RU2015587C1 - Device for element-wise discharging of at least two storage batteries - Google Patents

Device for element-wise discharging of at least two storage batteries Download PDF

Info

Publication number
RU2015587C1
RU2015587C1 SU925056182A SU5056182A RU2015587C1 RU 2015587 C1 RU2015587 C1 RU 2015587C1 SU 925056182 A SU925056182 A SU 925056182A SU 5056182 A SU5056182 A SU 5056182A RU 2015587 C1 RU2015587 C1 RU 2015587C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
batteries
windings
transformer
switch
battery
Prior art date
Application number
SU925056182A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Петрович Шведюк
Original Assignee
Игорь Петрович Шведюк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Петрович Шведюк filed Critical Игорь Петрович Шведюк
Priority to SU925056182A priority Critical patent/RU2015587C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2015587C1 publication Critical patent/RU2015587C1/en

Links

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)

Abstract

FIELD: electric technique. SUBSTANCE: device has at least two storage batteries composed of n storage cells connected in series, output terminals corresponding to the number of storage cells; 2n transistor switches for two batteries in base and collector circuits of which windings of corresponding two transformers are connected; step-up transformer, rectifier, two change-over switches, one AC voltage generator and ballast resistor. The device permits to discharge each storage battery to the ballast resistor or to any of the remaining batteries. EFFECT: improved quality. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, позволяет доразряжать аккумуляторные батареи в процессе их испытаний и эксплуатации и может найти применение в автономных системах электропитания, содержащих две и более идентичных блоков аккумуляторных батарей. The invention relates to electrical engineering, allows to recharge batteries in the process of testing and operation, and may find application in autonomous power supply systems containing two or more identical battery packs.

Известны устройства, в которых используется принцип поэлементного доразряда батарей на балластные разрядные резисторы, количество которых равно количеству разряжаемых аккумуляторов, либо аналогичный доразряд на противоЭДС трансформатора с подмагничиваемым шунтом, являющийся по своей сущности магнитным усилителем, работающим в режиме стабилизации тока [1, 2]. Known devices that use the principle of element-wise additional discharge of batteries to ballast discharge resistors, the number of which is equal to the number of discharged batteries, or a similar additional discharge to the counter-EMF of a transformer with a magnetizable shunt, which is essentially a magnetic amplifier operating in current stabilization mode [1, 2].

Недостаток первого устройства - значительное время, необходимое для осуществления операции доразряда, а недостаток второго - сравнительно большая потребляемая мощность, что в применении к автономным системам электропитания зачастую нежелательно, а также большая величина реактивной составляющей доразрядного тока. The disadvantage of the first device is the considerable time required for the operation of additional discharge, and the disadvantage of the second is the relatively large power consumption, which is often undesirable when applied to autonomous power supply systems, as well as the large reactive component of the additional discharge current.

Известно также устройство [3], содержащее генератор переменного напряжения с трансформаторным выходом, n разрядных резисторов, подключаемых к соответствующим аккумуляторам с помощью n трансформаторных ключей, причем отпирание четных и нечетных транзисторных ключей происходит попеременно, что достигается противофазным включением базовых обмоток соответственно четных и нечетных ключей. It is also known a device [3] containing an alternating voltage generator with transformer output, n bit resistors connected to the corresponding batteries using n transformer keys, and the even and odd transistor keys are unlocked alternately, which is achieved by the antiphase switching on of the base windings of the even and odd keys, respectively .

Однако это устройство не позволяет достаточно глубоко доразряжать аккумуляторы, что необходимо для того, чтобы помимо выравнивания аккумуляторов в батарее по емкости, восстанавливать (частично) их электрохимическую структуру для увеличения ресурса работы и поддержания их энергоемкости;
происходит значительное тепловыделение на балластных разрядных резисторах, что требует дополнительных энергозатрат на их охлаждение;
возможна потеря энергии доразряжаемой батареи, в то время как стоимость электроэнергии в ряде автономных систем электропитания высока.However, this device does not allow sufficiently deep recharge the batteries, which is necessary in order to, in addition to aligning the batteries in the battery with respect to capacity, restore (partially) their electrochemical structure to increase the service life and maintain their energy intensity;
significant heat release occurs on ballast discharge resistors, which requires additional energy consumption for their cooling;
the energy of the rechargeable battery may be lost, while the cost of electricity in some autonomous power systems is high.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для поэлементного доразряда двух и более аккумуляторных батарей, например, k состоящих из n последовательно соединенных аккумуляторов, содержащие выходные клеммы по числу аккумуляторов, два переключателя, генератор переменного напряжения, одним выводом подключенный к входам первичных обмоток k трансформаторов, выходные клеммы каждого аккумулятора k аккумуляторной батареи подключены к своим транзисторным ключам, в базовые цепи которых включены вторичные обмотки k трансформатора, а в коллекторные цепи последовательно другие вторичные обмотки k трансформатора и дополнительные обмотки таким образом, что изменения ЭДС, наводимых в базовых и коллекторных обмотках, происходит синфазно, тогда как базовые обмотки четных и нечетных транзисторных ключей включены противофазно, вторичная обмотка повышающего трансформатора подключена к выпрямителю, положительный вывод которого подключен к точке соединения положительных клемм аккумуляторных батарей и первому выводу балластного резистора [4]. Closest to the invention in technical essence is a device for the element-wise additional discharge of two or more rechargeable batteries, for example, k consisting of n series-connected batteries, containing output terminals by the number of batteries, two switches, an alternator, connected to the inputs of the primary windings by one output k transformers, the output terminals of each battery k of the battery are connected to their transistor switches, the secondary circuits of which are included in the base circuits and k of the transformer, and sequentially other secondary windings of k transformer and additional windings in the collector circuit in such a way that the EMF induced in the base and collector windings changes in phase, while the base windings of the even and odd transistor switches are switched in phase, the secondary winding of the step-up transformer connected to the rectifier, the positive terminal of which is connected to the junction of the positive terminals of the batteries and the first terminal of the ballast resistor [4].

Недостатком этого устройства является значительные массогабаритные показатели. The disadvantage of this device is the significant overall dimensions.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей путем изменения связей. The aim of the invention is to improve overall dimensions by changing relationships.

Это достигается тем, что устройство для поэлементного доразряда двух и более аккумуляторных батарей, например k, состоящих из n последовательно соединенных аккумуляторов, содержащее выходные клеммы по числу аккумуляторов, два переключателя, генератор переменного напряжения, одним выводом подключенный к входам первичных обмоток k трансформаторов, выходные клеммы каждого аккумулятора k аккумуляторной батареи подключены к своим транзисторным ключам, в базовые цепи которых включены вторичные обмотки k - трансформатора, а в коллекторные цепи последовательно другие вторичные обмотки k трансформатора и дополнительные обмотки повышающего трансформатора таким образом, что изменение ЭДС, наводимых в базовых и коллекторных обмотках происходит синфазно, тогда как базовые обмотки четных и нечетных транзисторных ключей включены противофазно, вторичная обмотка повышающего трансформатора подключена к выпрямителю, положительный вывод которого подключен к точке соединения положительных клемм, вторичная обмотка повышающего трансформатора и дополнительные обмотки транзисторных ключей k аккумуляторных батарей расположена на общем магнитопроводе, первый управляемый переключатель снабжен k - контактами, второй управляемый переключатель - k+1 контактами, второй вывод генератора переменного напряжения соединен через замкнутый первый подвижный контакт первого переключателя с выходом первичной обмотки первого трансформатора, выходы первичных обмоток k-1 трансформаторов соединены с соответствующими k-1 разомкнутыми контактами первого переключателя, отрицательные клеммы k аккумуляторных батарей подключены к соответствующим k разомкнутым контактам второго переключателя, а k+1 контакт замкнут через подвижный контакт второго переключателя с вторым выводом балластного резистора. This is achieved by the fact that the device for element-wise additional discharge of two or more rechargeable batteries, for example, k, consisting of n series-connected batteries, containing output terminals by the number of batteries, two switches, an alternating voltage generator, connected to the inputs of the primary windings of k transformers with one output, output the terminals of each accumulator k of the storage battery are connected to their transistor switches, in the base circuits of which are included the secondary windings of the k - transformer, and in the collector circuits and sequentially other secondary windings of the transformer k and additional windings of the step-up transformer in such a way that the EMF induced in the base and collector windings changes in phase, while the base windings of the even and odd transistor switches are in-phase, the secondary winding of the step-up transformer is connected to the rectifier, a positive output which is connected to the connection point of the positive terminals, the secondary winding of the step-up transformer and additional transistor windings of k of batteries is located on a common magnetic circuit, the first controllable switch is equipped with k - contacts, the second controllable switch has k + 1 contacts, the second output of the alternating voltage generator is connected through the closed first movable contact of the first switch to the output of the primary winding of the first transformer, the outputs of the primary windings k -1 transformers are connected to the corresponding k-1 open contacts of the first switch, the negative terminals k of the batteries are connected to the corresponding the corresponding k open contacts of the second switch, and the k + 1 contact is closed through the movable contact of the second switch with the second terminal of the ballast resistor.

На чертеже представлена схема устройства для поэлементного доразряда двух и более аккумуляторных батарей. The drawing shows a diagram of a device for element-wise additional discharge of two or more batteries.

Устройство для поэлементного доразряда двух и более аккумуляторных батарей содержит 1k, например k, состоящих из n последовательно соединенных аккумуляторов, содержит выходные клеммы по числу аккумуляторов, два переключателя 2 и 3, генератор 4 переменного напряжения, одним выводом подключенный к входам первичных обмоток k-трансформаторов 5k выходные клеммы каждого аккумулятора k аккумуляторной батареи подключены к своим транзисторным ключам 6, в базовые цепи которых включены вторичные обмотки 7 k-трансформатора 5k, а в коллекторные цепи - последовательно другие вторичные обмотки 8 k трансформатора дополнительные обмотки 9 таким образом, что изменения ЭДС, наводимых в базовых 7 и коллекторных 8 обмотках, происходят синфазно, тогда как базовые обмотки 7 четных и нечетных транзисторных ключей 6 включены противофазно. Вторичная обмотка 10 повышающего трансформатора 11 подключена к выпрямителю 12, положительный вывод которого подключен к точке соединения положительных клемм k аккумуляторных батарей 1k и первому выводу балластного резистора 13. A device for element-wise additional discharge of two or more rechargeable batteries contains 1k, for example, k consisting of n series-connected batteries, contains output terminals by the number of batteries, two switches 2 and 3, an alternating voltage generator 4, connected to the inputs of the primary windings of k-transformers with one output 5k the output terminals of each battery k of the battery are connected to their transistor switches 6, in the base circuits of which are included the secondary windings 7 of the k-transformer 5k, and in the collector circuits - the last Similarly, the other secondary windings of the transformer 8 k are additional windings 9 such that changes in the EMF induced in the base 7 and collector 8 windings occur in phase, while the base windings 7 of the even and odd transistor switches 6 are turned on in phase. The secondary winding 10 of the step-up transformer 11 is connected to a rectifier 12, the positive terminal of which is connected to the junction of the positive terminals k of the batteries 1k and the first terminal of the ballast resistor 13.

Вторичная обмотка 10 повышающего трансформатора 11 и дополнительные обмотки 9 транзисторных ключей 6 k аккумуляторных батарей расположены на общем магнитопроводе, первый управляемый переключатель 2 снабжен k контактами 2k, которой управляемый переключатель 3 - k+1 контактами 3k+1. Первый подвижный контакт первого переключателя соединен с выходом первичной обмотки первого трансформатора 5. Выходы первичных обмоток 1 k трансформаторов соединены с соответствующим k-1 разомкнутыми контактами 2k-1 первого переключателя 2, отрицательные клеммы k аккумуляторный батарей подключены к соответствующим k разомкнутым контактам 3k второго переключателя 3, а k+1 контакт 3k+1 замкнут через подвижный контакт второго переключателя с вторым выводом балластного резистора 13.The secondary winding 10 of the step-up transformer 11 and the additional windings 9 of the transistor switches 6 k of batteries are located on a common magnetic circuit, the first controllable switch 2 is equipped with k contacts 2k, of which the controllable switch 3 has k + 1 contacts 3k + 1. The first movable contact of the first switch is connected to the output of the primary winding of the first transformer 5. The outputs of the primary windings 1 k of the transformers are connected to the corresponding k-1 open contacts 2 k-1 of the first switch 2, the negative terminals k of the battery are connected to the corresponding k open contacts 3k of the second switch 3, and k + 1 contact 3 k + 1 is closed through the movable contact of the second switch with the second output of the ballast resistor 13.

При таком подключении обмоток 7, 8 и соответствующим подбором витков можно получить полную компенсацию падения напряжения на транзисторных ключах 6 либо (что целесообразней) некоторую перекомпенсацию (на 0,03-0,05 В) для ускорения восстановления электрохимической структуры. При этом мощность, потребляемая генератором 4, возрастает несущественно, так как величина компенсирующего напряжения порядка 0,15 В. With this connection of the windings 7, 8 and the corresponding selection of turns, you can get full compensation for the voltage drop on the transistor switches 6 or (which is more appropriate) some overcompensation (by 0.03-0.05 V) to accelerate the restoration of the electrochemical structure. In this case, the power consumed by the generator 4 increases insignificantly, since the value of the compensating voltage is about 0.15 V.

В процессе доразряда предлагаемым устройством отдельные аккумуляторы сходятся к одинаковому напряжению более равномерно, чем в случае доразряда стабильным током, так как каждая из разрядных ветвей является источником напряжения с жесткой характеристикой, в то время как стабилизатор тока имеет мягкую внешнюю характеристику. In the process of additional discharge of the proposed device, the individual batteries converge to the same voltage more evenly than in the case of additional discharge with a stable current, since each of the discharge branches is a voltage source with a rigid characteristic, while the current stabilizer has a soft external characteristic.

В качестве доразрядных балластных резисторов используются дополнительные обмотки 9 транзисторных ключей 6 аккумуляторных батарей 1, расположенных на одном магнитопроводе, включенных таким образом, что токи, протекающие в обмотках, принадлежащих четным и нечетным аккумуляторам каждой из аккумуляторной батареи, будут противофазны. ЭДС, наводимые во вторичной обмотке 10 повышающего трансформатора 11, при разряде любой из аккумуляторных батарей, выпрямляются выпрямителем 12, при этом энергия доразряжаемой батареи может быть использована либо для заряда другой батареи, либо если батарея заряжена до предельного напряжения, может рассеиваться в виде тепла на общем балластном резисторе 13. Переключение режимов работы устройства происходит с помощью первого и второго переключателя автоматически, по сигналам команд и с датчиком напряжений. As additional discharge ballast resistors, additional windings of 9 transistor switches 6 of the battery 1 located on one magnetic circuit are used, which are switched on in such a way that the currents flowing in the windings belonging to the even and odd batteries of each of the battery will be out of phase. The EMF induced in the secondary winding 10 of the step-up transformer 11, when any of the batteries are discharged, is rectified by a rectifier 12, while the energy of the rechargeable battery can be used either to charge another battery, or if the battery is charged to the maximum voltage, it can be dissipated as heat by a common ballast resistor 13. Switching of the device operation modes is carried out using the first and second switch automatically, by command signals and with a voltage sensor.

Состояние подвижных контактов первого 2 и второго 3 переключателей изображенных на чертеже, соответствует режиму разряда первой аккумуляторной батареи 1 на балластный резистор 13. Режим дозаряда k аккумуляторной батареи 1k будет достигнут замыканием подвижного контакта второго переключателя с его разомкнутым контактом 3k. Изменение выбора для разряда аккумуляторной батареи 1 на аккумуляторную батарею 1k осуществляется путем замыкания подвижного контакта первого переключателя 2 с его разомкнутым контактом 2k. The state of the movable contacts of the first 2 and second 3 switches shown in the drawing corresponds to the discharge mode of the first battery 1 to the ballast resistor 13. The charge mode k of the battery 1k will be achieved by closing the movable contact of the second switch with its open contact 3k. The selection for the discharge of the battery 1 to the battery 1k is changed by closing the movable contact of the first switch 2 with its open contact 2k.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить массогабаритные показатели известного устройства 4, например, для 1k аккумуляторных батарей и k магнитопроводов и k вторичных обмоток повышающего трансформатора, а также k выпрямителей. The proposed device allows to reduce the overall dimensions of the known device 4, for example, for 1k batteries and k magnetic cores and k secondary windings of a step-up transformer, as well as k rectifiers.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЭЛЕМЕНТНОГО ДОРАЗРЯДА ДВУХ И БОЛЕЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ, например K, состоящих из n-последовательно соединенных аккумуляторов, содержащее выходные клеммы по числу аккумуляторов, два управляемых переключателя, генератор переменного напряжения, одним выводом подключенный к входам первичных обмоток K трансформаторов, выходные клеммы каждого аккумулятора K аккумуляторной батареи подключены к своим транзисторным ключам, в базовые цепи которых включены вторичные обмотки K трансформатора, а в коллекторные цепи последовательно другие вторичные обмотки K трансформатора и дополнительные обмотки таким образом, что изменения ЭДС, наводимых в базовых и коллекторных обмотках, происходят синфазно, тогда как базовые обмотки четных и нечетных транзисторных ключей включены противофазно, вторичная обмотка повышающего трансформатора подключена к выпрямителю, положительный вывод которого подключен к точке соединения положительных клемм K аккумуляторных батарей и первому выводу балластного резистора, отличающееся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей путем изменения связей, вторичная обмотка повышающего трансформатора и дополнительные обмотки транзисторных ключей K аккумуляторных батарей расположены на общем магнитопроводе, первый управляемый переключатель снабжен K контактами, второй управляемый переключатель снабжен K + 1 контактами, второй вывод генератора переменного напряжения соединен через размыкающий первый подвижный контакт первого переключателя с выходом первичной обмотки первого трансформатора, выходы первичных обмоток K - 1 трансформаторов соединены с соответствующими K - 1 замыкающими контактами первого переключателя, отрицательные клеммы K аккумуляторных батарей подключены к соответствующим K замыкающим контактам второго переключателя, а K + 1 контакт замкнут через подвижный контакт второго переключателя с вторым выводом балластного резистора. DEVICE FOR TWO AND MORE BATTERY-BY-POSITION BATTERIES, for example K, consisting of n-series-connected batteries, containing output terminals by the number of batteries, two controllable switches, an alternating voltage generator, one output connected to the inputs of the primary windings of K transformers, output terminals of each battery K of the battery are connected to their transistor switches, in the base circuits of which are included the secondary windings of the K transformer, and in the collector circuits are Only other secondary windings of the transformer K and additional windings are such that changes in the EMF induced in the base and collector windings occur in phase, while the base windings of the even and odd transistor switches are switched in phase, the secondary winding of the step-up transformer is connected to the rectifier, the positive terminal of which is connected to the connection point of the positive terminals K of the batteries and the first terminal of the ballast resistor, characterized in that, in order to improve the overall display by changing the connections, the secondary winding of the step-up transformer and the additional windings of the transistor switches K of the batteries are located on the common magnetic circuit, the first controlled switch is equipped with K contacts, the second controlled switch is equipped with K + 1 contacts, the second output of the alternator is connected through the opening first movable contact of the first switch with the output of the primary winding of the first transformer, the outputs of the primary windings K - 1 of the transformers are connected to vuyuschimi K - 1 make contact of the first switch, the negative terminal K of batteries are connected to respective contacts K closing the second switch, and K + 1 through the movable contact is closed a contact of the second switch with the second terminal of the ballast resistor.
SU925056182A 1992-07-30 1992-07-30 Device for element-wise discharging of at least two storage batteries RU2015587C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925056182A RU2015587C1 (en) 1992-07-30 1992-07-30 Device for element-wise discharging of at least two storage batteries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925056182A RU2015587C1 (en) 1992-07-30 1992-07-30 Device for element-wise discharging of at least two storage batteries

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2015587C1 true RU2015587C1 (en) 1994-06-30

Family

ID=21610329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU925056182A RU2015587C1 (en) 1992-07-30 1992-07-30 Device for element-wise discharging of at least two storage batteries

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2015587C1 (en)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 632018, кл. H 01M 10/42, 1978. *
2. Авторское свидетельство СССР N 712877, кл. H 01M 10/42, 1980. *
3. Авторское свидетельство СССР N 762069, кл. H 01M 10/42, 1980. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7061207B2 (en) Cell equalizing circuit
US5594320A (en) Charge equalization of series connected cells or batteries
KR100236735B1 (en) Non-dissipative battery charge equalizer
US5160851A (en) Rechargeable back-up battery system including a number of battery cells having float voltage exceeding maximum load voltage
JP4075260B2 (en) Battery pack, power supply device, and charging and discharging method
US6356055B1 (en) Cell voltage balancer
KR100317065B1 (en) Apparatus for charging accumulators of electrical energy
Teofilo et al. Advanced lithium ion battery charger
KR20080074581A (en) Charge equalization apparatus
Kutkut Nondissipative current diverter using a centralized multi-winding transformer
JPH10257683A (en) Charging-discharging circuit for combined batteries
JP2001178010A (en) Charging control system for battery of electric storage cells, particularly for battery of lithium cells
CA2157814A1 (en) Equilization of charge on series connected cells or batteries
RU2015587C1 (en) Device for element-wise discharging of at least two storage batteries
RU2017277C1 (en) Device for element by element afterdischarge of two storage batteries
JP3481037B2 (en) Multiple rechargeable battery chargers
RU2031492C1 (en) Device of cell-by-cell additional discharge of storage battery
JPH10341539A (en) Charging and discharging device for storage battery
SU762069A1 (en) Apparatus for cell-by-cell final discharge of storage battery
JPH04251532A (en) Uninterruptible dc power supply
CN105978100A (en) Battery bidirectional equalization circuit, system and method
RU2230418C1 (en) Digital-screen high-temperature semiconductor current limiter
CN111880005B (en) Loop resistance tester and control method thereof
JP2001025174A (en) Battery charger
JPH04281334A (en) Quick charger