RU2404490C1 - Battery of electric energy accumulators - Google Patents
Battery of electric energy accumulators Download PDFInfo
- Publication number
- RU2404490C1 RU2404490C1 RU2009139813/07A RU2009139813A RU2404490C1 RU 2404490 C1 RU2404490 C1 RU 2404490C1 RU 2009139813/07 A RU2009139813/07 A RU 2009139813/07A RU 2009139813 A RU2009139813 A RU 2009139813A RU 2404490 C1 RU2404490 C1 RU 2404490C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- energy storage
- storage devices
- key element
- electrical energy
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании вторичных источников тока.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to create secondary current sources.
Наиболее близким к данному изобретению является источник тока, включающий множество идентичных единичных батарей, связанных последовательно и/или параллельно соответствующими выключателями. Указанные выключатели приводятся в действие центральным блоком управления в соответствии с требованиями нагрузки [Пат. США № 5461264, опубл. 1995].Closest to this invention is a current source comprising a plurality of identical unit cells connected in series and / or in parallel with respective switches. These switches are actuated by the central control unit in accordance with the requirements of the load [US Pat. US No. 5461264, publ. 1995].
Недостатками известного источника тока при использовании перезаряжаемых электрических накопителей энергии (единичных элементов или модулей из химических аккумуляторов, или электрохимических конденсаторов) являются:The disadvantages of the known current source when using rechargeable electric energy storage devices (single cells or modules from chemical batteries, or electrochemical capacitors) are:
1) Выход из строя всей батареи при отказе одного из электрических накопителей энергии из-за невозможности его дистанционного вывода из электрической цепи.1) The failure of the entire battery in the event of a failure of one of the electrical energy storage devices due to the impossibility of its remote output from the electrical circuit.
2) Разбаланс напряжений электрических накопителей энергии при циклировании источника тока.2) The voltage imbalance of electrical energy storage during cycling of the current source.
Задачей изобретения является создание батареи электрических накопителей энергии, позволяющей обеспечить дистанционный автоматический вывод отказавшего электрического накопителя энергии, а также уменьшить или практически полностью исключить разбаланс напряжений электрических накопителей при циклировании батареи.The objective of the invention is to create a battery of electric energy storage devices, which allows for remote automatic output of a failed electric energy storage device, as well as to reduce or almost completely eliminate the voltage imbalance of electric storage devices during battery cycling.
Указанный технический результат достигается следующим.The specified technical result is achieved as follows.
В батарее электрических накопителей энергии, содержащей множество единичных электрических накопителей энергии или модулей из нескольких единичных электрических накопителей энергии, коммутируемых с помощью ключевых элементов в единую электрическую цепь, а также устройство управления ключевыми элементами, в цепь коммутации каждого единичного электрического накопителя энергии или модуля включено по крайней мере два ключевых элемента, причем первый ключевой элемент соединен с единичным электрическим накопителем энергии или модулем последовательно, а второй ключевой элемент в замкнутом состоянии их шунтирует.In a battery of electrical energy storage devices containing a plurality of individual electrical energy storage devices or modules of several individual electrical energy storage devices that are switched by means of key elements into a single electrical circuit, as well as a key element control device, the switching circuit of each single electrical energy storage device or module is included in at least two key elements, the first key element being connected to a single electrical energy storage unit or module consequently, and the second key element in the closed state shunts them.
В батарее электрических накопителей энергии в цепи коммутации каждого единичного электрического накопителя энергии или модуля параллельно второму ключевому элементу подключена цепь из последовательно соединенных третьего ключевого элемента и резистора.In the battery of electric energy storage devices in the switching circuit of each individual electric energy storage device or module, a circuit of series-connected third key element and a resistor is connected in parallel with the second key element.
В батарее электрических накопителей энергии ключевые элементы выполнены на базе транзисторов.In the battery of electric energy storage devices, key elements are made on the basis of transistors.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве транзисторов используются полевые транзисторы.Field-effect transistors are used as transistors in an electric energy storage battery.
В батарее электрических накопителей энергии транзисторы третьих ключевых элементов работают в линейном режиме, а резисторы используются для управления режимами их работы.In a battery of electric energy storage devices, transistors of the third key elements operate in a linear mode, and resistors are used to control their operation modes.
В батарее электрических накопителей энергии устройство управления ключевыми элементами имеет встроенный программируемый микроконтроллер, измеряющий ток батареи и напряжение на единичных электрических накопителях энергии или модулях и управляющий состоянием ключевых элементов в соответствии с заложенной в него программой или по командам, поступающим по цифровому каналу связи от внешнего устройства.In the battery of electric energy storage devices, the key element control device has a built-in programmable microcontroller that measures the battery current and voltage on individual electric energy storage devices or modules and controls the state of the key elements in accordance with the program laid down in it or by commands received via a digital communication channel from an external device .
Пример № 1 выполнения батареи.Example No. 1 of battery performance.
Конструкция батареи.Battery design.
Батарея из n литий-ионных аккумуляторов G1, G2…Gn выполнена по электрической схеме, приведенной на фиг.1. В цепи коммутации каждого аккумулятора Gi включены 3 электромагнитных реле: первое К1i, второе K2i и третье K3i. Последовательно с каждым аккумулятором включены первые электромагнитные реле K11, K12…K1n с одной нормально замкнутой контактной группой K111, K121…K1n1. Параллельно каждому аккумулятору G1, G2…Gn и соответствующему аккумулятору первому электромагнитному реле K111, K121…K1n1 включены вторые электромагнитные реле K21, К22…K2n с одной нормально разомкнутой контактной группой K211, K221…K2n1. Параллельно каждому второму электромагнитному реле K211 (K221…K2n1) включены последовательно соединенные резистор R1 (R2…Rn) и третье электромагнитное реле К31 (К32…K3n) с одной нормально разомкнутой контактной группой K311 (K321…K3n1). Управляющие обмотки всех реле K11, K12…K1n, K21, К22…K2n и К31, К32…K3n подключены к блоку управления ключевыми элементами (БУКЭ). В БУКЭ имеется микроконтроллер, который через цепь измерения подключен к каждому аккумулятору G1, G2…Gn.The battery of n lithium-ion batteries G1, G2 ... Gn is made according to the electrical circuit shown in figure 1. The switching circuit of each Gi battery includes 3 electromagnetic relays: the first K1i, the second K2i and the third K3i. In series with each battery, the first electromagnetic relays K11, K12 ... K1n are connected with one normally closed contact group K11 1 , K12 1 ... K1n 1 . In parallel with each battery G1, G2 ... Gn and the corresponding battery, the first electromagnetic relay K11 1 , K12 1 ... K1n 1 includes the second electromagnetic relay K21, K22 ... K2n with one normally open contact group K21 1 , K22 1 ... K2n 1 . In parallel with each second electromagnetic relay K21 1 (K22 1 ... K2n 1 ), a resistor R1 (R2 ... Rn) and a third electromagnetic relay K31 (K32 ... K3n) are connected in series with one normally open contact group K31 1 (K32 1 ... K3n 1 ). The control windings of all relays K11, K12 ... K1n, K21, K22 ... K2n and K31, K32 ... K3n are connected to the key element control unit (BKE). There is a microcontroller in the BUKE, which is connected to each battery G1, G2 ... Gn through a measurement circuit.
Алгоритм работы батареи.Battery Algorithm.
При заряде батареи микроконтроллер БУКЭ контролирует напряжение на каждом аккумуляторе G1, G2…Gn. Для нивелирования возникающего разбаланса напряжений в батарее при превышении напряжения аккумулятора Gi среднего значения на заданную в программе микроконтроллера величину ΔU (например, 50 мВ), по команде микроконтроллера БУКЭ на время t (например, 30 с) подает напряжение на управляющую обмотку третьего реле K3i, в результате чего замыкается контактная группа K3i1 и аккумулятор Gi разряжается через резистор Ri.When the battery is charged, the BUKE microcontroller monitors the voltage on each battery G1, G2 ... Gn. To level the resulting voltage imbalance in the battery when the battery voltage Gi exceeds the average value by the ΔU value (for example, 50 mV) specified in the microcontroller program, by the command of the BKE microcontroller for a time t (for example, 30 s) it supplies voltage to the control winding of the third relay K3i, As a result, the contact group K3i 1 closes and the battery Gi is discharged through the resistor Ri.
В случае снижения емкости одного из аккумуляторов (например, Gj) относительно емкости остальных аккумуляторов в батарее, этот аккумулятор будет ограничивать разрядную емкость всей батареи. Возникновение такой ситуации определяет микроконтроллер по величине контролируемых напряжений. Если напряжение аккумулятора Gj ниже минимально допустимого Uмuн (например, 2,8 В), в то время как остальные аккумуляторы в батарее имеют напряжение на 0,7 В выше, то по команде микроконтроллера БУКЭ подается напряжение на управляющие обмотки первого K1j и второго реле K2j и размыкается контактная группа K1j1 и замыкается контактная группа K2j1, в результате чего аккумулятор Gi исключается из силовой цепи батареи.In the event of a decrease in the capacity of one of the batteries (for example, Gj) relative to the capacity of the remaining batteries in the battery, this battery will limit the discharge capacity of the entire battery. The occurrence of such a situation determines the microcontroller by the magnitude of the controlled voltages. If the battery voltage Gj is lower than the minimum permissible Umun (for example, 2.8 V), while the remaining batteries in the battery have a voltage of 0.7 V higher, then, at the command of the BKE microcontroller, voltage is supplied to the control windings of the first K1j and second relay K2j and opens the contact group K1j 1 and closes contact group K2j 1, whereby Gi battery power is removed from the battery circuit.
Пример № 2 выполнения батареи.Example 2 battery run.
Конструкция батареи.Battery design.
Батарея из n литий - ионных аккумуляторов G1, G2…Gn выполнена по электрической схеме, приведенной на фиг.2. В цепи коммутации каждого аккумулятора Gi включены 2 электромагнитных реле: первое K1i, второе K2i и транзистор Tpi. Последовательно с каждым аккумулятором включены первые электромагнитные реле K11, K12…K1n с одной нормально замкнутой контактной группой K111, K121…K1n1. Параллельно каждому аккумулятору G1, G2…Gn и соответствующему аккумулятору первому электромагнитному реле K111, K121…K1n1 включены вторые электромагнитные реле K21, К22…K2n с одной нормально разомкнутой контактной группой K211, K221…K2n1. Параллельно каждому второму электромагнитному реле K211 (K221…K2n1) включены последовательно соединенный резистор R1 (R2…Rn) и транзистор Tp1 (Тр2…Tpn), работающий в линейном режиме. Управляющие обмотки реле K11, K12…K1n, K21 и К22…K2n подключены к блоку управления ключевыми элементами (БУКЭ), а резисторы R1, R2…Rn используются в качестве датчиков тока в цепи управления транзисторами Tp1, Тр2…Tpn. В БУКЭ имеется микроконтроллер, который через цепь измерения подключен к каждому аккумулятору G1, G2…Gn и к датчику тока ДТ, измеряющему ток батареи. БУКЭ также имеет цифровой канал связи (например, интерфейс RS-232) с внешним устройством (например, персональным компьютером).The battery of n lithium-ion batteries G1, G2 ... Gn is made according to the electrical circuit shown in figure 2. In the switching circuit of each Gi battery, 2 electromagnetic relays are included: the first K1i, the second K2i and the Tpi transistor. In series with each battery, the first electromagnetic relays K11, K12 ... K1n are connected with one normally closed contact group K11 1 , K12 1 ... K1n 1 . In parallel with each battery G1, G2 ... Gn and the corresponding battery, the first electromagnetic relay K11 1 , K12 1 ... K1n 1 includes the second electromagnetic relay K21, K22 ... K2n with one normally open contact group K21 1 , K22 1 ... K2n 1 . In parallel with each second electromagnetic relay K21 1 (K22 1 ... K2n 1 ), a series-connected resistor R1 (R2 ... Rn) and a transistor Tp1 (Tr2 ... Tpn) are connected in linear mode. The control windings of the relays K11, K12 ... K1n, K21 and K22 ... K2n are connected to the key element control unit (BKE), and the resistors R1, R2 ... Rn are used as current sensors in the control circuit of the transistors Tp1, Tr2 ... Tpn. In BKE there is a microcontroller, which is connected through a measurement circuit to each battery G1, G2 ... Gn and to the current sensor DT, which measures the battery current. BUKE also has a digital communication channel (for example, RS-232 interface) with an external device (for example, a personal computer).
Алгоритм работы батареи.Battery Algorithm.
При заряде батареи микроконтроллер БУКЭ контролирует напряжение на каждом аккумуляторе G1, G2…Gn. Для нивелирования возникающего разбаланса напряжений в батарее при превышении напряжения аккумулятора Gi среднего значения на заданную в программе микроконтроллера величину ΔU (например, 20 мВ), по команде микроконтроллера БУКЭ в течение времени t (например, 60 с) аккумулятор Gi разряжается током 100 мА через транзистор TPi и резистор Ri.When the battery is charged, the BUKE microcontroller monitors the voltage on each battery G1, G2 ... Gn. To level the resulting voltage imbalance in the battery when the battery voltage Gi exceeds the average value by the value ΔU (for example, 20 mV) specified in the microcontroller program, at the command of the BKE microcontroller for a time t (for example, 60 s), the battery Gi is discharged with a current of 100 mA through the transistor TPi and resistor Ri.
В случае снижения емкости одного из аккумуляторов (например, Gj) относительно емкости остальных аккумуляторов в батарее, этот аккумулятор будет ограничивать разрядную емкость всей батареи. Возникновение такой ситуации определяет персональный компьютер, обрабатывая информацию о токе и напряжениях в батарее, получаемую от микроконтроллера по интерфейсу RS-232. По этому же интерфейсу микроконтроллер получает от компьютера соответствующую команду и БУКЭ подает напряжение на управляющие обмотки первого K1j и второго реле K2j. В результате контактная группа K1j1 размыкается, контактная группа K2j1 замыкается, а аккумулятор Gi исключается из силовой цепи батареи.In the event of a decrease in the capacity of one of the batteries (for example, Gj) relative to the capacity of the remaining batteries in the battery, this battery will limit the discharge capacity of the entire battery. The occurrence of such a situation is determined by the personal computer, processing information about the current and voltage in the battery received from the microcontroller via the RS-232 interface. On the same interface, the microcontroller receives the appropriate command from the computer and the BUKE supplies voltage to the control windings of the first K1j and second relay K2j. As a result, the contact group K1j 1 opens, the contact group K2j 1 closes, and the battery Gi is excluded from the battery power circuit.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139813/07A RU2404490C1 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Battery of electric energy accumulators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139813/07A RU2404490C1 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Battery of electric energy accumulators |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2404490C1 true RU2404490C1 (en) | 2010-11-20 |
Family
ID=44058545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009139813/07A RU2404490C1 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Battery of electric energy accumulators |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2404490C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450392C1 (en) * | 2010-12-29 | 2012-05-10 | ОАО "Авиационная электроника и коммуникационные системы" | Battery of chemical cells |
RU202303U1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью «МАЛАЯ И РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ» | Module for intelligent control of hybrid energy storage units consisting of supercapacitors and batteries to improve their energy efficiency |
RU2751995C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью «Аккумуляторные системы» | Method for operating battery of electric energy storage |
RU2783046C1 (en) * | 2022-05-13 | 2022-11-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Ship balancer with electric propulsion |
-
2009
- 2009-10-28 RU RU2009139813/07A patent/RU2404490C1/en active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450392C1 (en) * | 2010-12-29 | 2012-05-10 | ОАО "Авиационная электроника и коммуникационные системы" | Battery of chemical cells |
RU202303U1 (en) * | 2020-10-12 | 2021-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью «МАЛАЯ И РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ» | Module for intelligent control of hybrid energy storage units consisting of supercapacitors and batteries to improve their energy efficiency |
RU2751995C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-07-21 | Общество с ограниченной ответственностью «Аккумуляторные системы» | Method for operating battery of electric energy storage |
RU2751995C9 (en) * | 2021-02-19 | 2024-03-07 | Общество с ограниченной ответственностью «Аккумуляторные системы» | Method for operating battery of electric energy storage |
RU2783046C1 (en) * | 2022-05-13 | 2022-11-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Ship balancer with electric propulsion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9318910B2 (en) | Cell balancing circuit and cell balancing method using the same | |
CN110291706B (en) | Power supply device and battery pack including the same | |
TWI472123B (en) | Battery systems and operational methods | |
US8054044B2 (en) | Apparatus and method for balancing of battery cell'S charge capacity | |
US9231440B2 (en) | Power supply apparatus and controlling method of the same | |
RU2442264C2 (en) | Accumulator battery unit and its power grid | |
KR20120132336A (en) | Battery pack | |
KR20090015334A (en) | Apparatus and method for sensing battery cell voltage using isolation capacitor | |
JP2013162597A (en) | Assembled battery discharge control system and assembled battery discharge control method | |
KR20220101322A (en) | Battery control apparatus, battery system, power supply system, and battery control method | |
US20140103877A1 (en) | Battery management system | |
RU2404490C1 (en) | Battery of electric energy accumulators | |
KR20180035080A (en) | Battery cell balancing circuit | |
JP3249261B2 (en) | Battery pack | |
KR101639885B1 (en) | Constant voltage source battery assist device and battery pack comrising the same | |
JP2018117438A (en) | Power source module with lithium ion capacitor | |
JP2018170859A (en) | Battery management unit and method for controlling the same | |
US20140008985A1 (en) | Method and system for control of energy storage devices | |
RU173905U1 (en) | COMPLEX OF AUTOMATION AND STABILIZATION OF POWER SUPPLY OF SPACE VEHICLE | |
JP2011182479A (en) | System and method for charging lithium ion battery pack | |
TW201208228A (en) | Battery management circuit, battery module and battery management method | |
RU2248656C2 (en) | Battery of electrical energy accumulators | |
KR20170062764A (en) | Apparatus and method for battery cell balancing | |
RU2625456C1 (en) | Lithium-ion battery operation system in floating charge mode | |
RU2819295C1 (en) | Guaranteed power supply device with controlled structure |