву 94/9/ЕС, называемую обычно Директивой об АТЕХ продуктах ("взрывоопасных"). В АТЕХ приведены обязательные стандарты охраны труда и техники безопасности для оборудования и защитных систем, предназначенных для использования в потенциально взрывоопасной атмосфере. Эти стандарты применимы в рамках Европейского Союза и во всех государствах-членах ЕС.
Желательно сконструировать портативные устройства для оператора, соответствующие АТЕХ.
Сущность изобретения
В одном аспекте настоящего изобретения предложено новое портативное устройство для использования на обслуживаемых топливозаправочных станциях. Схема устройства питается от батарейного блока, содержащего источник питания с интегрированной в него токоограничивающей защитной цепью. Защитная цепь гарантирует, что энергия, генерируемая в виде искр или тепла, будет удерживаться на уровне ниже предварительно выбранной минимальной энергии возгорания. Это предпочтительно сократит или устранит риск возгорания в определенных условиях и гарантирует соответствие устройства стандартам АТЕХ.
Краткое описание чертежей
Полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения, включая лучший его вариант, направленное на специалистов в области техники, изложено в этой спецификации со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан пример обслуживаемой заправочной станции, на которой используют портативное устройство, сконструированное в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показано портативное устройство, изображенное на фиг. 1, с извлеченным батарейным блоком;
на фиг. 3 приведена упрощенная функциональная схема некоторых электрических компонентов портативного устройства, показанного на фиг. 1;
на фиг. 4 приведена другая упрощенная функциональная схема, показывающая некоторые рабочие аспекты защитной цепи, показанной на фиг. 3;
на фиг. 5 приведена подробная схема одного варианта осуществления защитной
цепи, показанной на фиг. 3, где защитная цепь остается включенной;
на фиг. 6 показан альтернативный вариант осуществления цепи, приведенной на фиг. 5, где защитную цепь сбрасывают с помощью нажимной кнопки;
на фиг. 7 показан альтернативный вариант осуществления цепи, приведенной на фиг. 5, где защитную цепь сбрасывают после определенного времени восстановления, которое зависит от электрических характеристик компонентов цепи;
на фиг. 8 показан еще один альтернативный вариант осуществления, в котором защитную цепь сбрасывают после определенного времени, определяемого временем восстановления компонентов цепи;
на фиг. 9 показан альтернативный вариант осуществления, в котором вся защитная цепь, как на фиг. 5, продублирована для резервирования, и ее можно сбросить с помощью нажимной кнопки;
на фиг. 10 показан альтернативный вариант осуществления цепи, приведенной на фиг. 6, в котором используют светодиод в качестве визуального индикатора состояния батареи; и
на фиг. 11 показан альтернативный вариант осуществления цепи, приведенной на фиг. 10, где батарейный блок с защитной цепью используют в сочетании со стандартной промышленной схемой управления.
Предполагается, что повторно использованные ссылочные позиции в настоящем описании и на чертежах представляют одинаковые или аналогичные признаки или элементы изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Теперь будет приведено подробное описание предпочтительных на данный момент вариантов осуществления изобретения, один или несколько примеров которых показаны на прилагаемых чертежах. Каждый пример приведен путем объяснения изобретения, но не ограничения изобретения. На самом деле, специалистам в области техники очевидно, что в настоящее изобретение можно внести модификации и изменения, не отклоняясь от его объема или сущности. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного варианта осуществления, могут быть использованы в другом варианте осуществления для получения еще одного варианта осуществления. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения.
На фиг. 1 показана обслуживаемая топливозаправочная станция, включающая в себя одну или несколько топливораздаточных колонок 10, управляемых с помощью портативного устройства 12. Топливораздаточная колонка 10 гидравлически сообщается с топливными резервуарами (расположенными обычно под землей), в которых хранят
различные сорта или типы топлива. После авторизации транзакции с топливом, желаемый сорт или тип топлива может быть предоставлен оператором в автомобиль покупателя. Авторизацию транзакции осуществляют с помощью портативного устройства 12, которое обычно осуществляет беспроводную связь с топливораздаточной колонкой 10, например, WiFi, Bluetooth, ZigBee или по любому другому подходящему протоколу беспроводной связи. В предпочтительном варианте осуществления оператор заправочной станции использует портативное устройство 12 для совершения заправки, вводя желаемый покупателем тип топлива, разрешая топливораздаточной колонке 10 выдать топливо, обрабатывая платеж покупателя и печатая чек.
Теперь, со ссылкой на фиг. 2, можно описать дополнительные подробности, касающиеся портативного устройства 12. В этой связи у портативного устройства 12 имеется корпус 14, на котором расположены дисплей 16, пользовательский интерфейс или клавиатура 18 и устройство 20 чтения карт. Устройство 20 чтения карт может быть приспособлено для считывания обычных кредитных или дебетовых карт с магнитной полосой, а также карт со встроенными микрочипами. Корпус 14 также предпочтительно может содержать принтер чеков. Корпус 14 также сконфигурирован так, чтобы иметь подходящую выемку для вставки съемного батарейного блока 22, который питает схему 24 (см. фиг. 3) устройства, расположенную внутри корпуса 14. Как понятно специалистам в области техники, батарейный блок 22 должен иметь соответствующие клеммы, которые стыкуются с клеммами в корпусе 14 для электрического соединения. Так как предпочтительно, чтобы портативное устройство соответствовало нормативам АТЕХ для безопасной работы во взрывоопасной среде, желательно, чтобы батарейный блок 22 был конструктивно безопасным для питания портативного устройства 12.
Общая схема цепи в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления портативного устройства 12 показана на фиг. 3. Цепь 24 портативного устройства 12 питается от батарейного блока 22, который содержит источник 26 питания и защитную цепь 28. В предпочтительном варианте осуществления источник 26 питания содержит литий-ионную батарею, но не обязательно ограничивать ею источник питания. Специалистам в области техники понятно, что источник 26 питания может содержать другие типы перезаряжаемых и неперезаряжаемых батарей или другие совместимые устройства хранения энергии. Например, защитная цепь 28 может быть масштабирована для использования с перезаряжаемыми и неперезаряжаемыми батареями различных типов и в различных сочетаниях, например, сочетания могут представлять собой последовательное, параллельное и последовательно-параллельное сочетание. Максимально допустимый ток также может регулироваться в зависимости от
определенной среды, например, исходя из минимальной температуры воспламенения ожидаемых легковоспламеняемых паров. Наконец, токоограничивающая цепь также может использоваться в дополнение к стандартной защитной цепи, которая ограничивает энергию, поступающую от батареи, чтобы предотвратить взрыв самой батареи и/или управлять зарядкой и разрядкой батареи.
Дополнительные подробности, касающиеся работы батарейного блока 22 показаны на фиг. 4. Как показано, источник 26 энергии электрически подключен к защитной цепи 28, которая электрически соединена с цепью 24 портативного устройства 12. Защитная цепь 28 содержит датчик 30 тока для измерения мгновенного тока, протекающего от источника 26 питания. Если полученное значение тока превосходит пороговый уровень, возможно указывая на неисправность в портативном устройстве или какое-то другое опасное рабочее состояние, используют активатор 32 переключателя для управления переключателем 34, который разъединяет и изолирует батарейный блок 22 от цепи 24 устройства. В частности, переключатель 34 размыкает цепь, которая питает цепь 24 устройства, тем самым, предотвращая воспламенение каких-либо взрывоопасных паров.
Предпочтительный вариант осуществления токоограничивающей защитной цепи 28 показан на фиг. 5. В этом варианте осуществления датчик 30 тока и активатор 30 переключателя используют одну интегральную схему, схему отслеживания тока от Texas Instruments, модель INA200. Специалистам в области техники понятно, что использование INA200 приведено только в качестве примера, так как возможны другие конфигурации цепи и схемы отслеживания тока, которые дадут аналогичный эффект, не отклоняясь от объема и сущности настоящего изобретения.
Когда портативное устройство 12 работает в обычном режиме, ток течет от источника 26 питания через шунтирующий резистор 38 и питает цепь 24 устройства. Понятно, что номинал резистора 38 следует выбирать так, чтобы он не оказывал существенного влияния на работу цепи 24 устройства в нормальных условиях. Устройство INA200 определяет напряжение на выводах шунтирующего резистора 38 и усиливает это напряжение до Vout, чтобы повысить точность измерения сигнала. Значения сопротивления резисторов 40 и 42 можно отрегулировать так, чтобы напряжение Cin соответствовало желаемому значению отключения тока. Cin сравнивают с фиксированным внутренним эталонным напряжением устройства INA200, которое равно 0,6 Вольт. Тогда, выход со схемы сравнения, Cout, дает два выходных состояния - либо HIGH (высокое), либо LOW (низкое) - в зависимости от того, было ли полученное шунтирующим резистором 38 значение тока выше значения отключения тока.
Если Cout принимает значение HIGH - т.е., если ток выше значения отключения тока - то переключающий элемент 48 размыкается, чтобы остановить подачу тока на цепь 24 устройства. В этом варианте осуществления переключающий элемент 48 содержит полевой МОП-транзистор (MOSFET), который работает в сочетании с нагрузочным резистором 44. В частности, нагрузочный резистор 44 позволяет подтянуть выход со схемы сравнения до напряжения питания источника 26 питания. Это напряжение также является напряжением затвора МОП-транзистора (переключающего элемента 48). Специалисту в области техники понятно, что полевой МОП-транзистор - это тип транзистора, который можно использовать в качестве выключателя в электрических цепях. В предпочтительном варианте осуществления используют р-канальный полевой МОП-транзистор, работающий в режиме обогащения, так что выключатель размыкается, когда был достигнут предельный ток. Если выход со схемы сравнения равен LOW, то выходное напряжение со схемы сравнения равно 0 Вольт, и переключающий элемент 48 остается замкнутым (т.е. проводящим).
Когда переключающий элемент 48 размыкает цепь, то ток в цепь 24 устройства не течет. Так как это приведет к падению напряжения на шунтирующем резисторе 38 до О Вольт, то выход со схемы сравнения обычно падает обратно до уровня LOW, тем самым, замыкая переключающий элемент 48 и позволяя току опять течь. Это может привести к колебаниям в цепи, если не будет скорректировано состояние сверхтока. Поэтому, у схемы сравнения имеется возможность фиксации для предотвращения таких колебаний, с помощью которой Cout можно сбросить только посредством контакта RESET на плате INA200. Как вариант, фиксирующий признак может быть отключен, если оставить контакт RESET разомкнутым или соединить его с землей. На фиг. 5, конденсатор 50 гарантирует, что контакт RESET не выключен - т.е., Cout остается фиксированным - пока источник 18 питания не будет полностью разряжен или отсоединен. Это особенно преимущественный аспект этого варианта осуществления.
В этой связи, конденсатор 50 расположен между контактом RESET чипа 52 (напр., INA 200) и землей. Источник 26 питания заряжает конденсатор 50 через резистор 46, так что на конденсаторе 50 сохраняется сигнал HIGH (высокий). Как отмечалось выше, это удержит переключающий элемент 48 в разомкнутом состоянии. Источник 26 питания надо будет разрядить, чтобы замкнуть переключающий элемент 48. Если источник 26 питания является перезаряжаемым, то его можно затем перезарядить и попытаться повторно использовать батарейный блок. Если источник 26 питания не является перезаряжаемым, то батарейный блок считается дефектным, и его должным образом утилизируют.
В альтернативном варианте осуществления, показанном на фиг. 6, Cout можно сбросить с помощью нажимной кнопки 54, приводимой в действие человеком (за пределами возможной опасной среды). Как можно увидеть, мгновенное нажатие на переключатель 54 разряжает конденсатор 50, тем самым, приводя контакт RESET на низкий уровень (LOW). Это позволяет быстро и удобно заменить батарейный блок 22 в новом портативном устройстве 12 (или в отремонтированном устройстве) без необходимости разряжать батарею.
В другом варианте осуществления предложена схема, в которой Cout сбрасывают через определенный промежуток времени, определяемый временем восстановления компонентов цепи. Например, как показано на фиг. 7, если сопротивление резистора 46 равно 33 кОм, а емкость развязывающего конденсатора 50 равна 1 мкФ, то время восстановления составляет около 100 мс, если одна литий-ионная ячейка присоединена к клеммам батареи.
В еще одном варианте осуществления, показанном на фиг. 8, Cout остается фиксированным в течение определенного времени, определяемого временем восстановления компонентов цепи. Если Cout фиксирован, то оба переключающих элемента 48 и 66 разомкнуты. Конденсатор 50 начинает разряжаться, и когда напряжение на контакте RST управляющей интегральной схемы 52 достигает значения сброса, Cout сбрасывается, и переключающие элементы 48 и 66 замыкаются. В случае длительных состояний сверхтока цепь будет циклично включатся-отключаться из-за номиналов резистора 46 и конденсатора 50. Например, как показано на фиг. 8, если сопротивление резистора 46 равно 1,8 МОм, а емкость развязывающего конденсатора 50 равна 1 мкФ, то время восстановления составляет около 1 с, если одна литий-ионная ячейка присоединена к клеммам батареи. Диод 68 и конденсатор 70 добавлены для стабилизации включения-отключения при любых нагрузках.
На фиг. 9 показан другой вариант осуществления, в котором вся защитная цепь 28 продублирована для резервирования. Таким образом, если один или несколько компонентов в одной цепи придут в негодность, то полностью рабочая цепь предотвратит превышение тока. Устойчивость компонентов приводит к тому, что одна цепь является основной цепью, в то время как другая остается незаметной, пока основная не станет неисправной. Кроме того, можно использовать блокировочные диоды 58 для сброса обеих цепей, задействуя переключатель 56.
На фиг. 10 показан дополнительный вариант осуществления во многом аналогичный варианту осуществления, показанному на фиг. 6. Однако этот вариант осуществления включает в себя светодиодный индикатор 60, который обеспечивает
визуальную индикацию состояния батареи. Например, светодиодный индикатор 60 может показывать, находится ли батарея в нормальном состоянии (ОК), неисправна (FAIL) или разряжена. Специалистам в области техники понятно, что в индикаторе 60 вместо светодиода может использоваться другое индикаторное устройство, которое обеспечивает уведомление оператора о состоянии батареи.
Кроме того, как показано на фиг. 11, токоограничивающая цепь может быть объединена со стандартной промышленной цепью 64 управления, чтобы сделать возможной управляемую зарядку, разрядку, обеспечить контроль температуры и т.д. источника 26 питания или цепи 24 устройства.
В любом из приведенных вариантов осуществления защитная цепь 28 может быть расположена в том же корпусе, что и источник 26 питания, обеспечивая компактный, надежный и безопасный батарейный блок 22 для питания любого оборудования, предназначенного для использования в опасных зонах. В таком батарейном блоке 22 может иметься отверстие, чтобы можно было использовать нажимную кнопку 54, и такие отверстия по соображениям безопасности могут быть защищены наклейкой или могут быть запечатаны, чтобы проверить работу сброса в рабочих условиях. Также, защитная цепь 28 может быть покрыта, загерметизирована или упакована внутри или снаружи корпуса батарейного блока 22, чтобы исключить контакт с газами, парами или туманом от огнеопасных веществ, так чтобы ее можно было использовать в опасных зонах, и чтобы она соответствовала стандартам АТЕХ.
Хотя изобретение было описано с использованием предпочтительных вариантов осуществления с разными конфигурациями цепей и компонентов, любые сочетания этих признаков попадают под объем изобретения. Объяснение дано на примере, и не подразумевается, что это описание является ограничивающим.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Портативное устройство, предназначенное для осуществления беспроводной связи с топливораздаточной колонкой и управления ею, причем портативное устройство содержит:
дисплей;
пользовательский интерфейс; устройство считывания карт; и
корпус, выполненный с возможностью установки в него батарейного блока, имеющего интегрированную токоограничивающую защитную цепь.
2. Портативное устройство по п. 1, в котором токоограничивающая защитная цепь гарантирует, что энергия в виде искр или тепла будет удерживаться ниже минимальной энергии зажигания взрывоопасной атмосферы.
3. Батарейный блок, предназначенный для использования в портативном устройстве на обслуживаемой топливозаправочной станции, причем батарейный блок содержит:
источник питания; и токоограничивающую защитную цепь,
причем защитная цепь выполнена с возможностью сокращения риска воспламенения огнеопасных паров путем ограничения тока в случаях, когда батарейный блок перегревается, или когда возникает неисправность в устройстве, которое приводит к короткому замыканию или возникновению искр.
4. Токоограничивающее устройство для конструктивно безопасного батарейного блока, предназначенного для использования на обслуживаемых топливозаправочных станциях, содержащее:
источник питания; защитную цепь; и цепь устройства,
причем защитная цепь выполнена с возможностью отключения цепи устройства в случае, если было достигнуто значение отключения тока.
5. Способ управления топливораздаточной колонкой на обслуживаемой топливозаправочной станции, содержащий следующее:
предоставляют оператору портативное устройство, предназначенное для осуществления беспроводной связи с топливораздаточной колонкой и управления ею;
осуществляют питание цепи портативного устройства от батарейного блока,
содержащего источник питания и интегрированную в него токоограничивающую защитную цепь; и
предоставляют средство для безопасного сброса защитной цепи и безопасной разрядки батарейного блока, в случае неисправности портативного устройства.
1/9
2/9
r-22
Источник питания
Защитная цепь
Цепь устройства
Фиг. 3
Стандартная промышленная цепь управления
48 38
Фиг. 11
