CZ32733U1 - Zapojení akumulátorového systému a akumulátorový systém - Google Patents
Zapojení akumulátorového systému a akumulátorový systém Download PDFInfo
- Publication number
- CZ32733U1 CZ32733U1 CZ2018-35765U CZ201835765U CZ32733U1 CZ 32733 U1 CZ32733 U1 CZ 32733U1 CZ 201835765 U CZ201835765 U CZ 201835765U CZ 32733 U1 CZ32733 U1 CZ 32733U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- battery
- charging
- control
- output
- accumulator
- Prior art date
Links
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229910010689 LiFePC Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
- H02J7/0044—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction specially adapted for holding portable devices containing batteries
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
Oblast techniky
Řešení se týká akumulátorových zdrojů napětí v hladině stovek voltů, pro napájení elektrických zařízení, kde je požadavek na nízké náklady celého systému na jednotku uloženého výkonu. Využívá komerčně dostupných komponent pro dosažení zdroje elektrického energie s vysokou účinností s napětím vhodným pro přímé napájení spotřebičů osazených jednofázovými či třífázovými měniči napětí, proudu a frekvence.
Dosavadní stav techniky
Dosud známá zařízení pro akumulátorové ukládání energie vyžadují buď specializované systémy nabíjení a „battery managementu“ (např. systém Tesla Powerwall), které nabízí řešení na míru a požadavek na změnu kapacity nebo napětí vyžaduje značnou úpravu, anebo nenabízejí energii o požadovaném napětí, a je tedy nutné použít měniče napětí pro jeho zvýšení, což má negativní dopad nejen na účinnost, ale i na spolehlivost celého systému. Pokud napájený systém je schopen pracovat i na stejnosměrné napětí přímo z baterie, i když k tomu není primárně určen, je výhodné použití našeho akumulátorového systému, který tento patent popisuje.
Podstata technického řešení
Uvedené nevýhody stávajících řešení odstraňuje zapojení akumulátorového systému pro napájení elektrických zařízení, jehož podstatou je že obsahuje jednak nabíjecí blok, který tvoří řízení systému s napájecí vidlicí systému a soustavou nabíječek až 6/n, tvořenou minimálně jednou nabíječkou 6/1, a jednak dále obsahuje akumulátorový blok, který tvoří jistící prvky obvodu nabíječek, proudový snímač vybíjecího proudu akumulátorového bloku, výkonový odpojovač hlavního napětí, pojistky obvodu hlavního napětí, vodiče hlavního výstupního napětí, přívodní vodiče nabíjecího napětí akumulátorové sekce, soustavu akumulátorových sekcí a výstupní konektor nabíječky hlavního výstupního napájení, přičemž soustava akumulátorových sekcí je tvořena minimálně jednu akumulátorovou sekcí, kde každá z akumulátorových sekcí se skládá z akumulátorového článku a balančního modulu řízení nabíjení a vybíjení článku, přičemž první z obou pólu první akumulátorové sekce je samostatně propojen prvním ze dvou paralelních vodičů hlavního výstupního napětí přes pojistky obvodu hlavního napětí, proudový snímač vybíjecího proudu a výkonový odpojovač hlavního napětí na výstupní konektor nabíječky hlavního výstupního napájení, přičemž druhý z obou pólu n-té akumulátorové sekce je samostatně propojen druhým ze dvou paralelních vodičů hlavního výstupního napětí přes pojistky obvodu hlavního napětí, proudový snímač vybíjecího proudu a výkonový odpojovač hlavního napětí na výstupní konektor nabíječky hlavního výstupního napájení, přičemž každý první z obou pólu jednotlivých první až n-té akumulátorové sekce je propojen na odpovídající první až n-tý výstup jistícího prvku obvodu nabíječek a zároveň každý druhý z obou pólu jednotlivých první až n-té akumulátorové sekce je propojen na první z obou pólů následujících jednotlivých akumulátorových sekcí druhé až n-té, přičemž druhý z obou pólů n-té akumulátorové sekce je propojen na odpovídající výstup n+1 jistícího prvku obvodu nabíječek, přičemž vstupy 1 až n jistícího prvku obvodu nabíječek jsou propojeny na odpovídající první póly první až n-té nabíječky, přičemž zároveň výstupy 2 až n+1 jistícího prvku obvodu nabíječek jsou propojeny na výstupy 1 až n proudového snímače nabíjejícího proudu akumulátorového bloku, přičemž vstupy 1 až n proudového snímače nabíjejícího proudu akumulátorového bloku jsou napojeny na odpovídající druhé póly první až n-té nabíječky, přičemž akumulátorový systém pro napájení elektrických zařízení dále obsahuje jako vstupní blok řízení systému, jehož první výstup je propojen s prvními vstupy každé první až n-té
- 1 CZ 32733 U1 nabíječky, druhý výstup je propojen s druhými vstupy každé první až n-té nabíječky a třetí výstup je propojen s dalším ventilátorem s filtrem, přičemž vstup řízení systému je napojen na napájecí vidlici systému, přičemž proudový snímač vybíjecího proudu je dále funkčně propojen dalším vstupem současně s dalším vstupem výkonového odpojovače hlavního napětí, zároveň je přímo propojen na druhý výstup řízení systému a na ventilátory s filtrem, zároveň přes napěťový převodník snímače nabíjecího proudu na proudový snímač nabíjecího proudu akumulátorového bloku a zároveň na první až n-tou nabíječku.
Dále uvedené nevýhody stávajících řešení rovněž odstraňuje konkrétní provedení akumulátorového systému pro napájení elektrických zařízení na základě jeho elektrického zapojení skládající se ze dvou hlavních podsestav, kterými jsou nabíjecí blok doplněný centrálním řídicím a informačním panelem a akumulátorový blok, jehož podstatou je, že kde úložnou částí nabíjecího blokuje stupňovitá skříň s odklopným víkem s pryžovým těsněním, kde v části prostoru stupňovité skříně jsou uloženy nabíječky chycené třmenem zadní stěně stupňovité skříně, v bočnicích stupňovité skříně jsou uloženy ventilátory s filtrem a v čelní stěně je zabudována napájecí vidlice systému, přičemž ve zbývajícím předním prostoru stupňovité skříně je uloženo řízení systému, přičemž v jeho přední části je odnímátelný štít, jehož součástí jsou ukazatel kapacity uložené elektrické energie v akumulátorovém bloku, a dále jsou zde uloženy stavové kontrolky a ovládací tlačítko stop nabíjení, a za odnímatelným štítem jsou dále uloženy jistící a ovládací prvky systému řízení, přičemž řízení systému je propojeno s napájením ze spínaného síťového zdroje napájecího napětí systému řízení, umístěného ve větším volném prostoru stupňovité skříně mezi nabíječkami a ventilátory, přičemž úložnou částí akumulátorového bloku je skříň, skládající se ze spodního dílu, mezidesky s bočnicemi a přišroubovaného víka s pryžovým těsněním, přičemž v boční stěně mezidesky s bočnicemi a v boční stěně spodního dílu jsou uloženy ventilátory s filtrem, přičemž ve spodním dílu a na mezidesce s bočnicemi jsou uloženy akumulátorové sekce a k příslušným dílům skříně jsou uchyceny stahovacími páskami, a dále v ploše mezidesky s bočnicemi jsou uloženy proudový snímač vybíjecího proudu akumulátorového bloku, pojistky obvodu hlavního napětí, výkonový odpojovač hlavního napětí, a jistící prvky obvodu nabíječek napojených na přívodní vodiče nabíjecího napětí akumulátorové sekce, přičemž akumulátorové sekce jsou složeny z akumulátorových článků, kde každý z nich má na své svorky napojen balanční modul řízení nabíjení a vybíjení článků.
Výhodné je, když ovládací prvky systému řízení jsou jističe, relé, stykače a další elektrické ochranné, jistící a kontrolní komponenty.
Výhodné je, když akumulátorové články jsou články LiFePCú s nominálním napětím 3,2 V bez zátěže.
Úkolem řešení vynálezu je vytvoření ekonomicky výhodného systému vysokokapacitního bateriového zdroje o nominálním napětí 307,2 V, použitelného pro napájení výkonných elektrických pohonných jednotek, včetně nabíjecího a monitorovacího subsystému. Uvedené napětí baterie bylo zvoleno s ohledem na možnost přímého napájení standardně dostupných jednofázových frekvenčních měničů pro řízení motoru bez nutnosti použití napěťového invertoru napětí DC na napětí AC. Toto řešení eliminuje ztráty související s transformací napětí, a zvýší se tedy efektivita celého systému. Pro nabíjení je s výhodou použito standardních nabíjecích stanic s napětím 48 VDC v serioparalelním řazení, doplněné pouze o jednoduchý modul převodníku pro snímač proudu ze všech nabíjecích stanic dohromady. Tato informace je dále předávána balančním systémem akumulátorů nadřazenému běžně dostupnému „Extended“ modulu BMSystému Smartl23 akumulátorového packu. Ten je na jejím základě schopen stanovovat dostupnou kapacitu bateriového bloku jako celku. Celý akumulátorový systém může být také rozšiřován o další akumulátorové bloky a nabíječky, a tímto lze jednoduše měnit výstupní napětí dle potřeby.
-2CZ 32733 U1
Objasnění výkresů
Na přiložených listech jsou znázorněny obrázky a legenda.
| OBR. 1 | elektrické blokové schéma zapojení akumulátorového systému pro napájení elektrických zařízení |
| OBR. 2 | axonometrický pohled na nabíjecí blok, především s jeho jistícími a ovládacími prvky systému řízeni a stavovými kontrolkami |
| OBR. 3 | axonometrický pohled na vnitřní prostor nabíjecího bloku s nabíječkami, ventilátory a spínaným síťovým zdrojem napájecího napětí systému řízení |
| OBR. 4 | rozpad akumulátorového bloku, na díly skříně, víko s pryžovým těsněním bloky akumulátoru a ventilátory |
OBR. 5, 6, 7 axonometrické pohledy na propojené bloky jednotlivých akumulátorů
Příklad uskutečnění technického řešení
Akumulátorový vysokokapacitní zdrojový systém 1 elektrických zařízení s řízeným nabíjením a vybíjením se skládá ze dvou podsestav, kterými jsou nabíjecí blok 2 doplněný centrálním řídicím a informačním panelem, a akumulátorový blok 3. Úložnou částí nabíjecího bloku 2 je stupňovitá skříň 4 s odklopným víkem 5 s pryžovým těsněním. Ve větším prostoru stupňovité skříně 4 jsou uloženy nabíječky 6 uchycené třmenem 7 k zadní stěně stupňovité skříně 4, v bočnicích stupňovité skříně 4 jsou uloženy ventilátory 8 s filtrem a v čelní stěně je zabudována napájecí vidlice 9 systému.
V menším, předním prostoru stupňovité skříně 4 je uloženo řízení 10 systému, přičemž v jeho přední části je odnímatelný štít 11, jehož součástí jsou ukazatel kapacity 12 uložené elektrické energie v akumulátorovém bloku 3, a dále jsou zde uloženy stavové kontrolky 13 a ovládací tlačítko 36 stop nabíjení, a za odnímátelným štítem 11 jsou dále uloženy jistící a ovládací prvky 14 systému řízení, jako jsou jističe, relé, stykače, a další elektrické komponenty. Řízení 10 systému je napájeno ze spínaného síťového zdroje 37 napájecího napětí systému řízení, umístěného ve větším volném prostoru stupňovité skříně 4 mezi nabíječkami 6 a ventilátory 8.
Úložnou částí akumulátorového bloku 3 je skříň 15, skládající se ze spodního dílu 16, mezidesky 17 s bočnicemi a přišroubovaného víka 18 s pryžovým těsněním, přičemž v boční stěně mezidesky 17 s bočnicemi a v boční stěně spodního dílu 16 jsou uloženy ventilátory 8 s filtrem.
Ve spodním dílu 16 a na mezidesce 17 s bočnicemi jsou uloženy akumulátorové sekce 19 a k příslušným dílům skříně 15 jsou uchyceny stahovacími páskami 20, a dále v ploše mezidesky 17 s bočnicemi jsou uloženy proudový snímač 21 vybíjecího proudu akumulátorového bloku 3, pojistky 26 obvodu hlavního napětí, výkonový odpojovač 22 hlavního napětí, a jistící prvky 35 obvodu nabíječek napojených na přívodní vodiče 32 nabíjecího napětí akumulátorové sekce, přičemž akumulátorové sekce jsou složeny z akumulátorových článků 23 a v uvedeném řešení jsou to články LiFePCů s nominálním napětím 3,2 V bez zátěže. Každý akumulátorový článek 23 má na své svorky napojen balanční modul 24 řízení nabíjení a vybíjení článku.
Popis akumulátorového systému pro napájení elektrických zařízení
Akumulátorový vysokokapacitní zdrojový systém 1 elektrických zařízení s řízeným nabíjením a vybíjením se skládá z akumulátorového bloku 3, a ten se skládá z šesti akumulátorových sekcí 19 s nominálním napětím 51,2 V bez zátěže. Každá tato sekce je sestavena z šestnácti LiFePCů akumulátorových článků 23 o jmenovitém napětí 3,2 V na článek bez zátěže. Každý článek má na své výstupní elektrody nainstalovaný balanční modul 24 řízení nabíjení a vybíjení článku, označovaný jako bateriový managment systém BMS. Všechny akumulátorové sekce 19 akumulátorového bloku 3 jsou zapojeny do série. Hlavní celkové napětí akumulátorového systému 1 je vedeno vodiči 25 hlavního výstupního napětí přes ochranné a bezpečnostní prvky, které představují pojistky 26 obvodu hlavního napětí, dále k proudovému snímači 21 vybíjecího proudu akumulátorového bloku. Dále je hlavní napětí vedeno přes výkonový odpojovač 2 hlavního napětí vodiči k hlavním výkonovým svorkám nebo k hlavnímu výkonovému výstupnímu konektoru 28 hlavního výstupního napětí.
Systém je dále vybaven šesti nabíječkami 6 určenými pro daný typ akumulátorového článku 23 akumulátorového bloku 3, s výstupním napětím 48 VDC a výstupním proudem 30 A. Tyto nabíječky jsou zapojené v serioparalelním řazení vůči kompletnímu akumulátorovému bloku 3. Jejich výstupní vodiče 29 nabíječek s kladným pólem napětí jsou nejprve všechny provlečeny měřícím prstencem Hallova proudového snímače 30 nabíjecího proudu akumulátorového bloku, a až pak jsou propojeny s výstupním vodičem 31 nabíječky se záporným pólem napětí, která je další v pořadí. Toto propojení nabíječek je dále vedeno k bloku ochranných a jistících prvků 35 obvodu nabíječek, a z něj pokračuje přívodními vodiči 32 nabíjecího napětí akumulátorové sekce k jednotlivým akumulátorovým sekcím 19. K proudovému snímači 30 nabíjecího proudu akumulátorového blokuje dále připojen napěťový převodník 27 snímače nabíjecího proudu.
Jednotlivé nabíječky 6 jsou napájeny a ovládány z nadřazeného řízení 10 systému, který se připojuje do sítě 3x400 VAC (TN-S) prostřednictvím napájecí vidlice 9 systému. Pro řízení a monitorování nabíjení a vybíjení je využito komunikační rozhraní 33 systému. Ve spodním dílu 16 skříně 15 akumulátorového bloku 3 jsou ukotvena závěsná oka 34.
Funkce
Akumulátorový vysokokapacitní zdrojový systém 1 elektrických zařízení s řízeným nabíjením a vybíjením má za úkol shromažďovat elektrickou energii ve svých akumulátorových článcích 23, která je dále využita pro napájení elektrického zařízení, v kterém je akumulátorový systém 1 nainstalován. Hlavní napětí akumulátorového bloku 3 je k elektrickému zařízení připojeno pomocí vodičů 25 hlavního výstupního napětí, pojistek 26 obvodu hlavního napětí, a především pomocí výstupního konektoru 28 hlavního výstupního napětí. Elektrické zařízení nemusí být primárně zkonstruováno pro napájení stejnosměrným napětím, ale musí být k tomuto kompatibilní (toto určí kvalifikovaná osoba v elektrotechnice) nebo se již při návrhu zařízení bude s touto možností počítat.
Akumulátorový systém 1 je možno dobíjet z běžné třífázové soustavy TN-S 3x400 VAC pomocí připojovacího přívodu a napájecí vidlice 9 systému nabíjecího bloku 2, uloženého ve stupňovité skříni 4 s odklopným víkem 5 s pryžovým těsněním proti možnosti vniku prachu nebo vody, a naopak ve stěnách jsou zabudovány ventilátory 8 s filtrem pro možnost odvětrávání a chlazení. Na dobíjení akumulátorového systému 1 se dále podílí řízení 10 systému, které se skládá z jistících a ovládacích prvku 14 systému řízení uložených za odnímatelným štítem 11, odpovídající počet běžně dostupných nabíječek 6 s výstupními parametry 48 VDC / 30A svázaných se stupňovitou skříní 4 třmeny 7, a dále balanční moduly 24 řízení nabíjení a vybíjení článku managment systému BMS s připojenými snímači proudu, jak s proudovým snímačem 21 vybíjecího proudu akumulátorového bloku, tak s proudovým snímačem 30 nabíjecího proudu akumulátorového bloku s předřazeným napěťovým převodníkem 27 snímače nabíjecího proudu. Řízení 10 systému prostřednictvím komunikačního rozhraní 33 systému získává informace z balančních modulů 24 řízení nabíjení a vybíjení článku managment systému BMS o průběhu nabíjení, vybíjení, a hlavně o zbývající elektrické energii uložené ve svých akumulátorových článcích 23 a zajistí, že v případě blížícího se vybití akumulátorových článků 23 řízené odstaví připojenou technologii, a předejde tak havarijní aktivaci výkonného odpojovače 22 hlavního napětí akumulátorového bloku 3. Potřebnou elektrickou energii pro správný chod řízení 10
-4CZ 32733 U1 systému zajišťuje spínaný síťový zdroj 37 napájecího napětí systému řízení. Vzhledem k poměrně vysoké hmotnosti akumulátorového bloku 3, jsou ve spodním dílu 16 skříně 15 ukotvena závěsná oka 34.
Nabíjení
K nabíjení akumulátorového bloku 3 slouží nabíjecí blok 2, jehož úložný obal tvoří stupňovitá skříň 4 nahoře uzavřená odklopným víkem 5 s pryžovým těsněním, a v jeho čelní části je odnímatelný štít 11, ve kterém jsou uloženy stavové kontrolky 13, ovládací tlačítko 36 stop nabíjení, a ukazatel kapacity 12.
V režimu nabíjení je měřen nabíjecí proud prostřednictvím proudového snímače 30 nabíjecího proudu akumulátorového bloku, přes který jsou vedeny všechny výstupní vodiče 29 nabíječky s kladným pólem napětí.
Tyto vodiče jsou, až za prstencem Hallova proudového snímače nabíjecího proudu, propojeny s výstupním vodičem 31 nabíječky se záporným pólem napětí, která je další v pořadí. Nabíjecí proudy z jednotlivých nabíječek 6 jsou vedeny přes jistící prvky 35 obvodu nabíječek, a z nich dále pokračují přívodními vodiči 32 nabíjecího napětí akumulátorové sekce k jednotlivým akumulátorovým sekcím 19. Součet těchto měřených nabíjecích proudu na výstupu snímače vytvoří odezvu, kterou je nutno před zpracováním balančním modulem 24 řízení nabíjení a vybíjení článku signálově uzpůsobit, což realizuje napěťový převodník 27 snímače nabíjecího proudu. Takto upravený signál je dále veden prostřednictvím komunikačního rozhraní 33 systému do balančního modulu 24 řízení nabíjení a vybíjení článku systému BMS, který jej využívá pro výpočet celkové akumulované elektrické energie v akumulátorovém bloku 3. Při nabíjení je každý akumulátorový článek 23 monitorován, a v případě že je detekováno jeho nabití, je jeho nabíjení ukončeno, prostřednictvím instalovaného balančního modulu 24 řízení nabíjení a vybíjení článku systému BMS. Každá nabíječka 6 zároveň monitoruje průběh nabíjení příslušné akumulátorové sekce 19, a automaticky její nabíjení dovede ukončit. Nabíjení je zároveň monitorováno řízením 10 systému, které má možnost prostřednictvím komunikačního rozhraní 33 systému omezit nabíjecí proud v případě, že jsou již některé akumulátorové články 23 nabité, a dochází k činnosti maření elektrické energie v balančním modulu 24 řízení nabíjení a vybíjení článku systému BMS, což by jinak bylo energeticky náročné a nevýhodné.
Vybíjení
Vybíjení probíhá u akumulátorového bloku 3, jehož úložným obalem je skříň 15, kde ve spodním dílu 16 jsou uloženy akumulátorové sekce 19, tento objem je uzavřen mezideskou 17 s bočnicemi, kde jsou uloženy další akumulátorové sekce 19, které jsou uchyceny stahovací páskou 20 a tento prostor je uzavřen víkem 18 s pryžovým těsněním.
V režimu vybíjení akumulátorového bloku 3 je rovněž monitorována odebíraná elektrická energie, a to prostřednictvím vhodně dimenzovaného proudového snímače 21 vybíjecího proudu akumulátorového bloku, který je prostřednictvím komunikačního rozhraní 33 systému také zapojen do balančního modulu 24 řízení nabíjení a vybíjení článků systému BMS, který tuto informaci využívá pro výpočet zbývající akumulované elektrické energie v akumulátorovém bloku 3. Balanční moduly 24 řízení nabíjení a vybíjení článku systému BMS zároveň nezávisle monitorují každý akumulátorový článek 23 a v případě, že kterýkoli z nich dosáhl minimální bezpečné hodnoty napětí, dojde k automatickému odpojení zátěže prostřednictvím výkonového odpojovače 22 hlavního napětí, a zároveň k aktivací havarijní ochrany celého akumulátorového vysokokapacitního zdrojového systému 1 elektrického zařízení s řízeným nabíjením a vybíjením.
-5 CZ 32733 U1
Průmyslová využitelnost
Řešení lze použít tam, kde je výhodné napájet elektrické zařízení pomocí akumulátorového systému, který se vyznačuje především nízkou cenou, vysokou účinností, a také rychlou dostupností všech běžně prodávaných komponent.
Elektrické zařízení, v kterém má být akumulátorový systém instalován, však musí být kompatibilní s napojením na stejnosměrné napětí, i když v mnoha případech k tomuto není primárně určeno.
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (4)
1. Zapojení akumulátorového systému pro napájení elektrických zařízení, vyznačující se tím, že obsahuje jednak nabíjecí blok (2), který tvoří řízení (10) systému s napájecí vidlicí (9) systému a soustavou nabíječek (6/1 až 6/n) tvořenou minimálně jednou nabíječkou (6/1), a jednak dále obsahuje akumulátorový blok (3), který tvoří jistící prvky (35) obvodu nabíječek, proudový snímač (21) vybíjecího proudu akumulátorového bloku, výkonový odpojovač (22) hlavního napětí, pojistky (26) obvodu hlavního napětí, vodiče (25) hlavního výstupního napětí, přívodní vodiče (32) nabíjecího napětí akumulátorové sekce, soustavou akumulátorových sekcí (19/1 až 19/n) a výstupní konektor (28) nabíječky hlavního výstupního napájení, přičemž soustava akumulátorových sekcí (19/1 až 19/n) je tvořena minimálně jednou akumulátorovou sekcí (19/1), kde každá z akumulátorových sekcí (19/1 až 19/n) se skládá z akumulátorových článků (23) a balančních modulů (24) řízení nabíjení a vybíjení článků, přičemž první z obou pólů první akumulátorové sekce (19/1) je samostatně propojen jedním ze dvou paralelních vodičů (25) hlavního výstupního napětí přes pojistky (26) obvodu hlavního napětí, proudový snímač (21) vybíjecího proudu akumulátorového bloku a výkonový odpojovač (22) hlavního napětí na výstupní konektor (28) hlavního výstupního napájení, přičemž druhý z obou pólů n-té akumulátorové sekce (19/n) je samostatně propojen druhým ze dvou paralelních vodičů (25) hlavního výstupního napětí přes pojistky (26) obvodu hlavního napětí, proudový snímač (21) vybíjecího proudu akumulátorového bloku a výkonový odpojovač (22) hlavního napětí na výstupní konektor (28) hlavního výstupního napájení, přičemž každý první z obou pólů jednotlivých akumulátorových sekcí (19/1 až 19/n) je propojen na odpovídající výstup (1 až n) jistícího prvku (35) obvodu nabíječek a zároveň každý druhý z obou pólů jednotlivých akumulátorových sekcí (19/1 až 19/n-l) je propojen na první z obou pólů následujících jednotlivých akumulátorových sekcí (19/2 až 19/n), přičemž druhý z obou pólů akumulátorové sekce (19/n) je propojen na odpovídající výstup (n+1) jistícího prvku (35) obvodu nabíječek, přičemž vstupy (1 až n) jistícího prvku (35) obvodu nabíječek jsou propojeny na odpovídající první póly nabíječek (6/1 až 6/n), přičemž zároveň vstupy (2 až n+1) jistícího prvku (35) obvodu nabíječek jsou propojeny na výstupy (1 až n) proudového snímače (30) nabíjejícího proudu akumulátorového bloku, přičemž vstupy (1 až n) proudového snímače (30) nabíjejícího proudu akumulátorového bloku jsou napojeny na odpovídající druhé póly nabíječek (6/1 až 6/n),
-6CZ 32733 U1 přičemž akumulátorový systém (1) pro napájení elektrických zařízení dále obsahuje jako vstupní blok řízení (10) systému, jehož první výstup je propojen s prvními vstupy každé nabíječky (6/1 až 6/n), druhý výstup je propojen s druhými vstupy každé nabíječky (6/1 až 6/n) a třetí výstup je propojen s dalším ventilátorem (8) s filtrem, přičemž vstup řízení (10) systému je napojen na napájecí vidlici (9) systému, přičemž proudový snímač (21) vybíjecího proudu akumulátorového bloku je dále funkčně propojen dalším vstupem současně s dalším vstupem výkonového odpojovače (22) hlavního napětí, zároveň je přímo propojen na druhý výstup řízení (10) systému a na ventilátory (8) s filtrem, zároveň přes napěťový převodník (27) snímače nabíjecího proudu na proudový snímač (30) nabíjecího proudu akumulátorového bloku a zároveň na nabíječky (6/1 až 6/n).
2. Akumulátorový systém pro napájení elektrických zařízení obsahující zapojení podle nároku 1, skládající se ze dvou hlavních podsestav, kterými jsou nabíjecí blok (2) doplněný centrálním řídicím a informačním panelem a akumulátorový blok (3), vyznačující se tím, že úložnou částí nabíjecího bloku (2) je stupňovitá skříň (4) s odklopným víkem (5) s pryžovým těsněním, kde v části prostoru stupňovité skříně (4) jsou uloženy nabíječky (6) uchycené třmenem (7) k zadní stěně stupňovité skříně (4), v bočnicích stupňovité skříně (4) jsou uloženy ventilátory (8) s filtrem a v čelní stěně je zabudována napájecí vidlice (9) systému, přičemž ve zbývajícím předním prostoru stupňovité skříně (4) je uloženo řízení (10) systému, přičemž v jeho přední části je odnímatelný štít (11), jehož součástí jsou ukazatel kapacity (12) uložené elektrické energie v akumulátorovém bloku (3), a dále jsou zde uloženy stavové kontrolky (13) a ovládací tlačítko (36) stop nabíjení, a za odnímatelným štítem (11) jsou dále uloženy jistící a ovládací prvky (14) systému řízení, přičemž řízení (10) systému je propojeno s napájením ze spínaného síťového zdroje (37) napájecího napětí systému řízení, umístěného ve větším volném prostoru stupňovité skříně (4) mezi nabíječkami (6) a ventilátory (8), přičemž úložnou částí akumulátorového bloku (3) je skříň (15), skládající se ze spodního dílu (16), mezidesky (17) s bočnicemi a přišroubovaného víka (18) s pryžovým těsněním, přičemž v boční stěně mezidesky (17) s bočnicemi a v boční stěně spodního dílu (16) jsou uloženy ventilátory (8) s filtrem, přičemž ve spodním dílu (16) a na mezidesce (17) s bočnicemi jsou uloženy akumulátorové sekce (19) a k příslušným dílům skříně (15) jsou uchyceny stahovacími páskami (20), a dále v ploše mezidesky (17) s bočnicemi jsou uloženy proudový snímač (21) vybíjecího proudu akumulátorového bloku (3), pojistky (26) obvodu hlavního napětí, výkonový odpojovač (22) hlavního napětí, a jistící prvky (35) obvodu nabíječek napojených na přívodní vodiče (32) nabíjecího napětí akumulátorové sekce, přičemž akumulátorové sekce jsou složeny z akumulátorových článků (23), kde každý z nich má na své svorky napojen balanční modul (24) řízení nabíjení a vybíjení článků.
3. Akumulátorový systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že jistící a ovládací prvky (14) systému řízení jsou jističe, relé, stykače a další elektrické ochranné, jistící a kontrolní komponenty.
4. Akumulátorový systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že akumulátorové články (23) jsou články LiFcPCfi s nominálním napětím 3,2 V bez zátěže.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-35765U CZ32733U1 (cs) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | Zapojení akumulátorového systému a akumulátorový systém |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-35765U CZ32733U1 (cs) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | Zapojení akumulátorového systému a akumulátorový systém |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ32733U1 true CZ32733U1 (cs) | 2019-04-09 |
Family
ID=66097756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-35765U CZ32733U1 (cs) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | Zapojení akumulátorového systému a akumulátorový systém |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ32733U1 (cs) |
-
2018
- 2018-12-19 CZ CZ2018-35765U patent/CZ32733U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7432292B2 (ja) | 負荷試験システム | |
| RU2324263C2 (ru) | Аккумуляторная батарея | |
| CN102959824B (zh) | 电源装置 | |
| KR101456552B1 (ko) | 셀 밸런싱을 이용하는 배터리 | |
| KR20090091159A (ko) | 고출력 에너지 축전지들을 포함하는 잠수함 직류 회로망 | |
| CN108631013B (zh) | 电池系统以及用于其运行的方法 | |
| US9331494B2 (en) | Battery system | |
| EP3171446A1 (en) | Electrical system with replaceable batteries | |
| EP2800229A1 (en) | Cell system | |
| JP6117723B2 (ja) | バッテリ装置及びそれを含むエネルギー蓄積システム | |
| RU53818U1 (ru) | Батарея электрических накопителей энергии | |
| CN116888010A (zh) | 采用二次寿命电动车辆电池的能量储存系统和方法 | |
| EP3968039A1 (en) | Load testing device | |
| JP2013211944A (ja) | 電池システム | |
| AU2019415335B2 (en) | Power conversion and control device and energy storage system having the device | |
| JP2010279120A (ja) | 電気自動車の電池監視装置 | |
| RU2008148443A (ru) | Щит управления электропитанием | |
| CZ32733U1 (cs) | Zapojení akumulátorového systému a akumulátorový systém | |
| WO2019053786A1 (ja) | 蓄電池装置 | |
| CN110299733B (zh) | 集成式动力电池包、储能系统和使用梯次电池包储能的方法 | |
| KR102582338B1 (ko) | 독립형 마이크로그리드 운용 시스템 | |
| CZ308205B6 (cs) | Zapojení akumulátorového systému a akumulátorový systém pro napájení elektrických zařízení | |
| EP3618142B1 (en) | Service disconnect and grounding concept for a battery storage system | |
| CN114726018A (zh) | 插入式能量存储系统 | |
| EP3618141B1 (en) | Location of fuses in a battery storage system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20190409 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20221219 |