RU2329582C2 - Method of accumulators charge with their grouping in system by principle of capacities division - Google Patents

Method of accumulators charge with their grouping in system by principle of capacities division Download PDF

Info

Publication number
RU2329582C2
RU2329582C2 RU2006124956/09A RU2006124956A RU2329582C2 RU 2329582 C2 RU2329582 C2 RU 2329582C2 RU 2006124956/09 A RU2006124956/09 A RU 2006124956/09A RU 2006124956 A RU2006124956 A RU 2006124956A RU 2329582 C2 RU2329582 C2 RU 2329582C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
batteries
charging
groups
accumulators
capacities
Prior art date
Application number
RU2006124956/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006124956A (en
Inventor
Александр Михайлович Кривицкий (RU)
Александр Михайлович Кривицкий
Original Assignee
ФГУП "Северное проектно-конструкторское бюро"
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 ФГУП "Северное проектно-конструкторское бюро" filed Critical ФГУП "Северное проектно-конструкторское бюро"
Priority to RU2006124956/09A priority Critical patent/RU2329582C2/en
Publication of RU2006124956A publication Critical patent/RU2006124956A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2329582C2 publication Critical patent/RU2329582C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: method of accumulators charge with their grouping in the system by principle of capacities division is characterised by the fact that accumulators are divided into groups that include single-type and close in value of their measured capacity accumulators, with equal number of serially connected accumulators in different groups. Groups are charges simultaneously and in parallel, from the same source that generates charging current, which is determined as sum of currents that are dependent on measured capacity of accumulators in groups.
EFFECT: increase of charging process efficiency by more than 10-15%.
2 dwg

Description

Изобретение используется в электротехнике для зарядки аккумуляторов и батарей от зарядного устройства в составе схемы зарядной сети вида 362614. При этом аккумуляторы компонуют в систему по принципу разделения емкостей и заряжают токами, соответствующими измеренной емкости аккумуляторов, а систему в целом суммой этих токов. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности зарядного процесса, повышение эффективности использования зарядной сети за счет повышения коэффициента загрузки зарядного устройства по мощности и за счет повышения процента одновременности зарядки батарей, обслуживаемых данным зарядным устройством.The invention is used in electrical engineering for charging accumulators and batteries from a charger as part of a charging network of the type 362614. In this case, the batteries are assembled into a system according to the principle of separation of capacities and charged with currents corresponding to the measured battery capacity, and the system as a whole is the sum of these currents. The technical result of the invention is to increase the efficiency of the charging process, increasing the efficiency of using the charging network by increasing the load factor of the charger in terms of power and by increasing the percentage of simultaneity in charging the batteries served by this charger.

Изобретение относится к электротехнике, способам зарядки аккумуляторных батарей.The invention relates to electrical engineering, methods for charging batteries.

В практике эксплуатации зарядных сетей однотипные аккумуляторы и батареи заряжают группами, от стандартных выпрямительных агрегатов, которые поддерживают установленный ток со стабильностью ±10%, например ВАКЗ-1-40.In the practice of operating charging networks, the same type of batteries and batteries are charged in groups from standard rectifier units that maintain a set current with stability of ± 10%, for example, VAKZ-1-40.

Обслуживаемые аккумуляторы согласно их техническому описанию и инструкции по эксплуатации, например никель-кадмиевые [Аккумуляторы и батареи аккумуляторные щелочные никель-кадмиевые и никель-железные. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 0.358.011ТО1], могут отличаться по средней емкости на 20% и более.Maintenance-free batteries according to their technical description and operating instructions, for example, nickel-cadmium [Batteries and batteries, alkaline nickel-cadmium and nickel-iron. Technical description and operating instructions 0.358.011TO1], may differ in average capacity by 20% or more.

Известны способы и устройства, позволяющие повысить энергетическую эффективность и надежность зарядного процесса с указанным разбросом параметров обслуживаемых аккумуляторов, при зарядке групп аккумуляторных батарей.Known methods and devices to improve energy efficiency and reliability of the charging process with the specified variation in the parameters of the batteries being serviced when charging groups of batteries.

Одним из решений [Патент Российской Федерации RU 2156533, 29.04.1999] является нивелирование разбаланса напряжений на соединенных между собой ячейках аккумуляторных батарей или батареях; причем энергия разбаланса перераспределяется с помощью одного трансформатора между всеми ячейками или батареями. Точность нивелирования напряжений между ячейками зависит от идентичности параметров цепей выравнивания. Число последовательно соединенных элементов может достигать 30.One of the solutions [Russian Federation Patent RU 2156533, 04/29/1999] is the leveling of the voltage imbalance on interconnected battery cells or batteries; moreover, the energy of imbalance is redistributed using one transformer between all cells or batteries. The accuracy of voltage leveling between cells depends on the identity of the parameters of the alignment circuits. The number of series-connected elements can reach 30.

Недостатками способа являются зависимость энергетической эффективности зарядного процесса от разброса исходных параметров заряжаемых аккумуляторов и влияние собственных нелинейностей элементов цепи выравнивания (трансформатор, диод, конденсатор) на зарядный ток, соответствующий нелинейности «нормального режима» аккумуляторов [Аккумуляторы и батареи аккумуляторные щелочные никель-кадмиевые и никель-железные. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 0.358.011ТО]. В качестве прототипа выбрана система [Патент Российской Федерации RU 2134477, 26.12.1996] автоматизированной зарядки большого количества аккумуляторных батарей, содержащая М модулей с источниками питания; N распределительно-коммутационных блоков, число которых зависит от общего числа зарядных ячеек; L зарядно-разрядных каналов с функцией зарядного устройства, включающих в себя зарядную ячейку с находящимся в ней подключенным аккумулятором. Модули объединены общей магистралью адресов и данных с головной ЭВМ, оснащенной специальным программным обеспечением, осуществляющим автоматический контроль и управление процессом зарядки/разрядки аккумуляторных батарей путем анализа их измеренных электрических характеристик (ток и напряжение), принятие решений об изменении режима зарядка/разрядка и подачу команд об изменении режима, а также представление полученных данных в удобном для пользователя виде.The disadvantages of the method are the dependence of the energy efficiency of the charging process on the spread of the initial parameters of the rechargeable batteries and the influence of the intrinsic nonlinearities of the elements of the equalization circuit (transformer, diode, capacitor) on the charging current corresponding to the nonlinearity of the "normal mode" of the batteries [Batteries and batteries alkaline nickel-cadmium and nickel - iron. Technical description and operating instructions 0.358.011TO]. As a prototype, the system [Russian Federation Patent RU 2134477, 12/26/1996] for the automated charging of a large number of rechargeable batteries containing M modules with power sources was selected; N distribution and switching units, the number of which depends on the total number of charging cells; L charge-discharge channels with the function of a charger, including a charging cell with a connected battery in it. The modules are combined by a common highway of addresses and data from the host computer, equipped with special software that automatically monitors and controls the process of charging / discharging batteries by analyzing their measured electrical characteristics (current and voltage), making decisions about changing the charging / discharging mode and issuing commands about changing the mode, as well as presenting the received data in a user-friendly form.

Такая зарядная система сложна и громоздка. Зарядный процесс в ней неэффективен из-за большого числа элементов зарядного устройства, включенных в цепь зарядного тока отдельного аккумулятора или батареи, а управляющая программа не измеряет и не анализирует реальную емкость аккумулятора в качестве его электрохимической характеристики.Such a charging system is complex and cumbersome. The charging process in it is inefficient due to the large number of charger elements included in the charging current circuit of an individual battery or battery, and the control program does not measure or analyze the actual battery capacity as its electrochemical characteristic.

Задачей, решаемой предлагаемым способом, является поддержание электрических характеристик и надежности аккумуляторов и батарей, заряжаемых группами и могущих иметь отличающиеся (до 20% и более) значения измеренной электрической емкости.The problem solved by the proposed method is to maintain the electrical characteristics and reliability of rechargeable batteries and batteries charged by groups and which may have different (up to 20% or more) values of the measured electric capacity.

Поставленная задача решается путем компоновки заряжаемых аккумуляторов и батарей в систему по принципу разделения емкостей. Для этого заряжаемые аккумуляторы или батареи разделяются на группы, включающие в себя однотипные и близкие по значению их измеренной емкости аккумуляторы или батареи; с равным числом последовательно соединенных аккумуляторов в разных группах. Зарядка групп аккумуляторов производится одновременно и параллельно, как системы, от одного источника или зарядного устройства, формирующего системный зарядный ток, определяемый как сумма токов в группах. Ток в группе определяется как зависимый от измеренной емкости аккумуляторов в группе.The problem is solved by arranging rechargeable batteries and batteries in a system according to the principle of separation of capacities. For this, rechargeable batteries or batteries are divided into groups that include batteries or batteries of the same type and similar in value to their measured capacity; with an equal number of series-connected batteries in different groups. Charging groups of batteries is carried out simultaneously and in parallel, as a system, from a single source or charger, forming a system charging current, defined as the sum of the currents in the groups. The current in the group is defined as dependent on the measured capacity of the batteries in the group.

Компоновка аккумуляторов в систему по принципу разделения емкостей позволяет использовать перераспределение системного тока между группами аккумуляторов для выравнивания напряжения в группах, а перераспределение напряжений внутри групп для выравнивания процесса по времени, к его завершению.The layout of the batteries in the system according to the principle of separation of capacities allows you to use the redistribution of the system current between groups of batteries to equalize the voltage in the groups, and the redistribution of voltages within the groups to align the process in time, to its completion.

Использование предлагаемого способа повышает эффективность зарядного процесса, что выражается в возможности:Using the proposed method improves the efficiency of the charging process, which is expressed in the possibility of:

- уменьшения на величину до 10% разбаланса напряжений на последовательно включенных аккумуляторах за счет сокращения их разноемкости;- reduction by up to 10% of the voltage imbalance on the series-connected batteries by reducing their diversity;

- включать в одну из групп системы близкие по емкости аккумуляторы одного типа, а в другую группу - близкие по емкости аккумуляторы другого типа, при условии принадлежности всех одновременно заряжаемых аккумуляторов одной и той же электрохимической системе;- include batteries of one type close in capacity in one group of the system, and batteries of another type close in capacity in another group, provided that all simultaneously charged batteries belong to the same electrochemical system;

- упростить определение конца зарядки системы аккумуляторов, критериями которого являются достижение на системе определенного порогового напряжения и минимум перераспределения тока между группами;- to simplify the determination of the end of charging of the battery system, the criteria of which are the achievement of a certain threshold voltage on the system and a minimum of current redistribution between groups;

- снижения вероятности недозарядки, перезарядки и превышения температуры аккумуляторов за счет перераспределения зарядных токов и напряжений в системе.- reduce the likelihood of undercharging, recharging, and exceeding the temperature of the batteries due to the redistribution of charging currents and voltages in the system.

Способ повышает эффективность использования зарядной сети за счет повышения коэффициента загрузки зарядного устройства по мощности и процента одновременности зарядки батарей, обслуживаемых данным зарядным устройством.The method improves the efficiency of using the charging network by increasing the load factor of the charger in terms of power and the percentage of simultaneity in charging the batteries served by this charger.

На фиг.1 приведена, для примера, характеристика нормального режима 1 никель-кадмиевого аккумулятора, заряжаемого током соответствующим его номинальной емкости, в течение 6 часов [Аккумуляторы и батареи аккумуляторные щелочные никель-кадмиевые и никель-железные. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 0.358.011ТО]. Для данного способа зарядки аккумуляторов принято допущение, что зарядка аккумулятора, имеющего пониженную емкость, пропорционально сниженным (относительно номинального) зарядным током, является нормальным режимом для этого аккумулятора. Семейства характеристик 2, 3 отражают протекание процессов перераспределения тока и напряжения в заряжаемой системе аккумуляторов.Figure 1 shows, for example, the characteristic of the normal mode 1 of the Nickel-cadmium battery, charged by a current corresponding to its nominal capacity, for 6 hours [Batteries and batteries alkaline nickel-cadmium and nickel-iron. Technical description and operating instructions 0.358.011TO]. For this method of charging batteries, it is assumed that charging a battery having a reduced capacity, proportionally reduced (relative to rated) charging current, is the normal mode for this battery. Families of characteristics 2, 3 reflect the processes of redistribution of current and voltage in a rechargeable battery system.

На фиг.2 показана в общем виде схема зарядки аккумуляторов способом их компоновки в систему по принципу разделения емкостей. Процесс компоновки в систему СЗЯ (8) аккумуляторов или батарей, которые подключены к коммутируемым зарядным ячейкам, осуществляется автоматически ЭВМ (1) или вручную оператором (2), с помощью компонующего коммутационного устройства ККУ (4). Процесс зарядки системы аккумуляторов от зарядного устройства ЗУ (3) контролируется автоматически или оператором. В состав зарядного устройства включено устройство УИРЗК (6) с элементами измерения, регулирования и защиты для групп аккумуляторов заряжаемой системы, включенных в соответствующие каналы К (7). Источник зарядного тока ИЗТ (5) формирует ток в системе.Figure 2 shows in general terms a diagram of the charging of batteries by the method of their arrangement in a system according to the principle of separation of capacities. The process of assembling accumulators or batteries, which are connected to switched charging cells, into the NW system (8) is carried out automatically by a computer (1) or manually by an operator (2), using the KKU component switching device (4). The process of charging the battery system from the charger charger (3) is controlled automatically or by the operator. The charger includes a device UIRZK (6) with elements of measurement, regulation and protection for groups of batteries of the charging system included in the corresponding channels K (7). The charging current source IZT (5) generates current in the system.

Предлагаемый способ зарядки системы аккумуляторов осуществляется следующим образом.The proposed method of charging the battery system is as follows.

1.Компоновка и зарядка1. Layout and charging

Процессы компоновки (ККУ) системы (СЗЯ) аккумуляторов по группам (К) из общего числа заряжаемых аккумуляторов и их зарядки (ЗУ) могут осуществляться автоматически с помощью средств вычислительной техники по специально разработанной программе (ЭВМ), учитывающей потерю емкости и степень заряженности аккумулятора. Для этого аккумуляторы или батареи должны быть подключены к персонифицированным ячейкам ККУ.The processes of assembling (CCM) of a system (CLC) of batteries in groups (C) of the total number of rechargeable batteries and their charging (memory) can be carried out automatically using computer technology using a specially developed program (computer) that takes into account the loss of capacity and the degree of charge of the battery. To do this, batteries or batteries must be connected to personalized cells KKU.

Компоновка и зарядка могут быть произведены вручную, оператором, по данным журнала регистрации состояния аккумуляторов, результатам проведения КТЦ и показаниям приборов УИРЗК.The layout and charging can be done manually, by the operator, according to the data of the battery status register, the results of the CTC and the readings of the UIRZK devices.

2. Определение тока и времени зарядки2. Determination of current and charging time

Значение зарядного тока для групп может быть определено по эмпирическим формулам, например по формулеThe value of the charging current for groups can be determined by empirical formulas, for example, by the formula

iзгизминд,i zg = C ISM / T ind ,

где iзг - определяемый зарядный ток в группе;where i zg is the determined charging current in the group;

Сизм - сумма измеренных значений емкости всех аккумуляторов в группе;With ISM - the sum of the measured values of the capacity of all the batteries in the group;

Тинд - сумма индивидуальных значений времени зарядки аккумуляторов, которое отсчитывается для каждого аккумулятора по нормальной характеристики (фиг.1) от точки начального напряжения до точки конца зарядки.T ind - the sum of the individual values of the battery charging time, which is calculated for each battery according to the normal characteristics (figure 1) from the point of initial voltage to the point of the end of charging.

Определение момента конца зарядки по пороговому напряжению облегчается максимальным схождением семейств характеристик режимов, близких нормальному (см. фиг.1).The determination of the end moment of charging by the threshold voltage is facilitated by the maximum convergence of the families of characteristics of the modes close to normal (see Fig. 1).

3. Источник и зарядное устройство3. Source and charger

Источником в зарядном устройстве может служить кремниевый выпрямительный агрегат, например ВАКЗ-1-40, поддерживающий заданный ток в непрерывном режиме.A silicon rectifier unit, for example, VAKZ-1-40, supporting a given current in a continuous mode, can serve as a source in the charger.

Для зарядки системы аккумуляторов может быть использовано импульсное зарядное устройство, например автоматическое зарядное устройство серии RLEC фирмы «Michael Riedel», когда эффективность процесса зарядки может быть повышена за счет сканирования состояния системы дифференцированных по емкости аккумуляторов.To charge the battery system, a pulse charger can be used, for example, an automatic charger of the RLEC series by Michael Riedel, when the efficiency of the charging process can be improved by scanning the status of the system of batteries differentiated by capacity.

В результате применения предлагаемого способа повышается эффективность процесса зарядки более чем на 10÷15%. Эффективность эксплуатации существующих зарядных сетей в некоторых случаях может повыситься на 30% и более.The application of the proposed method increases the efficiency of the charging process by more than 10 ÷ 15%. The operational efficiency of existing charging networks in some cases can increase by 30% or more.

Claims (1)

Способ зарядки аккумуляторов с компоновкой их в систему по принципу разделения емкостей, при котором аккумуляторы или батареи разделяют на группы, включающие в себя однотипные и близкие по значению их измеренной емкости аккумуляторы или батареи, с равным числом последовательно соединенных аккумуляторов в разных группах, и заряжают группы аккумуляторов одновременно и параллельно, как систему, от одного источника или зарядного устройства, формирующего системный зарядный ток, определяемый как сумма токов, зависимых от измеренной емкости аккумуляторов в группах.A method of charging batteries with their arrangement in a system according to the principle of separation of capacities, in which the batteries or batteries are divided into groups, which include batteries of the same type and similar in value to their measured capacity, with an equal number of batteries connected in series in different groups, and charge the groups batteries simultaneously and in parallel, as a system, from a single source or charger, forming a system charging current, defined as the sum of currents depending on the measured capacity batteries in groups.
RU2006124956/09A 2006-07-11 2006-07-11 Method of accumulators charge with their grouping in system by principle of capacities division RU2329582C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124956/09A RU2329582C2 (en) 2006-07-11 2006-07-11 Method of accumulators charge with their grouping in system by principle of capacities division

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124956/09A RU2329582C2 (en) 2006-07-11 2006-07-11 Method of accumulators charge with their grouping in system by principle of capacities division

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006124956A RU2006124956A (en) 2008-01-27
RU2329582C2 true RU2329582C2 (en) 2008-07-20

Family

ID=39109315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006124956/09A RU2329582C2 (en) 2006-07-11 2006-07-11 Method of accumulators charge with their grouping in system by principle of capacities division

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2329582C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490769C1 (en) * 2012-02-10 2013-08-20 Общество с ограниченной ответственностью НПФ "Арс Терм" Battery system
RU2504887C2 (en) * 2008-09-05 2014-01-20 Макита Корпорейшн System equipped with microcomputer and battery pack for power tool
RU2600313C1 (en) * 2012-11-09 2016-10-20 Нек Корпорейшн Device for controlling battery, energy accumulating device, energy accumulating method and program

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504887C2 (en) * 2008-09-05 2014-01-20 Макита Корпорейшн System equipped with microcomputer and battery pack for power tool
RU2490769C1 (en) * 2012-02-10 2013-08-20 Общество с ограниченной ответственностью НПФ "Арс Терм" Battery system
RU2600313C1 (en) * 2012-11-09 2016-10-20 Нек Корпорейшн Device for controlling battery, energy accumulating device, energy accumulating method and program
US9735596B2 (en) 2012-11-09 2017-08-15 Nec Corporation Battery control device, power storage device, power storage method, and program

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006124956A (en) 2008-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2706646B1 (en) Cell balancing system
US9088164B2 (en) Battery system, controlling method of the same, and power storage system including the battery pack
US9118191B2 (en) Cell balancing method, cell balancing device, and energy storage system including the cell balancing device
US11811247B2 (en) Method and system for dual equilibrium battery and battery pack performance management
CN110048487B (en) Control method and system for battery charging and discharging
KR101470735B1 (en) Apparatus and Method with an active balancing control circuit and an active balancing algorithm for charging and discharging the series connected secondary batteries
US20130187465A1 (en) Power management system
EP4068556A1 (en) Parallel charging and discharging management system for multiple batteries
EP2629388A1 (en) Power management system
CN103166277A (en) Method of controlling the power status of a battery pack and related smart battery device
CN101816110A (en) Circuit arrangement with multiple batteries
KR20140128468A (en) Apparatus and method for battery balancing
US20130134943A1 (en) Method for balancing the voltages of electrochemical cells connected in several parallel branches
CN115101840B (en) Battery system and battery pack connection state identification method
Vitols Efficiency of LiFePO4 battery and charger with passive balancing
KR101614046B1 (en) Apparatus for managing battery system
CN116545080A (en) Battery charging control method, control device, energy storage system and storage medium
RU2329582C2 (en) Method of accumulators charge with their grouping in system by principle of capacities division
KR20140029017A (en) Secondary battery
CN109995146A (en) The control method of energy-storage system
CN108574326B (en) Discharge control method for parallel battery pack
KR102008518B1 (en) Charging system for multi-cell
EP3665758A1 (en) System and method for balancing state of charge of battery
CN211556939U (en) Balance protection circuit for battery pack
CN107306040B (en) Control method for equalizing charge of battery

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20100525