RU2183887C2 - Способ заряда аккумуляторной батареи и автоматизированная система для его осуществления - Google Patents
Способ заряда аккумуляторной батареи и автоматизированная система для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183887C2 RU2183887C2 RU2000107023/09A RU2000107023A RU2183887C2 RU 2183887 C2 RU2183887 C2 RU 2183887C2 RU 2000107023/09 A RU2000107023/09 A RU 2000107023/09A RU 2000107023 A RU2000107023 A RU 2000107023A RU 2183887 C2 RU2183887 C2 RU 2183887C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charging
- charge
- battery
- current
- cells
- 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)
Abstract
Изобретение относится к технике заряда аккумуляторных батарей. Техническим результатом является повышение оптимальности режима заряда, повышение эффективности и надежности контроля за состоянием аккумуляторных батарей и управление процессом заряда. Способ включает в себя заряд стабилизированным постоянным током, прерывание выключателем зарядного тока, контроль степени заряженности аккумуляторной батареи и, в случае ее недостаточности, повторную подачу выключателем зарядного тока. При контроле степени заряженности измеряют напряжение релаксации на выводах выключателя непосредственно после его выключения и оценивают, по крайней мере, один из параметров напряжения релаксации, например полярность и величину первого импульса. Система заряда содержит объединенные общей шиной адресов и данных ЭВМ и М функциональных модулей, каждый из которых имеет силовой и дополнительный источники питания и объединенные собственной локальной шиной адресов и данных контроллер, аналого-цифровой преобразователь и 1 - J зарядно-коммутационных блоков со стабилизаторами тока и коммутаторами для подключения зарядных ячеек и световых индикаторов. ЭВМ выполнена с возможностью контроля степени заряженности аккумуляторных батарей по напряжению релаксации на выводах коммутаторов. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Группа изобретений относится к технике заряда аккумуляторных батарей (АБ) и предназначена для использования преимущественно при реализации автоматического контроля и управления процессами заряда до номинальной емкости АБ шахтных головных светильников.
Известен способ заряда АБ, основанный на пропускании через АБ зарядного тока и его периодическом прерывании для контроля степени заряженности АБ по напряжению на ее выводах (US 3487284 А, H 02 J 7/00, 30.12.69).
Недостаток известного способа определяется низкой точностью контроля степени заряженности АБ, вызванной выбором в качестве контролируемого параметра напряжения на выводах АБ, не обеспечивающего исчерпывающие сведения о состоянии АБ.
Наиболее близким к предложенному является способ заряда АБ, включающий заряд стабилизированным постоянным током до момента достижения заданного напряжения АБ, периодическое прерывание зарядного тока, контроль степени заряженности путем измерения напряжения покоя АБ и сравнения его с эталонным напряжением и, в случае недостаточной заряженности, дополнительный импульсный дозаряд АБ (SU 528047, Н 01 М 10/44, 05.09.75).
Недостаток указанного способа заключается опять же в низкой точности контроля, не исключающей, в частности, возможность перезаряда АБ.
Известна автоматизированная система заряда АБ, включающая в себя центральную станцию, оборудованную аппаратурой для контроля напряжений АБ путем сравнения их с пороговыми значениями, и управляемые с центральной станции зарядно-коммутационные блоки, включающие в себя силовые источники питания (DE 3412541, Н 02 J 7/00, 31.10.85).
Недостаток известной системы определяется несовершенной конструктивной компоновкой, не предусматривающей, в частности, применение укрупненных функциональных модулей.
Наиболее близкой к предложенной является автоматизированная система заряда АБ, содержащая объединенные общей шиной адресов и данных ЭВМ, выполненную с возможностью контроля тока и напряжения АБ, и М функциональных модулей, каждый из которых имеет объединенные собственной локальной шиной адресов и данных контроллер, аналого-цифровой преобразователь и 1 - J зарядно-коммутационных блоков, соединенных локальной силовой шиной с силовым источником питания и включающих в себя зарядно-разрядные каналы с устройством управления цветом светового индикатора состояния зарядной ячейки, устройством разряда, устройством управления током заряда и коммутаторами силовых и сигнальных цепей подключения к зарядной ячейке и сигнальных цепей подключения к световому индикатору состояния зарядной ячейки (RU 2134477 С1, Н 02 J 7/10, 10.08.99).
Недостатки указанной системы связаны с неэффективными контролем и управлением процессом заряда АБ, обусловленными низкой информативностью измеряемых тока и напряжения, и с невысокой надежностью работы, предопределенной использованием для электроснабжения составных узлов и для заряда АБ общего и к тому же нестабилизированного силового источника питания.
Задачей изобретения является обеспечение оптимального заряда АБ, а также повышение эффективности и эксплуатационной надежности автоматизированной системы заряда АБ.
Поставленная задача решается тем, что в способе заряда АБ, включающем заряд стабилизированным постоянным током, прерывание выключателем зарядного тока, контроль степени заряженности и, в случае ее недостаточности, повторную подачу выключателем зарядного тока, - при контроле степени заряженности измеряют напряжение релаксации напряжения на выводах выключателя непосредственно после его выключения и оценивают, по крайней мере, один из параметров напряжения релаксации.
В качестве подлежащих оценке параметров напряжений релаксации используют полярность и величину первого импульса.
При положительной полярности первого импульса напряжения релаксации делают вывод о недозаряженности АБ, причем меру недозаряженности определяют по величине амплитуды указанного импульса.
При нулевой величине амплитуды и отрицательной полярности первого импульса напряжения релаксации делают вывод соответственно о полной заряженности и перезаряженности АБ, причем меру перезаряженности определяют по величине амплитуды указанного импульса.
Поставленная задача решается также тем, что в автоматизированной системе заряда АБ, содержащей объединенные общей шиной адресов и данных ЭВМ и М функциональных модулей, каждый из которых имеет силовой источник питания и объединенные собственной локальной шиной адресов и данных контроллер, аналого-цифровой преобразователь и 1 - J зарядно-коммутационных блоков, включающих в себя коммутаторы силовых и сигнальных цепей подключения к зарядным ячейкам и сигнальных цепей подключения к световым индикаторам состояния зарядных ячеек, ЭВМ выполнена с возможностью контроля степени заряженности АБ по релаксации напряжения на выводах коммутаторов силовых цепей подключения к зарядным ячейкам при кратковременном прерывании ими тока заряда в зарядных ячейках, в каждом из функциональных модулей для электроснабжения составных узлов применен дополнительный источник питания, а в каждый из зарядно-коммутационных блоков введены L стабилизаторов тока заряда-разряда, включенных перед коммутаторами силовых цепей подключения к зарядным ячейкам, при этом дополнительный источник питания подключен к упомянутой локальной шине адресов и данных, стабилизаторы тока заряда-разряда соединены локальной силовой шиной с силовым источником питания, а общее число N зарядных ячеек определяется как N=MJL.
На фиг. 1 показана электрическая схема; на фиг. 2,а-в показаны возможные временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие подлежащее измерению напряжение релаксации в предложенном способе заряда АБ, а на фиг. 3 приведена функциональная схема предложенной автоматизированной системы заряда АБ, в которой реализуется подобный способ.
Способ заряда АБ осуществляется следующим образом.
АБ подсоединяют к зарядной ячейке (ЗЯ), которая обеспечивает заряд АБ соответствующим током. Через определенный промежуток времени, за который АБ сообщается зарядная емкость 0,5-0,7 А.•ч., процесс заряда АБ прерывают выключателем В. Производят контроль степени зараженности АБ, для чего измеряют напряжение релаксации Up на выводах выключателя В непосредственно после его выключения и оценивают полярность и величину первого импульса напряжения релаксации Up.
Например, заряд герметичных АБ ЗНКГ -11Д шахтных головных светильников осуществляют стабилизированным током величиной 1А и каждые 1/2 часа заряд прерывают и проводят измерение напряжения релаксации Up разомкнутой цепи.
При положительной полярности первого импульса напряжения релаксации Up (фиг. 2, а), свидетельствующей о превышении напряжением ЗЯ напряжения АБ, делают вывод о недозаряженности АБ, причем меру недозаряженности определяют по величине амплитуды указанного импульса. В этом случае заряд АБ продолжают.
При нулевой величине амплитуды (фиг. 2,б) и отрицательной полярности первого импульса напряжения релаксации Up (фиг. 2,в), свидетельствующей о превышении напряжением АБ напряжения ЗЯ, делают вывод соответственно о полной заряженности и перезаряженности АБ, причем меру перезаряженности определяют по величине амплитуды указанного импульса. В этом случае заряд прекращают.
Предложенный способ позволяет, таким образом, осуществить полный заряд АБ и исключить ее перезаряд. Тем самым обеспечивается оптимизация режима заряда АБ, при этом на заряд может быть поставлена АБ с любой степенью заряженности.
Предложенная автоматизированная система заряда АБ состоит из ЭВМ 1, которая может быть отнесена на расстояние до 500 м, М функциональных модулей 2, каждый из которых содержит дополнительный источник 3 питания, предназначенный для электроснабжения составных узлов, контроллер 4, аналого-цифровой преобразователь 5, 1 - J зарядно-коммутационных блоков 6 с L стабилизаторами 7 тока заряда-разряда и коммутаторами 8 силовых и сигнальных цепей подключения к зарядным ячейкам и сигнальных цепей подключения к световым индикаторам состояния зарядных ячеек, силовых источников 9 питания, зарядных ячеек 10 и световых индикаторов 11 состояния зарядных ячеек. Общее число N зарядных ячеек 10 определяется как N=MJL. Количество К коммутаторов 8 в общем случае не совпадает с количеством L стабилизаторов 7. ЭВМ 1 и функциональные модули 2 объединены общей шиной (магистралью) адресов и данных. В каждом модуле 2 контроллер 4, аналого-цифровой преобразователь 5 и зарядно-коммутационные блоки 6 объединены собственной локальной шиной, в которой подключен дополнительный источник 3 питания. Стабилизаторы 7 тока заряда-разряда соединены локальной силовой шиной с силовым источником 9 питания.
Автоматизированная система заряда АБ работает следующим образом.
ЭВМ 1, оснащенная программным обеспечением для контроля и управления процессом заряда-разряда с анализом измеренных электрических характеристик АБ, а именно напряжения на клеммах каждой зарядной ячейки 10, протекающего через ячейку 10 тока и напряжение релаксации на выводах коммутаторов 8 силовых цепей подключения к зарядным ячейкам, регулярно, например 8 раз в час, посылает команды на измерение электрических параметров всех зарядных ячеек 10 системы. Команды передаются по общей шине адресов и данных контроллерам 4 и от них по локальным шинам адресов и данных модулей 2 - на аналого-цифровые преобразователи 5 и соответствующие коммутаторы 8. Измеренные же значения параметров посредством коммутаторов 8 сигнальных цепей подключения к зарядным ячейкам передаются в контроллеры 4, а от них - в ЭВМ 1. Полученные ЭВМ данные заносятся в соответствующую базу данных, анализируются и при необходимости сохраняются в базах данных. По результатам анализа полученных данных принимаются решения о начале /продолжении/ прекращении заряда/разряда АБ и включении/выключении световых индикаторов 11. Команды на реализацию принятых решений передаются от ЭВМ 1 к контроллерам 4 и далее на соответствующие коммутаторы 8 силовых цепей подключения к зарядным ячейкам для ввода в действие стабилизаторов 7 тока заряда-разряда.
Контроль степени заряженности АБ по напряжению релаксации на выводах коммутаторов 8 силовых цепей подключения к зарядным ячейкам характеризуется высокой информативностью и позволяет делать однозначный вывод о состоянии АБ.
Питание составных узлов системы от дополнительного маломощного источника исключает паразитное влияние на слаботочные сигнальные цепи контроля и управления импульсных бросков напряжения в силовых цепях заряда АБ.
Наличие в зарядно-коммутационных блоках 6 стабилизаторов 7 тока заряда-разряда предопределяет повышенное качество заряда АБ.
Система представляет собой гибкую, наращиваемую, перестраиваемую структуру и обеспечивает:
- определение факта подключения АБ к зарядным ячейкам со светоцветовой индикацией;
- включение режима заряда АБ стабилизированным током;
- измерение электрических характеристик АБ в режиме реального времени;
- отключение (отбраковку) от зарядных ячеек неисправных АБ;
- накопление, хранение и анализ полученных данных по АБ каждого светильника;
- проведение контроля работоспособности аппаратных средств и состояния линий связи;
- использование параллельно и автономно друг от друга отдельных зарядных ячеек или групп для работы в других режимах, например, для формовки или восстановительно-тренировочного циклирования АБ в настраиваемом режиме "заряд-разряд".
- определение факта подключения АБ к зарядным ячейкам со светоцветовой индикацией;
- включение режима заряда АБ стабилизированным током;
- измерение электрических характеристик АБ в режиме реального времени;
- отключение (отбраковку) от зарядных ячеек неисправных АБ;
- накопление, хранение и анализ полученных данных по АБ каждого светильника;
- проведение контроля работоспособности аппаратных средств и состояния линий связи;
- использование параллельно и автономно друг от друга отдельных зарядных ячеек или групп для работы в других режимах, например, для формовки или восстановительно-тренировочного циклирования АБ в настраиваемом режиме "заряд-разряд".
Таким образом, предложенная система заряда АБ характеризуется расширенными функциональными возможностями. Помимо того, что в данном случае с высокими эффективностью и надежностью обеспечиваются автоматический контроль за состоянием АБ в процессе заряда и управление процессом заряда на основе данных о состоянии АБ, создаются предпосылки для организации автоматического режима формовки АБ и параллельного табельного учета горнорабочих, пользующихся головными светильниками с АБ.
Claims (5)
1. Способ заряда аккумуляторной батареи, включающий заряд стабилизированным постоянным током, прерывание выключателем зарядного тока, контроль степени заряженности и, в случае ее недостаточности, повторную подачу выключателем зарядного тока, отличающийся тем, что при контроле степени заряженности измеряют напряжение релаксации на выводах выключателя непосредственно после его выключения и оценивают, по крайней мере, один из параметров напряжения релаксации.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве подлежащих оценке параметров напряжения релаксации используют полярность и величину первого импульса.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при положительной полярности первого импульса напряжения релаксации делают вывод о недозаряженности аккумуляторной батареи, причем меру недозаряженности определяют по величине амплитуды указанного импульса.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при нулевой величине амплитуды и отрицательной полярности первого импульса напряжения релаксации делают вывод соответственно о полной заряженности и перезаряженности аккумуляторной батареи, причем меру перезаряженности определяют по величине амплитуды указанного импульса.
5. Автоматизированная система заряда аккумуляторных батарей, содержащая объединенные общей шиной адресов и данных ЭВМ и М функциональных модулей, каждый из которых имеет силовой источник питания, и объединенные собственной локальной шиной адресов и данных контроллер, аналого-цифровой преобразователь и 1 - J зарядно-коммутационных блоков, включающих в себя коммутаторы силовых и сигнальных цепей подключения к зарядным ячейкам и сигнальных цепей подключения к световым индикаторам состояния зарядных ячеек, отличающаяся тем, что ЭВМ выполнена с возможностью контроля степени заряженности аккумуляторных батарей по напряжению релаксации на выводах коммутаторов силовых цепей подключения к зарядным ячейкам при кратковременном прерывании ими тока заряда в зарядных ячейках, а в каждый из зарядно-коммутационных блоков введены L стабилизаторов тока заряда-разряда, соединенные локальной силовой шиной с силовым источником питания, при этом коммутаторы подключения силовых цепей к зарядным ячейкам предназначены для ввода в действие стабилизаторов тока заряда-разряда, а общее число N зарядных ячеек определяется как N= MJL.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000107023/09A RU2183887C2 (ru) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Способ заряда аккумуляторной батареи и автоматизированная система для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000107023/09A RU2183887C2 (ru) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Способ заряда аккумуляторной батареи и автоматизированная система для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000107023A RU2000107023A (ru) | 2002-01-10 |
RU2183887C2 true RU2183887C2 (ru) | 2002-06-20 |
Family
ID=20232202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000107023/09A RU2183887C2 (ru) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Способ заряда аккумуляторной батареи и автоматизированная система для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2183887C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483401C1 (ru) * | 2011-12-02 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Способ циклирования щелочных аккумуляторных батарей и устройство для его реализации |
RU2488198C1 (ru) * | 2012-05-23 | 2013-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (ОАО "НИИЭМ") | Стабилизированный комбинированный источник электропитания |
RU2518520C2 (ru) * | 2008-10-08 | 2014-06-10 | Макита Корпорейшн | Система мониторинга электрического приводного инструмента, аккумуляторный источник питания электрического приводного инструмента и зарядное устройство для аккумуляторов электрического приводного инструмента |
RU179979U1 (ru) * | 2017-12-29 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Контроллер распределения электроэнергии автономной энергетической установки |
-
2000
- 2000-03-22 RU RU2000107023/09A patent/RU2183887C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518520C2 (ru) * | 2008-10-08 | 2014-06-10 | Макита Корпорейшн | Система мониторинга электрического приводного инструмента, аккумуляторный источник питания электрического приводного инструмента и зарядное устройство для аккумуляторов электрического приводного инструмента |
RU2483401C1 (ru) * | 2011-12-02 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Способ циклирования щелочных аккумуляторных батарей и устройство для его реализации |
RU2488198C1 (ru) * | 2012-05-23 | 2013-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (ОАО "НИИЭМ") | Стабилизированный комбинированный источник электропитания |
RU179979U1 (ru) * | 2017-12-29 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Контроллер распределения электроэнергии автономной энергетической установки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102247391B1 (ko) | 배터리 시스템 | |
US7525280B2 (en) | Multi-type battery charger control | |
US6239579B1 (en) | Device for managing battery packs by selectively monitoring and assessing the operative capacity of the battery modules in the pack | |
EP2544013B1 (en) | Abnormality diagnostic device and method of cell balancing circuits | |
CN101421902B (zh) | 充电方法以及电池组件 | |
CN103001299A (zh) | 充电器 | |
CN108028536B (zh) | 电池监视装置 | |
CN107219467B (zh) | 一种具有去硫修复功能的变电站蓄电池核容装置及方法 | |
KR20140051847A (ko) | 차량 어플리케이션용 고전압 배터리 시스템 | |
KR20180056428A (ko) | 배터리 과방전 방지 장치 | |
CN102227645A (zh) | 电池单体电压测量设备和方法 | |
KR102595174B1 (ko) | 배터리 시스템 | |
KR101974807B1 (ko) | 스마트 슬레이브 배터리 관리 시스템 및 그의 배터리 관리 방법 | |
CN103036264A (zh) | 电动工具用电池组 | |
KR20180044483A (ko) | 셀 밸런싱 시스템 및 제어방법 | |
US20080157717A1 (en) | Circuit for monitoring batteries in a parallel configuration | |
CN110875622B (zh) | 恢复深度放电的电池模块的方法及所属的不间断供电系统 | |
CN101189526B (zh) | 过放电情况下的电池电源管理 | |
RU2183887C2 (ru) | Способ заряда аккумуляторной батареи и автоматизированная система для его осуществления | |
RU2518453C2 (ru) | Иерархическая система управления батареей электрических накопителей энергии | |
RU14477U1 (ru) | Система заряда аккумуляторных батарей | |
KR102117315B1 (ko) | 배터리 장치 | |
JP2018129896A (ja) | 電池管理ユニット | |
KR101965655B1 (ko) | 배터리 모듈 시스템 및 그의 구동방법 | |
KR20210114757A (ko) | 배터리 팩 및 이의 제어방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040323 |