RU2293417C2 - Device for powering load - Google Patents

Device for powering load Download PDF

Info

Publication number
RU2293417C2
RU2293417C2 RU2002107406/09A RU2002107406A RU2293417C2 RU 2293417 C2 RU2293417 C2 RU 2293417C2 RU 2002107406/09 A RU2002107406/09 A RU 2002107406/09A RU 2002107406 A RU2002107406 A RU 2002107406A RU 2293417 C2 RU2293417 C2 RU 2293417C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery
winding
capacitors
voltage
control unit
Prior art date
Application number
RU2002107406/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002107406A (en
Inventor
Аркадий Владимирович Дзенкевич (RU)
Аркадий Владимирович Дзенкевич
Михаил Васильевич Сизов (RU)
Михаил Васильевич Сизов
Сергей Николаевич Разумов (RU)
Сергей Николаевич Разумов
Сергей Витальевич Литвиненко (RU)
Сергей Витальевич Литвиненко
Original Assignee
Сергей Николаевич Разумов
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 Сергей Николаевич Разумов filed Critical Сергей Николаевич Разумов
Priority to RU2002107406/09A priority Critical patent/RU2293417C2/en
Priority to PCT/RU2003/000108 priority patent/WO2003081744A1/en
Priority to AU2003227395A priority patent/AU2003227395A1/en
Publication of RU2002107406A publication Critical patent/RU2002107406A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2293417C2 publication Critical patent/RU2293417C2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/338Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement
    • H02M3/3385Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement with automatic control of output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0077Plural converter units whose outputs are connected in series

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering, in particular, modes of operation of capacitor and accumulator batteries in autonomous direct current electric supply systems for stationary and mobile objects.
SUBSTANCE: in accordance for invention, introduced into device for powering load are control winding, which through additional rectifying channel is connected to control block, which is in turn connected to divider, connected to battery, while power circuits of control block are connected to part of battery, providing required level of power to control block, while in device as transformer reverse drive transformer is used with multi-winding throttle, primary winding of which is connected to key element, while output windings are connected through rectifiers to aligning cells.
EFFECT: increased reliability, decreased mass-dimensional characteristics and improved efficiency of device due to simplification of circuits of transformer and control block.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к режимам эксплуатации конденсаторных и аккумуляторных батарей в автономных системах электроснабжения постоянного тока стационарных и подвижных объектов.The invention relates to electrical engineering, in particular to operating modes of capacitor banks and storage batteries in autonomous DC power supply systems of stationary and mobile objects.

Проблема обеспечения длительного срока службы батарей, состоящих из последовательно соединенных конденсаторов с двойным электрическим слоем, является достаточно актуальной. Небольшие отличия в характеристиках отдельных конденсаторов (по емкости, токам утечки и т.д.) приводят в процессе эксплуатации батареи к значительному разбросу напряжений отдельных конденсаторов. При этом снижается уровень отдаваемой энергии батареи в нагрузку, происходит перезаряд и глубокий разряд отдельных конденсаторов, который может привести к переполюсовке их. Все это приводит в итоге к выходу из строя как отдельных конденсаторов, так и батареи целом.The problem of ensuring a long battery life, consisting of series-connected capacitors with a double electric layer, is quite relevant. Small differences in the characteristics of individual capacitors (in capacitance, leakage currents, etc.) lead to a significant variation in the voltage of individual capacitors during battery operation. This reduces the level of energy supplied to the battery load, there is a recharge and deep discharge of individual capacitors, which can lead to their polarity reversal. All this ultimately leads to the failure of both individual capacitors and the battery as a whole.

Для устранения влияния этих причин необходимо устройство, которое обеспечивает дифференциальную компенсацию токов утечки конденсаторов, выравнивает напряжения между всеми конденсаторами и осуществляет контроль их исправности.To eliminate the influence of these reasons, you need a device that provides differential compensation of leakage currents of capacitors, equalizes the voltage between all capacitors and monitors their health.

Одним из решений указанной проблемы является выравнивание (нивелирование) напряжений между отдельными конденсаторами с помощью шунтирования конденсаторов внешними резисторами, имеющими одинаковые сопротивления, величина которых меньше сопротивления изоляции (утечки) конденсаторов.One solution to this problem is to equalize (level) the voltages between the individual capacitors by shunting the capacitors with external resistors having the same resistance, the value of which is less than the insulation resistance (leakage) of the capacitors.

Однако данное техническое решение энергетически неэффективно, т.к. приводит к непроизводительным потерям энергии.However, this technical solution is energy inefficient, because leads to unproductive energy losses.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для питания нагрузки, содержащее источник напряжения для подзарядки батареи, блок контроля и батарею, состоящую из химических источников тока, соединенных между собой последовательно, и параллельно к ним подключенный через развязывающие диоды преобразователь, имеющий управляемый ключевой элемент, выравнивающих ячеек, каждая из ячеек содержит одну выходную обмотку преобразователя и выпрямитель, подключенные к соответствующему химическому источнику тока в батарее (а.с. СССР №1029327, кл. Н 02 J 7/34, 1983 г.).Closest to the proposed technical solution is a device for powering the load, containing a voltage source for recharging the battery, a control unit and a battery consisting of chemical current sources connected in series with each other and connected in parallel to them through decoupling diodes with a controlled key element, leveling cells, each of the cells contains one output winding of the converter and a rectifier connected to the corresponding chemical current source in baht pgg (AS USSR №1029327, cl. H 02 J 7/34, 1983 YG).

Входящий в состав устройства блок контроля измеряет напряжения на каждом из элементов и на батарее в целом, выделяет максимальное из напряжений на химических источников тока и формирует управляющий сигнал для ключевого элемента преобразователя.The control unit, which is part of the device, measures the voltages on each of the elements and on the battery as a whole, selects the maximum voltage from chemical current sources and generates a control signal for the key element of the converter.

Недостатками этого устройства являются:The disadvantages of this device are:

- низкий КПД,- low efficiency

- невысокая надежность работы,- low reliability

- ухудшенные массогабаритные показатели вследствие использования сложного блока контроля, алгоритм работы которого требует применения АЦП и микроконтроллера для измерения напряжений на каждом элементе и на батарее в целом, запоминания этих значений и выполнения математических преобразований.- deteriorated weight and size indicators due to the use of a complex control unit, the operation algorithm of which requires the use of an ADC and a microcontroller to measure the voltages on each element and on the battery as a whole, memorize these values and perform mathematical transformations.

Задачами, достигаемыми предлагаемым изобретением, являются повышение надежности, снижение массогабаритных показателей и улучшения кпд устройства за счет упрощения схем преобразователя и блока контроля.The objectives achieved by the invention are to increase reliability, reduce overall dimensions and improve the efficiency of the device by simplifying the converter circuit and the control unit.

Технический результат в предлагаемом изобретение достигают созданием устройства для питания нагрузки, содержащего источник напряжения для подзарядки батареи, блок контроля с цепью его питания, батарею, состоящую из химических источников тока, соединенных между собой последовательно, и подключенный параллельно к ним через развязывающие диоды преобразователь, имеющий управляемый ключевой элемент, выравнивающие ячейки, причем каждая из ячеек содержит одну выходную обмотку преобразователя и выпрямитель, подключенные к соответствующему химическому источнику тока в батарее, в который согласно изобретению введены контрольная обмотка, которая через дополнительный выпрямительный диод подключена к блоку контроля, который, в свою очередь, соединен с делителем, подключенным к батарее, а цепи питания блока контроля подключены к части батареи, обеспечивающей требуемый уровень питания блока контроля, причем в устройстве в качестве преобразователя используют обратноходовой преобразователь с многообмоточным дросселем, первичная обмотка которого подключена к ключевому элементу, а выходные обмотки через выпрямители к выравнивающим ячейкам.The technical result in the present invention is achieved by creating a device for supplying a load containing a voltage source for recharging the battery, a control unit with its power circuit, a battery consisting of chemical current sources connected in series and connected in parallel to them through decoupling diodes having controlled key element, alignment cells, each of the cells containing one output winding of the converter and a rectifier connected to the corresponding a chemical current source in the battery, into which, according to the invention, a control winding is inserted, which is connected via an additional rectifier diode to the control unit, which, in turn, is connected to a divider connected to the battery, and the power supply circuit of the control unit is connected to the part of the battery that provides the required the power level of the control unit, and in the device as a converter, a flyback converter with a multi-winding inductor is used, the primary winding of which is connected to the key element the one and the output windings through rectifiers to the equalizing cells.

Изобретение также характеризуется тем, что в него дополнительно введены конденсаторы, которые подключены параллельно выходам каждой выравнивающей ячейки, и светодиод с оптроном в блок контроля.The invention is also characterized in that capacitors are additionally introduced into it, which are connected in parallel with the outputs of each equalizing cell, and an LED with an optocoupler in the control unit.

Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков, в аналогичных конструкциях устройств для питания нагрузки, т.е. предлагаемое решение соответствует критерию «новизна».The conducted patent studies showed that technical solutions with the indicated set of essential features are not known in similar designs of devices for supplying the load, i.e. the proposed solution meets the criterion of "novelty."

При анализе известных аналогов и прототипа не обнаружено предложение с совокупностью существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, из чего следует, что для специалистов занимающихся устройствами для питания нагрузки, оно явным образом не следует из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».In the analysis of known analogues and prototype, no proposal was found with a combination of essential features set forth in the claims, which implies that for specialists involved in load power devices, it does not explicitly follow from the prior art and, therefore, meets the criteria of the invention “inventive step ".

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.We believe that the information set forth in the application materials is sufficient for the practical implementation of the invention.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием конструкции устройства для питания нагрузки чертежом, на котором представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для питания нагрузки.The essence of the invention is illustrated by the following description of the design of the device for supplying the load with a drawing, which shows a schematic diagram of the proposed device for supplying the load.

Устройство для питания нагрузки содержит первичный источник напряжения 1 для подзарядки батареи 2, состоящей из химических источников тока, например, конденсаторов с двойным электрическим слоем 3, соединенных между собой последовательно, и параллельно к ним подключенный через развязывающие диоды 4 и 5, обратноходовой преобразователь 6 с многообмоточным дросселем 7, выходные обмотки 8 которого через выпрямители 9 и конденсаторы фильтров 10 подключены к соответствующим конденсаторам 3 в батарее.The device for supplying the load contains a primary voltage source 1 for recharging the battery 2, consisting of chemical current sources, for example, capacitors with a double electric layer 3, connected to each other in series, and in parallel connected to them through decoupling diodes 4 and 5, a flyback converter 6 s multi-winding inductor 7, the output winding 8 of which is connected through rectifiers 9 and filter capacitors 10 to the corresponding capacitors 3 in the battery.

При этом обмотка положительной обратной связи 11 подключена к схеме управления силовым транзистором 12 обратноходового преобразователя 4, контрольная обмотка 13 через диод 14 подключена к блоку контроля 15, на который сигнал поступает с делителя 16, который подключен к батарее 2, положительная цепь питания 17 блока контроля 15 подключена к части батареи 2, светодиод 18 и оптрон 19 блока контроля 15 и конденсаторы 20.In this case, the positive feedback winding 11 is connected to the control circuit of the power transistor 12 of the flyback converter 4, the control winding 13 through the diode 14 is connected to the control unit 15, to which the signal comes from the divider 16, which is connected to the battery 2, the positive power circuit 17 of the control unit 15 is connected to the battery part 2, the LED 18 and the optocoupler 19 of the control unit 15 and the capacitors 20.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При отсутствии источника напряжения 1, питание обратноходового преобразователя 6 осуществляется от батареи 2.In the absence of a voltage source 1, the power of the flyback converter 6 is supplied from the battery 2.

Как известно, обратноходовой преобразователь имеет два цикла работы: на первом цикле силовой транзистор 12 преобразователя открыт, на первичную обмотку дросселя 7 подается напряжение батареи 2 (суммарное напряжение всех конденсаторов 3), под действием которого происходит линейное нарастание тока в первичной обмотке дросселя 7, в сердечнике и воздушном зазоре дросселя запасается электромагнитная энергия.As you know, the flyback converter has two cycles of operation: on the first cycle, the power transistor 12 of the converter is open, the voltage of battery 2 (the total voltage of all capacitors 3) is applied to the primary winding of the inductor 7, under which a linear increase in current occurs in the primary winding of the inductor 7, in The core and the air gap of the throttle store electromagnetic energy.

Эта энергия временно берется из всех конденсаторов 3, при этом доля отбираемой энергии для каждого конденсатора прямо пропорциональна напряжению на нем.This energy is temporarily taken from all capacitors 3, while the fraction of energy taken for each capacitor is directly proportional to the voltage on it.

Напряжение на обмотках дросселя в это время определяется напряжением батареи и коэффициентами трансформации между обмотками дросселя 7.The voltage on the inductor windings at this time is determined by the battery voltage and the transformation ratios between the inductor windings 7.

В это время выходные обмотки 8 и контрольная обмотка 13 отключены, т.к. к диодам 9 и 14 приложено обратное напряжение, а напряжение на обмотке положительной обратной связи 11 поддерживает силовой транзистор 12 в открытом состоянии.At this time, the output windings 8 and the control winding 13 are disconnected, because Reverse voltage is applied to the diodes 9 and 14, and the voltage across the positive feedback winding 11 maintains the power transistor 12 in the open state.

Время нахождения транзистора 12 в открытом состоянии определяется элементами преобразователя 6.The residence time of the transistor 12 in the open state is determined by the elements of the Converter 6.

На втором цикле, когда силовой транзистор 12 преобразователя 6 закрывают, происходит изменение полярности напряжений на всех обмотках дросселя 7, выходные обмотки 8 дросселя, которые имеют одинаковое число витков, становятся источниками тока и электромагнитная энергия, запасенная в дросселе, возвращается в конденсаторы 3 батареи 2.In the second cycle, when the power transistor 12 of the converter 6 is closed, the polarity of the voltage changes across all the windings of the inductor 7, the output windings 8 of the inductor, which have the same number of turns, become current sources and the electromagnetic energy stored in the inductor is returned to the capacitors 3 of the battery 2 .

Если напряжения на всех конденсаторах 3 одинаковые, то и токи выходных обмоток 8 тоже одинаковые. Происходит возврат энергии равномерно во все конденсаторы 3.If the voltages at all capacitors 3 are the same, then the currents of the output windings 8 are also the same. Energy returns uniformly to all capacitors 3.

Если отсутствует равенство напряжений на конденсаторах 3, то ток будет протекать только в выходной обмотке, которая подключена через диод к конденсатору с наименьшим напряжением. Напряжения на выходных обмотках в это время уже будут определяться не напряжением батареи, а напряжением на конденсаторе, который больше всех разряжен, произойдет ограничение напряжений на всех выходных обмотках дросселя из-за равенства числа витков в них.If there is no equal voltage across the capacitors 3, then the current will flow only in the output winding, which is connected through the diode to the capacitor with the lowest voltage. The voltage on the output windings at this time will not be determined by the voltage of the battery, but by the voltage on the capacitor, which is most discharged, there will be a limitation of the voltage on all output windings of the inductor due to the equality of the number of turns in them.

Происходит возврат энергии только в конденсатор с наименьшим напряжением. Напряжение на этом конденсаторе и, следовательно, на всех выходных обмотках дросселя увеличивается, наступает очередь возврата энергии уже в другие конденсаторы, которые раньше имели напряжение немного выше.Only energy is returned to the capacitor with the lowest voltage. The voltage on this capacitor and, therefore, on all output windings of the inductor increases, there comes a turn of energy return to other capacitors that previously had a voltage slightly higher.

Так происходит передача энергии от конденсаторов с большим напряжением к конденсаторам с меньшим напряжением, напряжения на конденсаторах выравниваются.This is how energy is transferred from capacitors with a higher voltage to capacitors with a lower voltage, the voltage across the capacitors is aligned.

Напряжение, которое снимают с контрольной обмотки 13 диодом 14, пропорционально напряжению на конденсаторе, который больше всех разряжен. Это напряжение поступает на блок контроля 15, где сравнивается со средним напряжением батареи, которое поступает также на блок контроля 15 с делителя 16.The voltage that is removed from the control winding 13 by the diode 14 is proportional to the voltage on the capacitor, which is most discharged. This voltage is supplied to the control unit 15, where it is compared with the average battery voltage, which is also supplied to the control unit 15 with the divider 16.

Если напряжение, снимаемое с контрольной обмотки 13, меньше предельно допустимого значения для конденсаторов 3, то происходит срабатывание компаратора (не показан) и блок контроля 15 выдает сигналы о неисправности одного из конденсаторов батареи 2, визуальный с помощью светодиода 20 и телеметрический - оптроном 19.If the voltage taken from the control winding 13 is less than the maximum permissible value for capacitors 3, then a comparator (not shown) is triggered and the control unit 15 gives signals about the malfunction of one of the capacitors of the battery 2, visual using the LED 20 and telemetry - optocoupler 19.

Для уменьшения тока потребления от батареи, состоящей из большого количества конденсаторов, питание блока контроля 15 подключено к части батареи 2.To reduce the current consumption from the battery, consisting of a large number of capacitors, the power of the control unit 15 is connected to part of the battery 2.

При наличии источника напряжения 1 устройство работает следующим образом.In the presence of a voltage source 1, the device operates as follows.

Если напряжение батареи меньше напряжения источника 1, то питание первичной обмотки обратноходового преобразователя 6 осуществляют от источника напряжения 1.If the battery voltage is less than the voltage of source 1, then the primary winding of the flyback converter 6 is supplied from voltage source 1.

На первом цикле работы преобразователя 6 электромагнитная энергия, которая запасается в сердечнике и воздушном зазоре дросселя, берется из источника 1.In the first cycle of the Converter 6, the electromagnetic energy that is stored in the core and in the air gap of the inductor is taken from source 1.

На втором цикле запасенная электромагнитная энергия дросселя 7 передается в конденсаторы 3 батареи 2, происходит выравнивание напряжений на конденсаторах и последующее повышение этих напряжений до номинального уровня.In the second cycle, the stored electromagnetic energy of the inductor 7 is transferred to the capacitors 3 of the battery 2, the voltage across the capacitors is equalized and the voltage increases to the nominal level.

Как только напряжение батареи достигнет или станет больше напряжения источника 1, откроется диод 5 и питание первичной обмотки обратноходового преобразователя 6 будет осуществляться от конденсаторов батареи, а источник 1 отключится. В установившемся режиме ток потребления от источника 1 определяется мощностью токов утечек всех конденсаторов 3 и потерями в блоке контроля 15, делителе 16 и преобразователе 6.As soon as the battery voltage reaches or becomes greater than the voltage of source 1, the diode 5 opens and the primary winding of the flyback converter 6 is powered by the battery capacitors, and the source 1 is turned off. In the steady state, the current consumption from the source 1 is determined by the power of the leakage currents of all capacitors 3 and losses in the control unit 15, divider 16 and converter 6.

Контроль исправности конденсаторов 3 можно осуществлять также путем измерения тока потребления от источника напряжения 1, когда конденсаторы зарядятся до номинального напряжения.The health monitoring of capacitors 3 can also be carried out by measuring the current consumption from the voltage source 1, when the capacitors are charged to the rated voltage.

Процесс выравнивания напряжений на конденсаторах возможен, если мощность преобразователя 6 превышает мощность токов утечек всех конденсаторов 3 батареи 2. Мощность преобразователя определяется индуктивностью первичной обмотки дросселя, соотношением между первичной обмоткой дросселя вторичными обмотками, частотой преобразования и напряжением батареи.The process of equalizing the voltage across the capacitors is possible if the power of the converter 6 exceeds the power of the leakage currents of all the capacitors 3 of the battery 2. The power of the converter is determined by the inductance of the primary winding of the inductor, the ratio between the primary winding of the inductor by the secondary windings, the conversion frequency and the voltage of the battery.

В установившемся режиме, когда через выходные обмотки 8 и диоды 9 протекают только токи утечек конденсаторов 3, точность выравнивания напряжений на конденсаторах определяется только разбросом падений напряжений на диодах 9. Для диодов Шоттки эта величина не превышает ±20 мВ.In the steady state, when only leakage currents of capacitors 3 flow through the output windings 8 and diodes 9, the accuracy of voltage equalization on the capacitors is determined only by the spread of voltage drops across the diodes 9. For Schottky diodes, this value does not exceed ± 20 mV.

Для уменьшения индуктивности рассеяния и увеличения связи между обмотками дроссель изготавливается путем параллельной намотки (одним жгутом) всех обмоток на сердечник дросселя. Количество витков первичной обмотки обычно в 3...5 раз больше числа витков выходной обмотки.To reduce the leakage inductance and increase the connection between the windings, the inductor is made by parallel winding (with one bundle) of all windings on the inductor core. The number of turns of the primary winding is usually 3 ... 5 times the number of turns of the output winding.

Предлагаемая конструкция позволяет совместное использование двух и более устройств для выравнивания напряжений в батарее, в которой количество конденсаторов превышает количество выравнивающих ячеек в одном устройстве, но меньше, чем в двух и более. Для сохранения эффекта выравнивания необходимо, чтобы один или более конденсаторов батареи были общими для двух соседних устройств выравнивания.The proposed design allows the joint use of two or more devices for balancing the voltage in the battery, in which the number of capacitors exceeds the number of equalizing cells in one device, but less than two or more. To maintain the equalization effect, it is necessary that one or more battery capacitors be common to two adjacent equalization devices.

Предлагаемое техническое решение позволяет устранить указанные недостатки известных устройств, а именно:The proposed technical solution allows to eliminate these disadvantages of the known devices, namely:

- упростить схемы преобразователя и блока контроля;- simplify the circuit of the converter and the control unit;

- уменьшить себестоимость устройства;- reduce the cost of the device;

- повысить кпд и надежность работы;- improve efficiency and reliability;

- улучшить массогабаритные показатели;- improve overall dimensions;

- снять ограничения на количество конденсаторов в батарее.- remove restrictions on the number of capacitors in the battery.

В настоящее время натурные и лабораторные испытания устройств подтвердили изложенные выше соображения и достоинства предлагаемых технических решений по сравнению с известными решениями.At present, field and laboratory tests of the devices have confirmed the above considerations and advantages of the proposed technical solutions in comparison with the known solutions.

Claims (2)

1. Устройство для питания нагрузки, содержащее источник напряжения для подзарядки батареи, блок контроля с цепью его питания, батарею, состоящую из химических источников тока, соединенных между собой последовательно, и подключенный параллельно к ним через развязывающие диоды преобразователь, имеющий управляемый ключевой элемент, выравнивающие ячейки, причем каждая из ячеек содержит одну выходную обмотку преобразователя и выпрямитель, подключенные к соответствующему химическому источнику тока в батарее, отличающееся тем, что в него введены контрольная обмотка, которая через дополнительный выпрямительный диод подключена к блоку контроля, который, в свою очередь, соединен с делителем, подключенным к батарее, а цепи питания блока контроля подключены к части батареи, обеспечивающей требуемый уровень питания блока контроля, причем в устройстве в качестве преобразователя используют обратноходовой преобразователь с многообмоточным дросселем, первичная обмотка которого подключена к ключевому элементу, а выходные обмотки через выпрямители к выравнивающим ячейкам.1. A device for supplying a load, comprising a voltage source for recharging the battery, a control unit with its power circuit, a battery consisting of chemical current sources connected in series and connected in parallel to them through decoupling diodes, having a controllable key element aligning cells, each cell containing one output winding of the converter and a rectifier connected to the corresponding chemical current source in the battery, characterized in that given a control winding, which is connected through an additional rectifier diode to the control unit, which, in turn, is connected to a divider connected to the battery, and the power supply circuit of the control unit is connected to the part of the battery that provides the required power level of the control unit, and in the device as the converter uses a flyback converter with a multi-winding inductor, the primary winding of which is connected to the key element, and the output windings through rectifiers to the equalizing cells. 2. Устройство для питания нагрузки по п.1, отличающееся тем, что в него дополнительно введены конденсаторы, которые подключены параллельно выходам каждой выравнивающей ячейки, и светодиод с оптроном в блок контроля.2. The device for supplying the load according to claim 1, characterized in that capacitors are additionally introduced into it, which are connected in parallel with the outputs of each equalizing cell, and an LED with an optocoupler in the control unit.
RU2002107406/09A 2002-03-26 2002-03-26 Device for powering load RU2293417C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002107406/09A RU2293417C2 (en) 2002-03-26 2002-03-26 Device for powering load
PCT/RU2003/000108 WO2003081744A1 (en) 2002-03-26 2003-03-24 Device for powering a load
AU2003227395A AU2003227395A1 (en) 2002-03-26 2003-03-24 Device for powering a load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002107406/09A RU2293417C2 (en) 2002-03-26 2002-03-26 Device for powering load

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002107406A RU2002107406A (en) 2003-09-20
RU2293417C2 true RU2293417C2 (en) 2007-02-10

Family

ID=28450216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002107406/09A RU2293417C2 (en) 2002-03-26 2002-03-26 Device for powering load

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003227395A1 (en)
RU (1) RU2293417C2 (en)
WO (1) WO2003081744A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471276C2 (en) * 2008-01-14 2012-12-27 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Method to charge lithium-ion accumulator element and hybrid vehicle
WO2014196899A1 (en) * 2013-06-03 2014-12-11 Общество С Ограниченной Ответственностью "Системы Управления Хранением Энергии" Systems for managing energy storage

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079303A (en) * 1976-07-28 1978-03-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Charging system and method for multicell storage batteries
SU1029327A1 (en) * 1981-09-04 1983-07-15 Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева Device for energizing load
SU1365243A1 (en) * 1985-12-30 1988-01-07 Отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики Arrangement for d.c.supply of load
SU1591136A2 (en) * 1988-10-17 1990-09-07 Ch Polt I Device for charging storage battery
US5206578A (en) * 1991-10-15 1993-04-27 Norvik Technologies Inc. Monitoring system for batteries during charge and discharge
US5254930A (en) * 1992-06-10 1993-10-19 Digital Equipment Corporation Fault detector for a plurality of batteries in battery backup systems
DE4225746A1 (en) * 1992-08-04 1994-02-10 Hagen Batterie Ag Circuit device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471276C2 (en) * 2008-01-14 2012-12-27 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Method to charge lithium-ion accumulator element and hybrid vehicle
WO2014196899A1 (en) * 2013-06-03 2014-12-11 Общество С Ограниченной Ответственностью "Системы Управления Хранением Энергии" Systems for managing energy storage

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003227395A1 (en) 2003-10-08
WO2003081744A1 (en) 2003-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI221695B (en) Uninterruptible power system
CN102792548B (en) Charge equalization system for batteries
KR102113936B1 (en) Methods, circuits and devices for energy management of tribological nanogenerators
TWI801442B (en) Merged voltage-divider forward converter
CN103069682A (en) Balancing system for power battery and corresponding load balancing method
CN103219877A (en) Capacitor discharging circuit and converter
CN102823104A (en) Charge equalization system for batteries
Moghaddam et al. Multi-winding equalization technique for lithium ion batteries for electrical vehicles
Shreelekha et al. Multiport isolated bidirectional DC-DC converter interfacing battery and supercapacitor for hybrid energy storage application
Xu et al. A bidirectional integrated equalizer based on the sepic–zeta converter for hybrid energy storage system
Guidi et al. An interface converter with reduced VA ratings for battery-supercapacitor mixed systems
CN113547945B (en) Battery charging device and method with voltage equalizing function based on immittance network
ARNAUDOV et al. Modelling and research of synchrounous converter for active balansing system
Ketzer et al. Evaluating circuit topologies for battery charge equalization
RU2293417C2 (en) Device for powering load
WO2013031934A1 (en) Interconnected power system
Bodnar et al. A 250W/30A fast charger for ultracapacitors with direct mains connection
Yu et al. An ultra-low input voltage DC-DC boost converter for micro-energy harvesting system
Manjunath et al. A two-stage module based cell-to-cell active balancing circuit for series connected lithium-ion battery packs
Shylla et al. Comparative Analysis and Evaluation of the Different Active Cell Balancing Topologies in Lithium Ions Batteries
Jiang et al. Balanced supercapacitor energy storage module based on multifunctional ISOS converter
Ye et al. Hybrid energy storage system and associated converters examination for DC distribution
WO2021130464A1 (en) Power supply unit
Reema et al. A novel coupled inductor based active balancing technique for ultracapacitors
Zeltser et al. Hybrid Energy Storage System with Power Surge Capabilities Utilizing Six-Port Converter for Cell Management

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20100610

PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20100720

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210327