RU142225U1 - DEVICE FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF A LITHIUM-ION BATTERY BATTERY - Google Patents
DEVICE FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF A LITHIUM-ION BATTERY BATTERY Download PDFInfo
- Publication number
- RU142225U1 RU142225U1 RU2013141703/07U RU2013141703U RU142225U1 RU 142225 U1 RU142225 U1 RU 142225U1 RU 2013141703/07 U RU2013141703/07 U RU 2013141703/07U RU 2013141703 U RU2013141703 U RU 2013141703U RU 142225 U1 RU142225 U1 RU 142225U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- lithium
- battery
- monitoring
- module
- 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
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Устройство контроля и управления литий-ионной аккумуляторной батареи включает последовательно соединенные аккумуляторные модули, каждый из которых состоит по меньшей мере из двух последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов, модульные блоки контроля и управления, датчики температуры модулей, сигнальные ключи модулей, силовой коммутатор и систему контроля и управления, при этом датчики температуры модулей соединены с первым и вторым входами соответствующего модульного блока контроля и управления, третий и последующие входы которого подключены к соответствующим литий-ионным аккумуляторам модуля, выход каждого модульного блока контроля и управления соединен с входом соответствующего сигнального ключа модуля, выходы параллельно соединенных сигнальных ключей модулей подключены к первому и второму входам системы контроля и управления, вход/выход каждого модульного блока контроля и управления подключен к соответствующему входу/выходу системы контроля и управления, выход которой соединен с входом силового коммутатора, включенному в линию нагрузки.The lithium-ion battery monitoring and control device includes battery modules connected in series, each of which consists of at least two series-connected lithium-ion batteries, modular monitoring and control units, module temperature sensors, module signal switches, power switch and monitoring system and control, while the temperature sensors of the modules are connected to the first and second inputs of the corresponding modular monitoring and control unit, the third and subsequent inputs of which are connected to the corresponding lithium-ion batteries of the module, the output of each modular monitoring and control unit is connected to the input of the corresponding signal key of the module, outputs of parallel connected signal keys of the modules are connected to the first and second inputs of the monitoring and control system, the input / output of each modular monitoring and control unit is connected to the corresponding input / output of the monitoring and control system, the output of which is connected inen with a power switch input connected to the load line.
Description
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам для измерения параметров литий-ионных аккумуляторных батарей (АБ) и выравнивания заряда литий-ионных аккумуляторов в аккумуляторной батарее, предназначенной, в частности, для электромобилей и гибридных автомобилей.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to devices for measuring the parameters of lithium-ion batteries (AB) and equalizing the charge of lithium-ion batteries in a battery intended, in particular, for electric vehicles and hybrid vehicles.
Одной из особенностей таких АБ является высокое рабочее напряжение, что позволяет избежать использования больших токов заряда и разряда для обеспечения высокой мощности. Однако большое количество последовательно соединенных аккумуляторов в АБ усложняет построение систем контроля и управления (СКУ), обеспечивающих их безопасную эксплуатацию. В высоковольтных АБ преимущественно используются многоуровневые СКУ, в отличие от одноуровневых СКУ, применяемых в низковольтных АБ. При построении СКУ высоковольтных АБ также необходимо учитывать вольтамперные характеристики литий-ионных аккумуляторов входящих в их состав.One of the features of such batteries is a high operating voltage, which avoids the use of large charge and discharge currents to provide high power. However, the large number of series-connected batteries in the battery makes it difficult to build control and management systems (CMS), ensuring their safe operation. In high-voltage batteries, multilevel ACS are mainly used, in contrast to single-level ACS used in low-voltage batteries. When constructing the ACS of high-voltage batteries, it is also necessary to take into account the current-voltage characteristics of lithium-ion batteries included in them.
Известно устройство для сбалансированной зарядки литий-ионной батареи (см. патент RU 23680939, МПК H01M 10/44, H02J 7/02, опубликован 20.09.2009), содержащее содержит комплекс модулей измерения напряжения, каждый из которых связан с одним из последовательно соединенных аккумуляторов, образующих батарею, множество токоотводящих цепей, каждая из которых соединена параллельно с контактами соответствующего аккумулятора и выборочно может быть разомкнута или замкнута, и цифровой блок обработки данных и управления. Каждая токоотводящая цепь содержит коммутационный элемент, образующий выключатель, положение которого управляется цифровым блоком обработки данных и управления, и в случае необходимости, по меньшей мере, один элемент рассеяния электрической энергии такой, как например резистор или резисторы.A device is known for balanced charging of a lithium-ion battery (see patent RU 23680939, IPC H01M 10/44,
Недостатком известного устройства является недостаточная точность выравнивания заряда аккумулятора в АБ за счет выравнивания только в одном режиме - при заряде, а также за счет выравнивания только по одному из параметров - напряжению.A disadvantage of the known device is the insufficient accuracy of balancing the battery charge in the battery due to alignment in only one mode - when charging, and also due to alignment only in one of the parameters - voltage.
Известно устройство для поддержания аккумулятора в состоянии равновесия при заряде литий-ионной батареи (см. патент FR 2805934, МПК Н02J 7/00, опубликован 07.09.2001). Устройство содержит n литий-ионных аккумуляторов, последовательно соединенных в АБ, причем каждый литий-ионный аккумулятор через токоотводящую цепь соединен с выходами соответствующего регулирующего элемента через элемент рассеяния электрической энергии такой, как, например, шунтирующий резистор. Входом каждый регулирующий элемент соединен с выходом соответствующего измерительного блока через логический блок. Измерительный блок одним входом подключен литий-ионному аккумулятору, а другим входом, на который подается среднее напряжение литий-ионного аккумулятора в АБ, подключен через резистивный делитель напряжения к АБ.A device is known for maintaining the battery in equilibrium when charging a lithium-ion battery (see patent FR 2805934, IPC
Недостатками известного устройства являются недостаточная точность выравнивания заряда литий-ионного аккумулятора за счет выравнивания всех аккумуляторов к среднему значению в АБ, независимо от состояния заряда, разряда или разомкнутой цепи. Кроме того, при использовании АБ в условиях с затрудненным или невозможным доступом для обслуживания большинство АБ должны сохранять работоспособность при отказе одного, а иногда двух литий-ионных аккумуляторов. Отказавший литий-ионный аккумулятор шунтируется регулирующим элементом по сигналу извне. Для защиты измерительных блоков и сохранения работоспособности устройства требуется сложная схема.The disadvantages of the known device are the lack of accuracy in balancing the charge of the lithium-ion battery due to the alignment of all batteries to the average value in the battery, regardless of the state of charge, discharge or open circuit. In addition, when using batteries in conditions with difficult or impossible access for maintenance, most batteries should remain operational if one or sometimes two lithium-ion batteries fail. A failed lithium-ion battery is shunted by the control element from an external signal. A complex circuit is required to protect the measuring units and maintain the operability of the device.
Известно устройство для выравнивания заряда-разряда аккумуляторной батареи (см. заявка US 20120268057, МПК H02J 7/00, опубликована 25.10.2012), содержащее по меньшей мере два литий-ионных аккумулятора, последовательно соединенных в АБ, по меньшей мере один дополнительный компенсирующий литий-ионный аккумулятор, управляемые ключи по числу литий-ионных аккумуляторов, управляющий модуль для управляемых ключей, модуль измерителей напряжения для измерения напряжения на каждом литий-ионном аккумуляторе и блок контроля и управления, при этом дополнительный компенсирующий литий-ионный аккумулятор соединен в параллель к литий-ионным аккумуляторам, управляемые ключи управляют независимым подключением/отключением компенсирующего литий-ионного аккумулятора к каждому литий-ионному аккумулятору, а управляющий модуль для управляемых ключей и модуль измерителей напряжения подключены к блоку контроля и управления.A device for balancing the charge-discharge of a battery (see application US 20120268057, IPC
В известном устройстве дополнительный компенсирующий литий-ионный аккумулятор использован в качестве промежуточного накопителя. Такое решение требует применения дополнительных аппаратных средств для обеспечения его функционирования внутри аккумуляторной батареи, что увеличивает массогабаритные характеристики всей литий-ионной аккумуляторной батареи и ее стоимости за счет применения дополнительного оборудования.In the known device, an additional compensating lithium-ion battery is used as an intermediate storage device. Such a solution requires the use of additional hardware to ensure its functioning inside the battery, which increases the overall dimensions of the entire lithium-ion battery and its cost through the use of additional equipment.
Известно устройство контроля и управления литий-ионной аккумуляторной батареи (см. патент RU 130455, МПК H01M 10/46, опубликован 20.07.2013), совпадающее с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятое за прототип. Устройство-прототип содержит последовательно соединенные аккумуляторные модули, каждый из которых состоит по меньшей мере из двух последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов, модульные блоки контроля и управления, датчики температуры модулей, модульные блоки балансировки, состоящие из последовательно соединенных ключа и шунтирующего резистора для каждого литий-ионного аккумулятора модуля, силовой коммутатор и систему контроля и управления.A device for monitoring and controlling a lithium-ion battery (see patent RU 130455, IPC H01M 10/46, published July 20, 2013), which coincides with this technical solution for the largest number of essential features and adopted as a prototype. The prototype device contains series-connected battery modules, each of which consists of at least two series-connected lithium-ion batteries, modular monitoring and control units, temperature sensors of modules, modular balancing units, consisting of a series-connected key and a shunt resistor for each lithium -Ion battery module, power switch and monitoring and control system.
Недостатком устройства-прототипа является недостаточная надежность его работы, так как при большом количестве аккумуляторных модулей и соответственно модульных блоков контроля и управления в последовательно соединенной аккумуляторной батарее между опросами предыдущего и последующего модульных блоков контроля и управления может пройти несколько секунд, и в случае загруженности интерфейса 8 или его отказа система контроля и управления (СКУ 6) не сможет вовремя принять решение об отключении аккумуляторной батареи от нагрузки или зарядного устройства, что может привести к аварийной ситуации и выходу аккумуляторной батареи из строя.The disadvantage of the prototype device is the lack of reliability, because with a large number of battery modules and, accordingly, modular control and management units in a series-connected battery, several seconds can elapse between polls of the previous and subsequent modular control and management units, and in case of an
Задачей настоящей полезной модели являлась разработка такого устройства контроля и управления литий-ионной аккумуляторной батареи, который бы обеспечивал повышенную надежность работы литий-ионной аккумуляторной батареи.The objective of this utility model was to develop such a device for monitoring and controlling a lithium-ion battery, which would provide increased reliability of the lithium-ion battery.
Поставленная задача решается тем, что устройство контроля и управления литий-ионной аккумуляторной батареи содержит последовательно соединенные аккумуляторные модули. Каждый из аккумуляторных модулей состоит по меньшей мере из двух последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов. Устройство также содержит модульные блоки контроля и управления, датчики температуры модулей, сигнальные ключи модулей, силовой коммутатор и систему контроля и управления. Датчики температуры модулей соединены с первым и вторым входами соответствующего модульного блока контроля и управления, третий и последующие входы которого подключены к соответствующим литий-ионным аккумуляторам модуля. Выход каждого модульного блока контроля и управления соединен с входом соответствующего сигнального ключа модуля. Выходы параллельно соединенных сигнальных ключей модулей подключены к первому и второму входам системы контроля и управления. Вход/выход каждого модульного блока контроля и управления подключен к соответствующему входу/выходу системы контроля и управления, например, с помощью последовательного интерфейса 8. выход системы контроля и управления соединен с входом силового коммутатора, включенному в линию нагрузки.The problem is solved in that the device for monitoring and control of the lithium-ion battery contains a series-connected battery modules. Each of the battery modules consists of at least two series-connected lithium-ion batteries. The device also contains modular control and management units, temperature sensors of the modules, signal keys of the modules, a power switch and a control and management system. The temperature sensors of the modules are connected to the first and second inputs of the corresponding modular control and control unit, the third and subsequent inputs of which are connected to the corresponding lithium-ion batteries of the module. The output of each modular control and management unit is connected to the input of the corresponding signal key of the module. The outputs of the parallel connected signal keys of the modules are connected to the first and second inputs of the monitoring and control system. The input / output of each modular control and management unit is connected to the corresponding input / output of the control and management system, for example, using the
Новым в настоящем устройстве контроля и управления аккумуляторной батареи является включение в устройство соединенных параллельно сигнальных ключей модулей, каждый из которых подключен входом к выходу соответствующего модульного блока контроля и управления, а выходами к первому и второму входам системы контроля и управления.New in this battery monitoring and control device is the inclusion of modules connected in parallel to the signal keys of the modules, each of which is connected by an input to the output of the corresponding modular control and management unit, and by outputs to the first and second inputs of the monitoring and control system.
Включение в устройство соединенных параллельно сигнальных ключей 9 модулей обеспечивает повышение надежности и безопасность работы батареи литий-ионных аккумуляторов за счет создания дополнительного аварийного канала связи (в виде сигнальных ключей 9) в случае отказа основного канала опроса модулей БКНТ 4 СКУ 6.The inclusion in the device of parallel connected
Настоящая полезная модель поясняется чертежом, где изображена структурная схема настоящего устройства контроля и управления литий-ионной аккумуляторной батареи.The present utility model is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of the present device for monitoring and controlling a lithium-ion battery.
Устройство контроля и управления литий-ионной аккумуляторной батареи (АК) 1 содержит последовательно соединенные аккумуляторные модули (АМ) 2, каждый из которых состоит из 2 или более последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов 3 (на чертеже показано два литий-ионных аккумуляторов 3 в каждом АМ 2. Каждый литий-ионный аккумулятор 3 в АМ 2 контролируется модульным блоком контроля и управления (МБКУ) 4. Напряжение каждого литий-ионного аккумулятора 3 в АМ 2 и сигнал от датчика 5 температуры АМ 2 поступает на вход МБКУ 4. МБКУ 4 каждого АМ 2 передает данные предельных параметров каждого из литий-ионных аккумуляторов 3 в АМ 2 в систему 6 контроля и управления (СКУ). Передача данных из БКНТ 4 в СКУ 6 может осуществляться по последовательному интерфейсу 8. СКУ 6 принимает решение о прекращении разряда АБ 1 на нагрузку посредствам силового коммутатора 7. Датчики 5 температуры АМ 2 соединены с первым и вторым входами соответствующего МБКУ 4, третий и последующие входы которого подключены к соответствующим литий-ионным аккумуляторам модуля. Выход каждого МБКУ 4 соединен с входом соответствующего сигнального ключа модуля (СКМ) 9. Выходы параллельно соединенных СКМ 9 подключены к первому и второму входам СКУ б. вход/выход каждого МБКУ 4 подключен к соответствующему входу/выходу СКУ 6, выход которой соединен с входом силового коммутатора 7, который включен в линию нагрузки АБ.The device for monitoring and control of a lithium-ion battery (AK) 1 contains series-connected battery modules (AM) 2, each of which consists of 2 or more series-connected lithium-ion batteries 3 (the drawing shows two lithium-
Устройство контроля и управления АК 1 работает следующим образом. СКУ 6 опрашивает БКНТ 4 посредствам последовательного интерфейса 8 или другого интерфейса. Однако при большом количестве АМ 2 и, соответственно, блоков БКНТ 4 в последовательно соединенной АБ 1, между опросами конкретного блока БКНТ 4 может пройти несколько секунд. При возникновении аварийной ситуации соответствующий БКНТ 4 замыкает свой сигнальный ключ 9, сообщая об аварийной ситуации в одном из АМ 2. В случае появления данного сигнала СКУ 6 может, не дожидаясь ответа по последовательному интерфейсу 8, принять решение от отключении АБ 1 посредствам силового коммутатора 7.The control device AK 1 operates as follows. SKU 6
Введение сигнальных ключей модулей в настоящее устройство контроля и управления аккумуляторной батареей позволяет избежать аварийных ситуаций и повысить надежность использования литий ионных аккумуляторов в составе аккумуляторной батареи.The introduction of module signal keys into the current battery monitoring and control device allows avoiding emergency situations and increasing the reliability of using lithium-ion batteries as part of the battery.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141703/07U RU142225U1 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | DEVICE FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF A LITHIUM-ION BATTERY BATTERY |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141703/07U RU142225U1 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | DEVICE FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF A LITHIUM-ION BATTERY BATTERY |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU142225U1 true RU142225U1 (en) | 2014-06-20 |
Family
ID=51219158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013141703/07U RU142225U1 (en) | 2013-09-12 | 2013-09-12 | DEVICE FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF A LITHIUM-ION BATTERY BATTERY |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU142225U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2632120C2 (en) * | 2015-01-15 | 2017-10-02 | Сяоми Инк. | Method and device for controlling terminal device charging |
RU2682596C1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-03-19 | Павел Владимирович Хрулёв | Storage batteries technical condition monitoring and control device |
RU217960U1 (en) * | 2023-01-30 | 2023-04-26 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | Fault-tolerant block for monitoring parameters and managing the state of a lithium-ion battery |
-
2013
- 2013-09-12 RU RU2013141703/07U patent/RU142225U1/en active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2632120C2 (en) * | 2015-01-15 | 2017-10-02 | Сяоми Инк. | Method and device for controlling terminal device charging |
US10790690B2 (en) | 2015-01-15 | 2020-09-29 | Xiaomi Inc. | Method and apparatus for controlling charging of terminal device |
RU2682596C1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-03-19 | Павел Владимирович Хрулёв | Storage batteries technical condition monitoring and control device |
RU217960U1 (en) * | 2023-01-30 | 2023-04-26 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | Fault-tolerant block for monitoring parameters and managing the state of a lithium-ion battery |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100930132B1 (en) | The controlling and monitoring apparatus for photovoltaic power system | |
CN103414224B (en) | A kind of high-tension integrated battery group system of Large Copacity and control method thereof | |
US9478994B2 (en) | Hierarchical system for controlling a battery of electrical energy storage devices | |
CN102668305B (en) | Battery energy storage system with short circuit protection, and method | |
EP2658027A1 (en) | Power supply system | |
JPWO2015181866A1 (en) | Battery system | |
CN104269899B (en) | Airborne lithium-ions battery system | |
US10491013B2 (en) | Battery system having battery manager | |
KR20190130901A (en) | Apparatus and method for controlling main battery and sub battery | |
CN102673420A (en) | Intelligent management system of electric automobile lead-acid battery | |
US9793578B2 (en) | Battery management system having an increased robustness against negative voltages | |
US20170163054A1 (en) | Storage battery system, storage battery unit, and computer program product | |
RU142225U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF A LITHIUM-ION BATTERY BATTERY | |
RU123251U1 (en) | HIERARCHICAL SYSTEM OF ELECTRIC ENERGY STORAGE BATTERY MANAGEMENT | |
RU2518453C2 (en) | Hierarchical control system for battery of electric energy accumulators | |
CN111095719A (en) | Accumulator device | |
CN104521089A (en) | Battery system and motor vehicle with battery system | |
CN204668971U (en) | Airborne lithium-ions battery group system | |
US9985321B2 (en) | Battery system | |
RU2533204C1 (en) | Modular uninterrupted direct-current power supply system for consumers | |
CN219871725U (en) | Device for detecting battery state and battery protection device | |
JP2018011447A (en) | Large-capacity storage battery system | |
CN111384763A (en) | Electric energy conversion and control device and energy storage system with same | |
US11946974B2 (en) | Parallel battery relay diagnostic device and method | |
RU130088U1 (en) | GUARANTEED POWER SUPPLY SYSTEM WITH HARDWARE AND SOFTWARE COMPLEX FOR TESTING, TRAINING AND CHARGING BATTERIES |