RU2230418C1 - Digital-screen high-temperature semiconductor current limiter - Google Patents
Digital-screen high-temperature semiconductor current limiter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230418C1 RU2230418C1 RU2002134706/09A RU2002134706A RU2230418C1 RU 2230418 C1 RU2230418 C1 RU 2230418C1 RU 2002134706/09 A RU2002134706/09 A RU 2002134706/09A RU 2002134706 A RU2002134706 A RU 2002134706A RU 2230418 C1 RU2230418 C1 RU 2230418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hit
- battery according
- modules
- control unit
- battery
- Prior art date
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
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании батарей первичных и вторичных источников тока.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to create batteries of primary and secondary current sources.
Наиболее близким к данному изобретению является аккумуляторная батарея с устройством нивелирования разбаланса напряжений на отдельных аккумуляторах или модулях аккумуляторов. Устройство нивелирования разбаланса содержит трансформатор с рабочими обмотками на одном сердечнике, число которых соответствует числу аккумуляторов или модулей, управляющий ключевой элемент, последовательно соединенный с каждой рабочей обмоткой, систему управления в виде коммутирующего элемента питания, соединенного с выводами аккумуляторной батареи, генератор импульсов и формирователь импульсов управления ключевыми элементами в виде емкости [Патент РФ №2156533, опубл. 2000 г.].Closest to this invention is a rechargeable battery with a device for leveling the voltage imbalance on individual batteries or battery modules. The unbalance leveling device comprises a transformer with working windings on one core, the number of which corresponds to the number of batteries or modules, a control key element connected in series with each working winding, a control system in the form of a switching power element connected to the battery terminals, a pulse generator and a pulse shaper control key elements in the form of capacity [RF Patent No. 2156533, publ. 2000].
Недостатком известной батареи являются сложность электрической схемы выравнивания напряжения на отдельных аккумуляторах в батарее, а также необходимость использования относительно мощных трансформаторов.A disadvantage of the known battery is the complexity of the electrical circuit for balancing the voltage on individual batteries in the battery, as well as the need to use relatively powerful transformers.
Задачей изобретения является создание батареи первичных или вторичных химических источников тока, обеспечивающей выравнивание напряжений на единичных ХИТ, соединенных в последовательную электрическую цепь в процессе разряда батареи, а для батарей, состоящих из электрически перезаряжаемых ХИТ (химических аккумуляторов или ионисторов), - и при их заряде. В качестве первичных источников тока могут использоваться гальванические элементы, топливные элементы, механически перезаряжаемые первичные элементы различных типов.The objective of the invention is the creation of a battery of primary or secondary chemical current sources, providing voltage equalization on a single CIT connected to a serial electric circuit during the discharge of the battery, and for batteries consisting of electrically rechargeable CIT (chemical accumulators or ionistors), and when they are charged . As primary sources of current can be used galvanic cells, fuel cells, mechanically rechargeable primary cells of various types.
Указанный технический результат достигается тем, что в батарее первичных или вторичных химических источников тока (ХИТ), содержащей множество единичных ХИТ или модулей из нескольких ХИТ, соединенных в последовательную электрическую цепь, выравнивающее устройство, обеспечивающее при работе батареи выравнивание напряжений на отдельных ХИТ или модулях, состоящее из одного или нескольких источников постоянного тока, выходы которых подключены параллельно каждому единичному ХИТ или модулю таким образом, что их полярности совпадают, блок управления выравнивающим устройством, в качестве источников постоянного тока используются вспомогательные ХИТ, топливные элементы или электронные блоки, питание которых осуществляется от внешних (относительно батареи) источников энергии.The specified technical result is achieved by the fact that in the battery of primary or secondary chemical current sources (CITs), containing many single CIITs or modules of several CIITs connected in series to an electric circuit, a leveling device that provides voltage equalization on individual CITs or modules during battery operation, consisting of one or more DC sources, the outputs of which are connected in parallel to each unit HIT or module in such a way that their polarities coincide, the unit systematic way the leveling device, as DC sources used auxiliary HIT, fuel cell or electronic units, powered from external (relative to the battery) energy sources.
В батарее ХИТ согласно изобретению в качестве электронных блоков используется трансформатор с одной или несколькими вторичными обмотками, которые подключены к единичным ХИТ или модулям и имеют в цепях подключения по крайней мере один элемент с однонаправленной проводимостью, при этом первичная обмотка трансформатора подключена к внешней сети переменного тока.In a HIT battery according to the invention, a transformer with one or several secondary windings that are connected to single HITs or modules and have at least one unidirectional element in the connection circuits is used as electronic units, while the primary winding of the transformer is connected to an external AC network .
В батарее ХИТ согласно изобретению ток в цепях подключения источника постоянного тока к единичному ХИТ или модулю ограничивается с помощью позистора.In the HIT battery according to the invention, the current in the circuits connecting the DC source to a single HIT or module is limited by a posistor.
В батарее ХИТ согласно изобретению в цепях подключения источника постоянного тока к единичному ХИТ или модулю имеется электрический предохранитель.In the HIT battery according to the invention, there is an electric fuse in the circuits for connecting the DC source to a single HIT or module.
В батарее ХИТ согласно изобретению в качестве предохранителя используется самовосстанавливающийся предохранитель.In the HIT battery according to the invention, a self-resetting fuse is used as a fuse.
В батарее ХИТ согласно изобретению единичные ХИТ или модули подключаются к источнику постоянного тока с помощью коммутатора, управляемого блоком управления.In a HIT battery according to the invention, single HITs or modules are connected to a direct current source using a switch controlled by a control unit.
В батарее ХИТ согласно изобретению единичные ХИТ или модули подключаются к источнику постоянного тока с помощью коммутатора, управляемого блоком управления.In a HIT battery according to the invention, single HITs or modules are connected to a direct current source using a switch controlled by a control unit.
В батарее ХИТ согласно изобретению в коммутаторе используются электронные ключи.In the HIT battery according to the invention, electronic keys are used in the switch.
В батарее ХИТ согласно изобретению блок управления содержит микропроцессор.In the HIT battery according to the invention, the control unit comprises a microprocessor.
В батарее ХИТ согласно изобретению блок управления измеряет величину тока, протекающего в цепях подключения источников постоянного тока к единичным ХИТ или модулям.In a HIT battery according to the invention, the control unit measures the amount of current flowing in the circuits connecting DC sources to individual HITs or modules.
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Конструкция батареи.Battery design.
Батарея литий-ионных аккумуляторов выполнена по электрической схеме, приведенной на чертеже. Батарея состоит из 4-х аккумуляторов G1 - G4, соединенных последовательно, и имеет выводы U+ и U-. Устройство, выравнивающее напряжение на аккумуляторах при заряде и разряде батареи, представляет собой трансформатор Т, имеющий одну первичную обмотку Т1:1 и две вторичные Т1:2 и Т1:3. Первичная обмотка трансформатора Т1:1 подключена к сети (генератору) переменного тока А1. Одна из вторичных обмоток трансформатора Т1:2 (выравнивающая обмотка) подключена к аккумуляторам G1-G4. Для защиты цепей подключения от перегрузки последовательно с выравнивающей обмоткой Т1:2 включен позистор R. Подключение аккумуляторов G1-G4 осуществляется через электронный коммутатор, имеющий 4 канала подключения. Коммутатор выполнен на 4-х парах транзисторов VT1-VT8, работающих в ключевом режиме. Каждая пара транзисторов VT подключена так, что при включении обеспечивает протекание тока от выравнивающей обмотки трансформатора Т1:2 к соответствующему аккумулятору G1-G4, если напряжение на аккумуляторе будет ниже, чем напряжения на выравнивающей обмотке трансформатора Т1:2, с учетом падения напряжения на позисторе R и на этой паре транзисторов VT. Количество витков первичной и выравнивающей обмоток трансформатора Т1:2, а также напряжение сети (генератора) переменного тока А1 подобраны таким образом, чтобы выходное напряжение с учетом потерь на позисторе R и соответствующих транзисторах VT равнялось 85% от максимального зарядного напряжения для аккумуляторов батареи. Включение каждой пары транзисторов VT1-VT8 осуществляется подачей сигнала от блока А2, управляющего работой коммутатора. Одновременное включение нескольких каналов подключения не допускается. Разряд аккумуляторов G1-G4 через обмотку трансформатора Т1:2 исключают транзисторы в цепи их подключения. Питание блока А2 осуществляется от трансформатора через обмотку Т1:3. Частота переключения каналов подключения регулируется при настройке в диапазоне от 0,1 Гц до 10 кГц.The battery of lithium-ion batteries is made according to the electrical circuit shown in the drawing. The battery consists of 4 batteries G1 - G4, connected in series, and has conclusions U + and U - . The device that equalizes the voltage on the batteries when charging and discharging the battery is a transformer T having one primary winding T1: 1 and two secondary T1: 2 and T1: 3. The primary winding of the transformer T1: 1 is connected to the mains (generator) of alternating current A1. One of the secondary windings of the transformer T1: 2 (equalizing winding) is connected to the batteries G1-G4. To protect the connection circuits from overload, a resistor R is connected in series with the equalizing winding T1: 2. The G1-G4 batteries are connected through an electronic switch that has 4 connection channels. The switch is made on 4 pairs of VT1-VT8 transistors operating in key mode. Each pair of VT transistors is connected so that when it is turned on, the current flows from the equalizing winding of the transformer T1: 2 to the corresponding battery G1-G4, if the voltage on the battery is lower than the voltage on the equalizing winding of the transformer T1: 2, taking into account the voltage drop across the posistor R and on this pair of transistors VT. The number of turns of the primary and equalizing windings of the transformer T1: 2, as well as the mains voltage (alternator) of the alternating current A1 are selected so that the output voltage, taking into account the losses on the posistor R and the corresponding transistors VT, is equal to 85% of the maximum charging voltage for the battery batteries. The inclusion of each pair of transistors VT1-VT8 is carried out by applying a signal from block A2, which controls the operation of the switch. Simultaneous inclusion of several connection channels is not allowed. The discharge of the G1-G4 batteries through the winding of the T1: 2 transformer excludes transistors in their connection circuit. Block A2 is powered by a transformer through a T1: 3 winding. The switching frequency of the connection channels is adjustable during tuning in the range from 0.1 Hz to 10 kHz.
Алгоритм работы батареи.Battery Algorithm.
При разряде батареи аккумуляторы с разрядной емкостью меньше среднего значения (“слабые” аккумуляторы) разрядной емкости аккумуляторов в батарее будут разряжаться быстрее. Когда напряжение “слабых” аккумуляторов станет ниже напряжения на выравнивающей обмотке Т1:2 (с учетом всех потерь в цепи ее подключения к аккумуляторам), при подключении к трансформатору часть разрядного тока в их цепи будет обеспечиваться трансформатором Т за счет энергии, поступающей из сети переменного тока. При подключении к трансформатору Т аккумуляторов с разрядной емкостью выше среднего значения (“сильные” аккумуляторы), имеющих напряжение выше напряжения на выравнивающей обмотке, ток от трансформатора к аккумуляторам протекать не будет. Таким образом обеспечивается выравнивание напряжений аккумуляторов в батарее.When the battery is discharged, batteries with a discharge capacity less than the average value (“weak” batteries) of the discharge capacity of the batteries in the battery will discharge faster. When the voltage of “weak” batteries becomes lower than the voltage on the equalizing winding T1: 2 (taking into account all losses in the circuit connecting it to the batteries), when connected to the transformer, part of the discharge current in their circuit will be provided by transformer T due to the energy coming from the AC network current. When connecting to transformer T batteries with a discharge capacity above the average value (“strong” batteries) that have a voltage higher than the voltage on the equalizing winding, no current will flow from the transformer to the batteries. This ensures equalization of the voltage of the batteries in the battery.
При заряде последовательной цепочки аккумуляторов от зарядного устройства в начальный период все аккумуляторы будут дополнительно подзаряжаться через трансформатор Т от сети переменного тока. Так как аккумуляторы с емкостью меньше средней по батарее будут заряжаться быстрее, быстрее будет расти и напряжение на них. Следовательно, быстрее будет снижаться ток подзаряда от внешней сети через трансформатор Т вплоть до полного его прекращения при достижении напряжением аккумуляторов напряжения на выравнивающей обмотке. Дополнительный подзаряд через трансформатор Т аккумуляторов с емкостью больше средней, повышающих свое напряжение медленнее, будет происходить большими токами, что обеспечивает выравнивание напряжения на аккумуляторах в батарее.When charging a series of batteries from the charger in the initial period, all the batteries will be additionally recharged through the transformer T from the AC mains. Since batteries with a capacity less than the average battery will charge faster, the voltage on them will increase faster. Therefore, the charge current from the external network through the transformer T will decrease faster until it completely stops when the voltage of the accumulators reaches the voltage on the equalizing winding. Additional recharge through the transformer T of batteries with a capacity greater than average, increasing their voltage more slowly, will occur with high currents, which ensures equalization of voltage on the batteries in the battery.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002134706/09A RU2230418C1 (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Digital-screen high-temperature semiconductor current limiter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002134706/09A RU2230418C1 (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Digital-screen high-temperature semiconductor current limiter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2230418C1 true RU2230418C1 (en) | 2004-06-10 |
RU2002134706A RU2002134706A (en) | 2004-07-10 |
Family
ID=32846587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002134706/09A RU2230418C1 (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Digital-screen high-temperature semiconductor current limiter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2230418C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008127137A1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennost'yu 'natsionalnaya Innovatsionnaya Kompaniya 'novye Energeticheskie Proekty' | Combined direct current supply |
RU2483396C1 (en) * | 2012-02-02 | 2013-05-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Aerodrome power module operating on fuel elements |
WO2014021735A1 (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Hierarchial system for controlling a battery of electrical energy storage devices |
RU2546978C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭнСол Технологии" | Battery and battery control system |
RU2561826C2 (en) * | 2012-06-29 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Battery of electric energy storage units with distributed analytical control system |
-
2002
- 2002-12-24 RU RU2002134706/09A patent/RU2230418C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008127137A1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-23 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennost'yu 'natsionalnaya Innovatsionnaya Kompaniya 'novye Energeticheskie Proekty' | Combined direct current supply |
DE112007003447T5 (en) | 2007-04-11 | 2010-02-18 | Obschestvo S Ogranichennoy Otvetstvennost'yu Natsionalnaya Innovatsionnaya Kompaniya Novye Energeticheskie Proekty | Combined DC power source |
EA013286B1 (en) * | 2007-04-11 | 2010-04-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью «Национальная Инновационная Компания "Новые Энергетические Проекты"» | Combined direct current supply |
RU2483396C1 (en) * | 2012-02-02 | 2013-05-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Aerodrome power module operating on fuel elements |
RU2561826C2 (en) * | 2012-06-29 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Battery of electric energy storage units with distributed analytical control system |
WO2014021735A1 (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Hierarchial system for controlling a battery of electrical energy storage devices |
US9478994B2 (en) | 2012-07-30 | 2016-10-25 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu “Sistemy Upravlenia Khraneniem Energii” | Hierarchical system for controlling a battery of electrical energy storage devices |
RU2546978C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭнСол Технологии" | Battery and battery control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kimball et al. | Increased performance of battery packs by active equalization | |
RU2442264C2 (en) | Accumulator battery unit and its power grid | |
US7061207B2 (en) | Cell equalizing circuit | |
KR100236735B1 (en) | Non-dissipative battery charge equalizer | |
KR101124800B1 (en) | Charge Equalization Apparatus | |
US8159191B2 (en) | Advanced rechargeable battery system | |
KR101081255B1 (en) | Charge Equalization Apparatus | |
US8217625B2 (en) | Rechargeable battery assembly and power system using same | |
US10374440B2 (en) | System and method for supercapacitor charging and balancing | |
KR20150081421A (en) | System and method for cell balancing and charging | |
US8269455B2 (en) | Charge balancing system | |
US8598845B2 (en) | Battery chargers, electrical systems, and rechargeable battery charging methods | |
EP2685592A1 (en) | Balance correction device and electricity storage system | |
KR102429438B1 (en) | A Hybrid Method with Serial and Parallel Charging Apparatus for Balanced Charging of EV Batteries | |
KR20010015453A (en) | Method of discharging a plurality of secondary batteries and combination battery | |
KR20180051786A (en) | Inter-Cell Balancing Method and System for Battery Charging using the Combined Method of Serial Whole Charging and Selective Supplementary Charging | |
RU2230418C1 (en) | Digital-screen high-temperature semiconductor current limiter | |
CN107359670B (en) | Bidirectional equalization circuit and bidirectional equalization method for space high-voltage storage battery pack | |
RU2360334C1 (en) | Chemical cell battery with voltage balance | |
JP2001025174A (en) | Battery charger | |
Oteafy et al. | An Active Current-Controlled Battery Pack Balancing Technique for Online Operation | |
CN110048494B (en) | Battery cell voltage active equalization system | |
KR100649658B1 (en) | Charge and discharge voltage control module and method of high capacity storage battery | |
US20220006316A1 (en) | Battery Charger With a Plurality of Secondary Transformer Circuits | |
JP2017163635A (en) | Battery pack device and control method for battery pack device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20050126 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151225 |