RU2199759C2 - Устройство для автоматического контроля n гальванически связанных аккумуляторов - Google Patents
Устройство для автоматического контроля n гальванически связанных аккумуляторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2199759C2 RU2199759C2 RU2000115108/09A RU2000115108A RU2199759C2 RU 2199759 C2 RU2199759 C2 RU 2199759C2 RU 2000115108/09 A RU2000115108/09 A RU 2000115108/09A RU 2000115108 A RU2000115108 A RU 2000115108A RU 2199759 C2 RU2199759 C2 RU 2199759C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- meter
- unit
- switch
- distributor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, к системам автоматического поэлементного контроля напряжения химических источников тока. В устройстве для автоматического контроля аккумуляторной батареи, которая разбита на группы с n гальванически связанными аккумуляторами каждая, содержащем N измерителей, предназначенных для подключения к соответствующей группе аккумуляторов и состоящих из коммутатора с n аналоговыми входами в каждом из каналов коммутатора и дифференциального усилителя измерителя, при этом выходы первого и второго каналов коммутатора соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального усилителя, каждый измеритель имеет свой автономный источник питания, общая точка которого предназначена для соединения с общей точкой соответствующей группы аккумуляторов, устройство также содержит распределитель, блок гальванической развязки, схему сравнения и источник опорного напряжения, который соединен с одним из входов схемы сравнения, выход которой соединен со входом распределителя, а общая минусовая шина для подключения n гальванически связанных аккумуляторов соединена с общей точкой схемы сравнения; выход и общая точка питания каждого предыдущего измерителя с более высоким порядковым номером относительно минусовой шины аккумуляторной батареи соединены с первыми аналоговыми входами соответственно первого и второго каналов коммутаторов следующего за ним измерителя с более низким порядковым номером, а выход и общая точка первого измерителя соединены соответственно со вторым входом схемы сравнения и общей минусовой шиной, предназначенной для подключения к аккумуляторной батарее, при этом остальные аналоговые входы первого и второго каналов коммутатора в каждом измерителе подключены соответственно к полюсовым и минусовым выводам соответствующих аккумуляторов в группе, а старшие и младшие разряды распределителя соединены со входами вновь введенного блока управления коммутаторами, при этом адресные входы коммутатора первого измерителя непосредственно соединены с выходами указанного блока управления коммутаторами, а его другие выходы соединены с адресными входами остальных коммутаторов через блок гальванической развязки, причем блок управления в течение одного цикла управляет последовательным переключением измерителей в режиме вычитания в режим измерения напряжения аккумуляторов с помощью старших разрядов распределителя и разрешает младшим разрядам распределителя управлять адресными входами того коммутатора, который устанавливается в режим измерения, в режиме вычитания блок управления обеспечивает вычитание суммарного напряжения соответствующей группы аккумуляторов из выходного напряжения измерителя предыдущей группы аккумуляторов с более высоким порядковым номером. Технический результат - повышение надежности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, к системам автоматического поэлементного контроля напряжения химических источников тока.
Известно устройство [1], содержащее аккумуляторную батарею, состоящую из аккумуляторов, разбитых на n групп, каждая из которых соединена со своим измерителем, состоящим из коммутатора и дифференциального усилителя и имеющим свой автономный источник питания, общая точка которого соединена с общей точкой соответствующей группы аккумуляторов, схему сравнения, к одному из входов которой подключен источник опорного напряжения, распределитель, блок гальванической развязки, дополнительный коммутатор и N-1 каскадов дифференциальных усилителей, первый дифференциальный усилитель в каскаде, входы которого связаны с выходом и общей точкой N-го измерителя, соединен с источником питания (N-1)-гo измерителя, у каждого последующего дифференциального усилителя вход соединен с выходом и общей точкой предыдущего дифференциального усилителя, а клеммы питания связаны с последующими источниками питания, выходы всех каскадов дифференциальных усилителей и выход первого измерителя соединены со входами дополнительного коммутатора, выход коммутатора соединен со вторым входом схемы сравнения, выход которой соединен с распределителем, выходы старших разрядов которого соединены с адресными входами дополнительного коммутатора, а младшие разряды распределителя через блок гальванической развязки соединены с адресными входами коммутаторов измерителей.
К недостаткам известного устройства [1] для автоматического контроля n гальванически связанных аккумуляторов можно отнести следующее.
Известно, что в прототипе выходное напряжение дифференциального усилителя измерителя, относительно общей минусовой шины аккумуляторной батареи (АБ), описывается выражением
где К - коэффициент усиления дифференциального усилителя i-го измерителя;
Ui - напряжение измеряемого аккумулятора в i-й группе;
Uбi - суммарное напряжение одной группы батареи.
где К - коэффициент усиления дифференциального усилителя i-го измерителя;
Ui - напряжение измеряемого аккумулятора в i-й группе;
Uбi - суммарное напряжение одной группы батареи.
При этом подавление составляющей 
производится каскадами
дифференциальных усилителей, причем число усилителей в каскаде определяется числом слагаемых в сумме
т.е. для измерения аккумуляторов в группе N, нужен каскад из N-1 дифференциальных усилителей, для группы (N-1)-й - каскад из N-2 дифференциальных усилителей и т.д.
дифференциальных усилителей, причем число усилителей в каскаде определяется числом слагаемых в сумме
т.е. для измерения аккумуляторов в группе N, нужен каскад из N-1 дифференциальных усилителей, для группы (N-1)-й - каскад из N-2 дифференциальных усилителей и т.д.
Таким образом, при количестве групп, равном N, необходимо иметь N-1 каскадов с дифференциальными усилителями, а для подключения их выходов к схеме сравнения необходим дополнительный коммутатор, что приводит к увеличению габаритов и снижению надежности устройства в целом.
Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого технического решения, является упрощение схемы и повышение надежности.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для автоматического контроля аккумуляторной батареи, которая разбита на группы с n гальванически связанными аккумуляторами каждая, содержащем N измерителей, предназначенных для подключения к соответствующей группе аккумуляторов и состоящих из коммутатора с n аналоговыми входами в каждом из каналов коммутатора и дифференциального усилителя измерителя, при этом выходы первого и второго каналов коммутатора соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального усилителя, каждый измеритель имеет свой автономный источник питания, общая точка которого предназначена для соединения с общей точкой соответствующей группы аккумуляторов, устройство также содержит распределитель, блок гальванической развязки, схему сравнения и источник опорного напряжения, который соединен с одним из входов схемы сравнения, выход которой соединен со входом распределителя, а общая минусовая шина для подключения n гальванически связанных аккумуляторов соединена с общей точкой схемы сравнения, выход и общая точка питания каждого предыдущего измерителя с более высоким порядковым номером относительно минусовой шины аккумуляторной батареи соединены с первыми аналоговыми входами соответственно первого и второго каналов коммутаторов следующего за ним измерителя с более низким порядковым номером, а выход и общая точка первого измерителя соединены соответственно со вторым входом схемы сравнения и общей минусовой шиной, предназначенной для подключения к аккумуляторной батарее, при этом остальные аналоговые входы первого и второго каналов коммутатора в каждом измерителе подключены соответственно к плюсовым и минусовым выводам соответствующих аккумуляторов в группе, а старшие и младшие разряды распределителя соединены со входами вновь введенного блока управления коммутаторами, при этом адресные входы коммутатора первого измерителя непосредственно соединены с выходами указанного блока управления коммутаторами, а его другие выходы соединены с адресными входами остальных коммутаторов через блок гальванической развязки, причем блок управления в течение одного цикла управляет последовательным переключением измерителей из режима вычитания в режим измерения напряжения аккумуляторов с помощью старших разрядов распределителя и разрешает младшим разрядам распределителя управлять адресными входами того коммутатора, который устанавливается в режим измерения, в режиме вычитания блок управления обеспечивает вычитание суммарного напряжения соответствующей группы аккумуляторов из выходного напряжения измерителя предыдущей группы аккумуляторов с более высоким порядковым номером.
Предлагаемое построение устройства позволяет исключить дополнительный коммутатор, а также N-1 каскадов дифференциальных усилителей, функции которых выполняют непосредственно дифференциальные усилители измерителей в каждой группе аккумуляторов с помощью своих коммутаторов.
Таким образом, когда один из измерителей с более высоким порядковым номером относительно минусовой шины АБ, работает в режиме измерения аккумуляторов, то коммутаторы остальных групп включают свои дифференциальные усилители так, чтобы из выходного напряжения измерителя аккумуляторов вычиталось суммарное напряжение групп АБ с меньшими порядковыми номерами, а напряжение измеренного аккумулятора, уже как разность этих напряжений по отношению к минусовой шине АБ, поступает непосредственно на вход схемы сравнения.
На чертеже представлена схема устройства для автоматического контроля n гальванически связанных аккумуляторов.
Устройство содержит аккумуляторную батарею АБ 1, состоящую из аккумуляторов, разбитых на N групп, каждая из которых соединена с соответствующим измерителем 21...2N, состоящим из коммутатора 3 и дифференциального усилителя 4. Каждое измерительное устройство имеет свой источник питания 9 (91... 9N), общая точка которого соединена с общей точкой группы, при этом выход и общая точка предыдущих измерителей подключены к входам первых ключей коммутаторов последующих измерителей, а выходы измерителя 21 и источника опорного напряжения 6 соединены с соответствующими входами схемы сравнения 5.
Выход схемы сравнения 5 соединен со входом распределителя 7, младшие и старшие разряды которого поступают в блок управления 8 коммутаторами, который в измерителе 21 и через блок гальванической развязки 10 в измерителях 22. ..2N устанавливает на адресных входах коммутаторов 3 соответствующие адреса, обеспечивающие режим автоматического поэлементного контроля в группах АБ.
Устройство работает следующим образом.
Батарея разбита на группы таким образом, что выбранное число аккумуляторов в группе создает суммарное напряжение на каждой группе Uбi(i=1,...,N), не превышающее предельное синфазное напряжение для дифференциального усилителя измерительного устройства, а также предельно допустимое напряжение коммутации для ключей, входящих в состав коммутатора измерителя. Каждый измеритель имеет свой источник питания 9, общая точка которого соединена с общей точкой группы.
Опрос и измерение напряжений аккумуляторов в группах происходит последовательно, начиная с группы с максимальным порядковым номером относительно минусовой шины АБ, т.е. с группы 1N, и заканчивается группой 11, поcле чего циклы повторяются, непрерывно следуя друг за другом. При этом каждый измеритель в течение одного цикла работает в двух режимах:
- или в режиме опроса и измерения напряжения аккумуляторов в группе,
- или в режиме вычитания их суммарного напряжения в группе из выходного напряжения предыдущего измерителя.
- или в режиме опроса и измерения напряжения аккумуляторов в группе,
- или в режиме вычитания их суммарного напряжения в группе из выходного напряжения предыдущего измерителя.
При измерении напряжения аккумулятора в группе ключи коммутатора 3 подключают неинвертирующий вход дифференциального усилителя 4 к положительному выводу аккумулятора, а отрицательный вывод аккумулятора - к его инвертирующему входу.
Тогда напряжение на выходе измерительного устройства относительно минусовой шины АБ в общем виде описывается выражением
где К - коэффициент усиления дифференциального усилителя i-го измерителя;
Ui - напряжение измеряемого аккумулятора в i-й группе;
Uбi - суммарное напряжение одной группы батареи.
где К - коэффициент усиления дифференциального усилителя i-го измерителя;
Ui - напряжение измеряемого аккумулятора в i-й группе;
Uбi - суммарное напряжение одной группы батареи.
При этом если коэффициент усиления усилителей всех измерителей принять равным К= 1, тогда напряжение измеряемого аккумулятора в группе, из формулы (1), будет определяться выражением
Выражение (2) полностью описывает работу устройства.
Выражение (2) полностью описывает работу устройства.
При работе одного из измерителей, например 2N-го, в режиме измерения напряжения аккумуляторов группы 1N, на его выходе имеется напряжение, равное Uвыхi относительно минусовой шины АБ, в соответствии с формулой (1).
Коммутаторы 3 остальных измерителей (c 21 пo 2N-1) автоматически установят дифференциальные усилители 4 в режим вычитания составляющей 
в формуле (2) таким образом, что входы каждого дифференциального усилителя в измерителе с более низким порядковым номером через первые ключи своих коммутаторов подключаются к выходу и общей точке питания предыдущего измерителя с более высоким порядковым номером относительно минусовой шины АБ.
Напряжение аккумулятора в группе, которое передается с выхода измерителя 2N через последовательно включенные по отношению к минусовой шине АБ измерители (с 2N-1 по 21-й) будет представлять собой разность 
и будет равно Ui на входе схемы сравнения.
Последовательным переключением измерителей из режима вычитания в режим измерения управляет блок управления 8 коммутаторами с помощью старших разрядов распределителя 7 и разрешает младшим разрядам распределителя управлять адресными входами того коммутатора, который установлен в режим измерения напряжения аккумулятора в группе. При этом когда один измеритель с более высоким порядковым номером относительно минусовой шины АБ установлен в режим последовательного измерения аккумулятора в группе, на адресных входах коммутаторов 3 остальных измерителей с более низким порядковым номером блок управления 8 коммутаторами принудительно устанавливает нулевой адрес, т.е. через первые ключи указанных коммутаторов их дифференциальные усилители включаются в режим вычитания.
Если напряжение проверяемого аккумулятора находится в допустимом пределе, который определяется величиной напряжения источника 6 опорного напряжения, на вход распределителя 7 с выхода схемы сравнения 5 поступает разрешение на проверку следующего аккумулятора.
Если напряжение на каком-либо из аккумуляторов выходит за пределы допустимого значения, то по команде схемы сравнения 5 продолжается контроль только этого аккумулятора, а во внешние устройства по каналам связи поступает информация о наличии неисправного аккумулятора и о его номере с выхода схемы сравнения 5 и распределителя 7 соответственно.
Блок гальванической развязки 10 служит для развязки адресных входов коммутаторов 32,...,3N и блока управления 8 коммутаторами и может быть выполнен на оптронах.
Использование предлагаемого устройства для поэлементного контроля аккумуляторной батареи, содержащей любое число гальванически связанных аккумуляторов, позволяет получить более высокие технико-экономические показатели за счет упрощения схемы и повышения надежности.
Литература
1. Авторское свидетельство СССР 1432635, кл. Н 01 М 10/48, опубл. 17.03.87 г. (прототип).
1. Авторское свидетельство СССР 1432635, кл. Н 01 М 10/48, опубл. 17.03.87 г. (прототип).
Claims (1)
- Устройство для автоматического контроля аккумуляторной батареи, которая разбита на группы с n гальванически связанными аккумуляторами последовательно включенных по отношению к минусовой шине каждая, содержащая N(с N по 1-й) измерителей, предназначенных для подключения к соответствующей группе аккумуляторов и состоящих из коммутатора, с n аналоговыми входами в каждом из каналов коммутатора, и дифференциального усилителя измерителя, при этом выходы первого и второго каналов коммутатора соединены, соответственно, с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального усилителя, каждый измеритель имеет свой автономный источник питания, общая точка которого предназначена для соединения с общей точкой соответствующей группы аккумуляторов, устройство также содержит распределитель, блок гальванической развязки, схему сравнения и источник опорного напряжения, который соединен с одним из входов схемы сравнения, выход которой соединен со входом распределителя, а общая минусовая шина для подключения n гальванически связанных аккумуляторов соединена с общей точкой схемы сравнения, отличающееся тем, что выход и общая точка питания каждого предыдущего измерителя с более высоким порядковым номером, относительно минусовой шины аккумуляторной батареи, соединены с первыми аналоговыми входами, соответственно, первого и второго каналов коммутатора следующего за ним измерителя с более низким порядковым номером, а выход и общая сточка первого измерителя соединены, соответственно, со вторым входом схемы сравнения и общей минусовой шиной, предназначенной для подключения к аккумуляторной батарее, при этом остальные аналоговые входы первого и второго каналов коммутатора в каждом измерителе подключены, соответственно, к плюсовым и минусовым выводам соответствующих аккумуляторов в группе, а старшие и младшие разряды распределителя соединены со входами вновь введенного блока управления коммутаторами, при этом адресные входы коммутатора первого измерителя непосредственно соединены с выходами указанного блока управления коммутаторами, а другие выходы блока управления соединены с адресными входами остальных коммутаторов через блок гальванической развязки, причем блок управления в течение одного цикла управляет последовательным переключением измерителей из режима вычитания в режим измерения напряжения аккумуляторов с помощью старших разрядов распределителя и разрешает младшим разрядам распределителя управлять адресными входами того коммутатора, который устанавливается в режим измерения, в режиме вычитания блок управления обеспечивает вычитание суммарного напряжения соответствующей группы аккумуляторов из выходного напряжения измерителя предыдущей группы аккумуляторов с более высоким порядковым номером.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000115108/09A RU2199759C2 (ru) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | Устройство для автоматического контроля n гальванически связанных аккумуляторов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000115108/09A RU2199759C2 (ru) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | Устройство для автоматического контроля n гальванически связанных аккумуляторов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000115108A RU2000115108A (ru) | 2002-07-20 |
| RU2199759C2 true RU2199759C2 (ru) | 2003-02-27 |
Family
ID=20236067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000115108/09A RU2199759C2 (ru) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | Устройство для автоматического контроля n гальванически связанных аккумуляторов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2199759C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470314C1 (ru) * | 2011-04-27 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Способ автоматического контроля технического состояния элементов последовательной аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления |
-
2000
- 2000-06-09 RU RU2000115108/09A patent/RU2199759C2/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470314C1 (ru) * | 2011-04-27 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Способ автоматического контроля технического состояния элементов последовательной аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4589888B2 (ja) | 電池電圧測定回路、およびバッテリｅｃｕ | |
| CN101663592B (zh) | 用于电池监视的方法和装置 | |
| US5705914A (en) | Overvoltage detecting apparatus for combination battery | |
| CN101727188B (zh) | 开关电路 | |
| CN110015182B (zh) | 电池均衡系统、车辆、电池均衡方法及存储介质 | |
| CN101888101A (zh) | 监控系统和方法 | |
| US5739669A (en) | Electric battery management device | |
| JP2012137422A (ja) | 電圧検出回路 | |
| CN107843842B (zh) | 电池状态监测系统和方法 | |
| JP2008131670A (ja) | 電池電圧監視装置 | |
| JP5996017B2 (ja) | 電圧検出回路 | |
| RU2199759C2 (ru) | Устройство для автоматического контроля n гальванически связанных аккумуляторов | |
| EP4002783B1 (en) | Terminating resistance setting circuit and battery management system including same | |
| JPH11160371A (ja) | 組み電池の電圧検出装置 | |
| CN218497125U (zh) | 一种校准装置和校准系统 | |
| RU2008114722A (ru) | Автоматизированная система контроля монтажа, параметров электрических цепей и диагностики неисправностей сложных устройств электроаппаратуры и токораспределительных сетей | |
| CN108509357A (zh) | 板卡识别装置、方法及通信设备 | |
| JP6532831B2 (ja) | 電圧監視回路及び電圧監視方法 | |
| EP3754354B1 (en) | A method of operating battery management systems, corresponding device and vehicle | |
| KR100384000B1 (ko) | 연료전지 스택 감시장치 | |
| SU1229859A1 (ru) | Устройство дл автоматического контрол @ гальванически св занных аккумул торов | |
| WO1993010466A1 (en) | Apparatus for monitoring the voltage of a dc supply | |
| JP2008139227A (ja) | 二次電池の単電池状態検出方法 | |
| SU1432635A1 (ru) | Устройство дл автоматического контрол @ гальванически св занных аккумул торов | |
| CN109217404A (zh) | 半导体装置和电池监视系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20061012 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100628 |