RU2470314C1 - Method of automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation - Google Patents
Method of automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2470314C1 RU2470314C1 RU2011116816/28A RU2011116816A RU2470314C1 RU 2470314 C1 RU2470314 C1 RU 2470314C1 RU 2011116816/28 A RU2011116816/28 A RU 2011116816/28A RU 2011116816 A RU2011116816 A RU 2011116816A RU 2470314 C1 RU2470314 C1 RU 2470314C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- battery
- input
- output
- batteries
- Prior art date
Links
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния широкого класса аккумуляторных батарей, состоящих из n последовательно включенных элементов, и в первую очередь Li-ion аккумуляторов, применяемых в системах автономного электроснабжения на транспортных средствах, характерной особенность которых является необходимость минимизации их массогабаритных показателей.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to monitor the condition of a wide class of rechargeable batteries, consisting of n series-connected cells, and in particular Li-ion batteries, used in autonomous power supply systems on vehicles, a characteristic feature of which is the need to minimize their overall dimensions indicators.
Особенность применения Li-ion аккумулятора сводится к тому, что [1, 2, 3]:The peculiarity of using a Li-ion battery is that [1, 2, 3]:
1. Разряд Li-ion аккумулятора ниже 3 B (примерно до 2.2 B) (данный порог варьируется в пределах 0,5 B в зависимости от химического состава и геометрической формы аккумулятора) приводит к необратимым химическим процессам внутри аккумулятора, что делает его непригодным для дальнейшего использования. При разряде Li-ion аккумулятора нужно контролировать его напряжение и силу тока в цепи.1. The discharge of a Li-ion battery below 3 V (up to about 2.2 V) (this threshold varies within 0.5 V depending on the chemical composition and geometric shape of the battery) leads to irreversible chemical processes inside the battery, which makes it unsuitable for further use. When discharging a Li-ion battery, it is necessary to control its voltage and current in the circuit.
2. Li-ion аккумуляторы имеют низкую устойчивость к перезаряду. На отрицательном электроде на поверхности углеродной матрицы при значительном перезаряде становится возможным осаждение металлического лития, обладающего большой реакционной способностью к электролиту, а на катоде начинается активное выделение кислорода. Возникает угроза теплового разгона, повышения давления и разгерметизации. Поэтому заряд Li-ion аккумуляторов можно вести только до напряжения, рекомендуемого производителем. При увеличенном зарядном напряжении ресурс аккумуляторов снижается.2. Li-ion batteries have low resistance to overcharging. At a negative electrode on the surface of the carbon matrix with a significant overcharge, it becomes possible to deposit lithium metal, which has a high reactivity to electrolyte, and active oxygen evolution begins at the cathode. There is a threat of thermal acceleration, increased pressure and depressurization. Therefore, the charge of Li-ion batteries can only be carried out to the voltage recommended by the manufacturer. With an increased charging voltage, the battery life decreases.
3. Работа аккумулятора на токах, отличающихся от нормального режима, заданном в документации производителем аккумуляторов и превышающих его емкость, возможна в кратковременных режимах. При коротком замыкании в литий-ионном аккумуляторе возникает бурная реакция взрывного типа, получившая название "вентиляция с выбросом пламени".3. Battery operation at currents that differ from the normal mode specified in the documentation by the battery manufacturer and exceeding its capacity is possible in short-term modes. In the event of a short circuit in a lithium-ion battery, a violent explosive reaction occurs, which is called "flame emission ventilation".
Для внутренней защиты Li-ion аккумулятора используют дополнительно введенный в аккумулятор слой сепаратора. В этом случае при коротком замыкании из-за прорастания дендритов лития к положительному электроду за счет локального разогрева слой сепаратора подплавляется и становится непроницаемым, предотвращая дальнейшее прорастание дендритов.For internal protection of a Li-ion battery, a separator layer added to the battery is used. In this case, during a short circuit due to the germination of lithium dendrites to the positive electrode due to local heating, the separator layer is melted and becomes impermeable, preventing further dendrite germination.
Однако для повышения безопасности эксплуатации Li-ion аккумуляторов в составе батареи обязательно применяется также и внешняя электронная защита, цель которой не допустить возможность перезаряда и переразряда каждого аккумулятора, от внутренних коротких замыканий (а в отдельных случаях - и от внешних коротких замыканий) и чрезмерного разогрева.However, to increase the safety of operation of Li-ion batteries as part of the battery, external electronic protection is also necessarily applied, the purpose of which is to prevent the possibility of overcharging and overdischarge of each battery from internal short circuits (and in some cases also from external short circuits) and excessive heating .
Известен способ для контроля напряжения гальванически связанных аккумуляторов (Вайлов A.M., Эйгель Ф.И. Автоматизация контроля и обслуживания аккумуляторных батарей. М.: Связь. - 1975. - С.25-28, рис.3.1 и 3.2), сводящийся к обработке информации результатов контроля на выходных зажимах подключения контролируемых аккумуляторов.A known method for monitoring the voltage of galvanically coupled batteries (Vailov AM, Eigel F.I. Automation of control and maintenance of batteries. M .: Communication. - 1975. - P.25-28, Fig. 3.1 and 3.2), which reduces to information processing control results at the output terminals of the controlled batteries.
Недостатком устройства по данному способу является то, что оно контролирует суммарное напряжение батареи аккумуляторов и не контролирует состояние последовательно включенных n элементов аккумуляторной батареи.The disadvantage of the device according to this method is that it controls the total voltage of the battery of the batteries and does not control the state of the n batteries connected in series.
Известно устройство автоматического контроля-технического состояния элементов аккумуляторной батареи (Патент РФ №2131158, кл. H01M 10/48, G01R 31/36, 1999), содержащее блок управления, на один из выходов которого подключен блок коммутации, блок для определения остаточной емкости аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда, зарядное устройство, блок сравнения, блок эталонной кривой, индикатор и измеритель внутреннего сопротивления, причем на другие выходы блока управления подключены зарядное устройство и индикатор, на вход блока управления подключен блок сравнения, входы которого соединены с выходами блока эталонной кривой и измерителя внутреннего сопротивления, входы которых через блок коммутации подключаются к испытываемому элементу аккумуляторной батареи.A device is known for automatic control of the technical condition of battery cells (RF Patent No. 2111158, class H01M 10/48, G01R 31/36, 1999), comprising a control unit, at one of the outputs of which a switching unit is connected, a unit for determining the remaining battery capacity batteries in pulse discharge mode, a charger, a comparison unit, a reference curve block, an indicator and an internal resistance meter, with a charger and an indicator connected to other outputs of the control unit, to the input of the control unit by the comparison unit is switched on, the inputs of which are connected to the outputs of the reference curve unit and internal resistance meter, the inputs of which are connected through the switching unit to the tested battery cell.
Недостатком известного устройства при последовательном включении n элементов аккумуляторной батареи является сложность устройства контроля, которая приводит к завышенным массогабаритным показателям (необходимо организовать для n каналов передачи информации с n точек контроля гальванически связанных аккумуляторов коммутацию) устройства контроля и, следовательно, всей системы электроснабжения транспортных средств на базе гальванически связанных аккумуляторов. Кроме этого, как известно, надежность устройства контроля должна быть больше, чем надежность контролируемого объекта, в связи с чем сложность устройства контроля приводит также к низкой достоверности результатов контроля из-за отсутствия самоконтроля самого устройства контроля. Причем коммутация точек контроля гальванически связанных аккумуляторов разносит их контроль во времени, что исключает одновременный доступ к любому аккумулятору для контроля в произвольный момент времени, т.е. создает задержку обнаружения отказа конкретного аккумулятора и повышает вероятность развития процесса "вентиляции с выбросом пламени".A disadvantage of the known device when the n elements of the battery are connected in series is the complexity of the control device, which leads to overestimated weight and size indicators (it is necessary to arrange for n channels of information transmission from n control points of galvanically connected batteries switching) the monitoring device and, therefore, the entire vehicle power supply system to base of galvanically connected batteries. In addition, as you know, the reliability of the control device should be greater than the reliability of the controlled object, and therefore the complexity of the control device also leads to low reliability of the control results due to the lack of self-control of the control device itself. Moreover, switching control points of galvanically coupled batteries carries their control over time, which eliminates the simultaneous access to any battery for monitoring at an arbitrary point in time, i.e. creates a delay in detecting the failure of a particular battery and increases the likelihood of developing a process of "ventilation with the release of the flame."
Наиболее близким техническим решением к изобретению (прототипом) является способ для контроля напряжения гальванически связанных аккумуляторов (А.Рыкованов. Системы баланса Li-ion аккумуляторных батарей / Источники питания. Силовая Электроника, №1, 2009. Рис.2, 4 // www.power-e.ru), сводящийся к обработке информации результатов контроля в n+1 выходных зажимах подключения контролируемых аккумуляторов в n контрольных точках.The closest technical solution to the invention (prototype) is a method for controlling the voltage of galvanically coupled batteries (A. Rykovanov. Balance systems of Li-ion batteries / Power supplies. Power Electronics, No. 1, 2009. Fig. 2, 4 // www. power-e.ru), which boils down to processing the information of the control results at n + 1 output terminals for connecting controlled batteries at n control points.
Недостатком устройства по данному способу при последовательном включении n элементов аккумуляторной батареи является сложность устройства контроля, которая приводит к завышенным массогабаритным показателям (необходимо организовать n каналов передачи информации с n точек контроля гальванически связанных аккумуляторов (в общем случае)), а также к низкой достоверности результатов контроля из-за отсутствия самоконтроля самого устройства контроля.The disadvantage of the device according to this method, when the n elements of the battery are connected in series, is the complexity of the control device, which leads to oversized weight and size indicators (it is necessary to organize n data transmission channels from n control points of galvanically connected batteries (in the general case)), as well as low reliability of the results control due to the lack of self-control of the control device itself.
Наиболее близким техническим решением к изобретению (прототипом) является устройство для контроля напряжения гальванически связанных аккумуляторов (авторское свидетельство SU №729700, кл. H01M 10/48, 1977 г.), содержащее n+1 выходных зажимов для подключения контролируемых аккумуляторов, измерительный коммутатор, блок управления коммутатором, источник эталонного напряжения и орган обработки результатов измерения.The closest technical solution to the invention (prototype) is a device for monitoring the voltage of galvanically coupled batteries (copyright certificate SU No. 729700, class H01M 10/48, 1977), containing n + 1 output terminals for connecting controlled batteries, measuring switch, switch control unit, a reference voltage source and an organ for processing measurement results.
Недостатком прототипа, как и аналога, является сложность устройства контроля, которая приводит к завышенным массогабаритным показателям (необходимо организовать для n каналов передачи информации с n точек контроля гальванически связанных аккумуляторов коммутацию) устройства контроля и, следовательно, всей системы электроснабжения транспортных средств на базе гальванически связанных аккумуляторов. Кроме этого, как известно, надежность устройства контроля должна быть больше, чем надежность контролируемого объекта, в связи с чем сложность устройства контроля приводит также к низкой достоверности результатов контроля из-за отсутствия самоконтроля самого устройства контроля. Причем коммутация точек контроля гальванически связанных аккумуляторов разносит их контроль во времени, что исключает одновременный доступ к любому аккумулятору для контроля в произвольный момент времени, т.е. создает задержку обнаружения отказа конкретного аккумулятора и повышает вероятность развития процесса "вентиляции с выбросом пламени".The disadvantage of the prototype, as well as the analogue, is the complexity of the control device, which leads to overestimated weight and size indicators (it is necessary to organize for n channels of information transmission from n control points of galvanically connected batteries switching) control devices and, therefore, the entire power supply system of vehicles based on galvanically connected batteries. In addition, as you know, the reliability of the control device should be greater than the reliability of the controlled object, and therefore the complexity of the control device also leads to low reliability of the control results due to the lack of self-control of the control device itself. Moreover, switching control points of galvanically coupled batteries carries their control over time, which eliminates the simultaneous access to any battery for monitoring at an arbitrary point in time, i.e. creates a delay in detecting the failure of a particular battery and increases the likelihood of developing a process of "ventilation with the release of the flame."
Технической задачей является автоматизация процесса определения технического состояния как аккумулятора батареи в целом, так и ее элементов, осуществление поэлементного контроля работоспособного состояния во всем диапазоне режимов работы системы автономного электроснабжения.The technical task is to automate the process of determining the technical condition of both the battery of the battery as a whole and its elements, the implementation of element-wise control of a healthy state in the entire range of operating modes of the autonomous power supply system.
Обобщая проведенный выше анализ особенностей функционирования Li-ion аккумуляторной батареи, можно отметить, что при организации процесса контроля состояния Li-ion аккумуляторной батареи должен быть использован принцип параллельного контроля, сводящийся к тому, что любой аккумулятор батареи должен быть доступен для контроля как короткого замыкания, так и превышения в нем тока в произвольный момент времени. В связи с этим особенностью данного решения является то, что при передаче информации о работоспособности гальванически связанных аккумуляторов, полученной в точках их контроля, необходимо использовать параллельный принцип организации процесса контроля, при котором структурно аккумуляторная батарея состоит из пронумерованных аккумуляторов, а процессу контроля в произвольный момент времени доступен любой аккумулятор батареи.Summarizing the above analysis of the functioning of a Li-ion battery, it can be noted that when organizing the process of monitoring the state of a Li-ion battery, the principle of parallel control should be used, which means that any battery in the battery should be accessible for monitoring as a short circuit, and excess current in it at an arbitrary moment in time. In this regard, the peculiarity of this solution is that when transmitting information about the operability of galvanically coupled batteries obtained at the points of their control, it is necessary to use the parallel principle of organizing the control process, in which the structurally rechargeable battery consists of numbered batteries, and the control process at any time Any battery is available at the time.
Для решения данной задачи в способе автоматического контроля технического состояния элементов последовательной аккумуляторной батареи, сводящемся к обработке информации результатов контроля в n+1 выходных зажимах подключения контролируемых аккумуляторов в n контрольных точках, нумеруют последовательно контрольные точки, масштабируют токи от каждого элемента аккумуляторной батареи с коэффициентом масштабирования от каждой контрольной точки пропорционально номеру аккумулятора i, вычисляют предельное значение напряжение UΣпр, соответствующее случаю, когда исправны все элементы контролируемой аккумуляторной батареиTo solve this problem, in a method for automatically monitoring the technical condition of elements of a sequential storage battery, which reduces to processing information of the control results in n + 1 output terminals for connecting controlled batteries at n control points, the control points are numbered sequentially, the currents from each battery cell are scaled with a scaling factor from each control point is proportional to the accumulator number i, calculated limit voltage U Σpr, soot etstvuyuschee case where all the elements are OK controlled battery
масштабированные токи от каждой контрольной точки суммируют в точке суммирования и передают через канал связи в орган обработки информации, где преобразуют суммарный ток в пропорциональное напряжение UΣ и вычитают данное напряжение из предельного значения напряжения UΣпр, а по величине результирующего напряжения UΣпр-UΣ идентифицируют номер элемента в аккумуляторной батарее, в котором возникло короткое замыкание, по выражениюthe scaled currents from each control point are summed at the summation point and transmitted through the communication channel to the information processing authority, where the total current is converted to a proportional voltage U Σ and the voltage is subtracted from the voltage limit U Σпр , and the value of the resulting voltage U Σпр -U Σ identify the cell number in the battery in which the short circuit occurred, by the expression
где 
Устройство автоматического контроля технического состояния элементов аккумуляторной батареи, содержащее n+1 выходных зажимов для подключения контролируемых аккумуляторов в n контрольных точках и орган обработки информации, вход которого подключен к выходу канала связи, кроме этого в устройство дополнительно введены блок суммирования токов с коэффициентом масштабирования по каждому входу обратно пропорциональным номеру этого входа, причем i-й вход блока суммирования токов подключен к i-й точке контроля технического состояния соответствующих элементов аккумуляторной батареи, а выход блока суммирования токов соединен с входом канала связи, орган обработки информации, содержит блок преобразования тока в напряжение, аналоговый и цифровой вычитатели, задатчик напряжения и аналого-цифровой преобразователь, причем вход органа обработки информации соединен с входом блока преобразования тока в напряжение, выход которого соединен с первым входом аналогового вычитателя, ко второму входу которого подключен задатчик напряжения, к информационным входам которого подключены входы задания предельного значения напряжения, а выход аналогового вычитателя к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первым входам цифрового вычитателя, вторые входы которого соединены с входами задания общего количества элементов в аккумуляторной батарее, а выход к выходу органа обработки информации, являющемуся выходом устройства.A device for automatically monitoring the technical condition of battery cells, containing n + 1 output terminals for connecting controlled batteries at n control points and an information processing unit whose input is connected to the output of the communication channel; in addition, a current summing unit with a zoom factor for each the input is inversely proportional to the number of this input, and the i-th input of the current summing unit is connected to the i-th point of monitoring the technical condition, respectively components of the battery, and the output of the current summing unit is connected to the input of the communication channel, the information processing unit, contains a current to voltage conversion unit, analog and digital subtractors, a voltage regulator and an analog-to-digital converter, the input of the information processing unit being connected to the input of the conversion unit current to voltage, the output of which is connected to the first input of an analog subtractor, to the second input of which a voltage regulator is connected, to the information inputs of which are connected the voltage limit value, and the output of the analog subtractor to the input of the analog-to-digital converter, the output of which is connected to the first inputs of the digital subtractor, the second inputs of which are connected to the inputs of the total number of elements in the battery, and the output to the output of the information processing organ, which is the output devices.
В устройстве автоматического контроля технического состояния элементов аккумуляторной батареи блок суммирования токов состоит из n равных резисторов, первый конец i-го резистора подключен к i-му входу блока суммирования токов, а вторые концы всех резисторов блока суммирования токов объединены и подключены к его выходу.In the device for automatic control of the technical condition of the battery cells, the current summing unit consists of n equal resistors, the first end of the i-th resistor is connected to the i-th input of the current summing unit, and the second ends of all resistors of the current summing unit are combined and connected to its output.
На чертеже представлена принципиальная блок-схема устройства.The drawing shows a schematic block diagram of a device.
Устройство содержит контролируемую аккумуляторную батарею (АБ) с n+1 выходных зажимов для подключения n контролируемых аккумуляторов в n контрольных точках, блок суммирования токов 1, канал связи 2, орган обработки информации 3. Орган обработки информации 3 в свою очередь включает блок преобразования тока в напряжение 4, аналоговый вычитатель 5, задатчик напряжения 6, аналого-цифровой преобразователь 7 и цифровой вычитатель 8.The device contains a controlled battery (AB) with n + 1 output terminals for connecting n controlled batteries at n control points, a unit for summing currents 1, a communication channel 2, an information processing unit 3. The information processing unit 3, in turn, includes a current conversion unit in voltage 4, an analog subtractor 5, a voltage adjuster 6, an analog-to-digital converter 7, and a digital subtractor 8.
Входы блока суммирования токов 1 подключены к точкам контроля технического состояния элементов аккумуляторной батареи (АБ), а выход к входу канала связи 2. Выход канала связи 2 подключен к входу органа обработки информации 3. В органе обработки информации 3 его вход соединен с входом блока преобразования тока в напряжение 4. Выход блока преобразования тока в напряжение 4 соединен с первым входом аналогового вычитателя 5, ко второму входу которого подключен задатчик напряжения 6, к информационным входам которого подключены входы задания предельного значения напряжения, а выход аналогового вычитателя 5 к входу аналого-цифрового преобразователя 7. Выходы аналого-цифрового преобразователя 7 подключены к первым входам цифрового вычитателя 8, вторые входы которого соединены с входами задания количества элементов в АБ n, а выход подключен к выходу органа обработки информации 3, являющемуся выходом устройства автоматического контроля технического состояния элементов АБ.The inputs of the summation unit of currents 1 are connected to points for monitoring the technical condition of the battery cells (AB), and the output is to the input of the communication channel 2. The output of the communication channel 2 is connected to the input of the information processing unit 3. In the information processing unit 3, its input is connected to the input of the conversion unit current to voltage 4. The output of the current-to-voltage conversion unit 4 is connected to the first input of the analog subtractor 5, to the second input of which a voltage regulator 6 is connected, to the information inputs of which the inputs of the reference voltage, and the output of the analog subtractor 5 to the input of the analog-to-digital converter 7. The outputs of the analog-to-digital converter 7 are connected to the first inputs of the digital subtractor 8, the second inputs of which are connected to the inputs for setting the number of elements in AB n, and the output is connected to the output of the organ information processing 3, which is the output of the device for automatic control of the technical condition of the battery elements.
Блок преобразования тока в напряжение 4 может быть совмещен с операцией суммирования, которая осуществляется в точке суммирования S1 для токов от точек контроля элементов аккумуляторной батареи, и при включении точки суммирования S1 в точку суммирования S2 схемы на операционном усилителе реализуется сумматор в виде, приведенном на чертеже.The unit for converting current to voltage 4 can be combined with the operation of summation, which is carried out at the summation point S 1 for currents from the control points of the battery cells, and when the summation point S 1 is switched on to the summation point S 2 of the circuit, the adder is implemented in the form, given in the drawing.
Предложенное устройство работает следующим образом. При автоматическом контроле технического состояния элементов аккумуляторной батареи (АБ) через n+1 выходных зажима подключены контролируемые аккумуляторы к n контрольным точкам. В начальном состоянии нумеруют последовательно контрольные точки и вычисляют предельное значение напряжение UΣпр, соответствующее случаю, когда исправны все аккумуляторы контролируемой батареиThe proposed device operates as follows. When automatically monitoring the technical condition of the battery cells (AB), n + 1 output terminals connect controlled batteries to n test points. In the initial state, the control points are numbered sequentially and the voltage limit U Σпр corresponding to the case when all the batteries of the controlled battery are serviceable are calculated
и при коэффициенте преобразования 1 Ом пропорциональное сумме токов от каждой точке контроля 1 Ом 
В рабочем состоянии в блоке суммирования 1 для каждой контрольной точки аккумуляторной батареи АБ определяются токи Ii пропорционально номеру i аккумулятора AIn working condition, in the summing unit 1, for each control point of the battery AB, the currents I i are determined in proportion to the number i of the battery A
где i - порядковый номер контролируемого аккумулятора, E - напряжение аккумуляторов в батарее, a I1 - ток от первой контрольной точки.where i is the serial number of the monitored battery, E is the voltage of the batteries in the battery, and I 1 is the current from the first control point.
В точке суммирования S1 суммируются токи от аккумуляторов A1, А2, …, An At the point of summation S 1 summarizes the currents from the batteries A 1 , A 2 , ..., A n
Суммарный ток IΣ по однопроводному каналу связи 2 передают в орган обработки информации 3. В органе обработки информации 3 суммарный ток IΣ в блоке преобразования тока в напряжение 4 преобразуют в пропорциональное напряжение UΣ. Например, при коэффициенте преобразования тока в напряжение 1 Ом напряжение, пропорциональное сумме токов на выходе блока преобразования тока в напряжение 4 от каждой точки контроляThe total current I Σ through a single-wire communication channel 2 is transmitted to the information processing authority 3. In the information processing authority 3, the total current I Σ in the current to voltage 4 conversion unit is converted to a proportional voltage U Σ . For example, at a current to voltage conversion factor of 1 Ω, a voltage proportional to the sum of the currents at the output of the current to voltage conversion unit 4 from each control point
Напряжение UΣ поступает на второй вход вычитателя 5, на первый вход которого поступает напряжение с выхода задатчика напряжения 6, равное предельному значению напряжения UΣпр. Причем согласно [4] получаемThe voltage U Σ is supplied to the second input of the subtractor 5, the first input of which receives the voltage from the output of the voltage regulator 6, equal to the limit value of the voltage U Σpr . Moreover, according to [4], we obtain
где n - количество элементов в аккумуляторной батарее.where n is the number of cells in the battery.
Данное выражение может быть использовано для расчета напряжения, которое задается в задатчике напряжения 6 или вычисляется в нем. В последнем случае на задатчик 6 подается n.This expression can be used to calculate the voltage that is specified in the voltage regulator 6 or is calculated in it. In the latter case, n is supplied to the setter 6.
Напряжение на выходе вычитателя 5 равно разности напряжений на его входахThe voltage at the output of the subtractor 5 is equal to the voltage difference at its inputs
1, если аккумулятор не закорочен;1, if the battery is not shorted;
0, если аккумулятор закорочен.0 if the battery is shorted.
В случае если все контролируемые аккумуляторы исправны и имеют одинаковые ЭДС, то 
что соответствует 100% исправности.which corresponds to 100% serviceability.
В случае технически неисправного аккумулятора, если произошло "короткое замыкание" в k-м аккумуляторе, то разностьIn the case of a technically faulty battery, if a “short circuit” occurred in the k-th battery, then the difference
По величине результирующего напряжения ΔUΣ при условии, что шаг квантования аналого-цифрового преобразователя 7 равен ΔU, аналого-цифровой преобразователь 7 идентифицирует величину n-k, а на выходе цифрового вычитателя 8 определяется номер k аккумулятора в батарее, в котором возникло короткое замыкание. Таким образом, в устройстве по однопроводному каналу связи поступает информация о наличии неисправного элемента в аккумуляторной батарее и его номере. При этом осуществляется контроль состояния АБ через поэлементный контроль аккумуляторов A, что позволяет поддержать аккумуляторные батареи в готовности к применению при работе системы автономного электроснабжения. Причем любой аккумулятор батареи доступен для контроля в любой момент времени. Предложенный способ контроля состояния батареи Li-ion аккумуляторов может быть использован и для контроля состояния других типов аккумуляторных батарей. При получении информации о неисправном аккумуляторе на выходе устройства формируется номер отказавшего аккумулятора для принятия решения об устранении аварийной ситуации.By the value of the resulting voltage ΔU Σ , provided that the quantization step of the analog-to-digital converter 7 is equal to ΔU, the analog-to-digital converter 7 identifies the value nk, and the number k of the battery in the battery in which the short circuit occurred is determined at the output of the digital subtractor 8. Thus, the device receives information on the presence of a faulty element in the battery and its number via a single-wire communication channel. At the same time, the state of the battery is monitored through the element-wise control of the batteries A, which helps maintain the batteries in readiness for use when the autonomous power supply system is in operation. Moreover, any battery is available for monitoring at any time. The proposed method for monitoring the state of a Li-ion battery can be used to monitor the status of other types of batteries. Upon receipt of information about a faulty battery, the number of the failed battery is formed at the device output to make a decision on eliminating the emergency.
В заключение, следует отметить, что предложенный способ имеет ограничение в случае одновременного "короткого замыкания" в двух и более аккумуляторах. Однако данное событие имеет существенно меньшую вероятность, чем вероятность "короткого замыкания" одного аккумулятора в батарее, в связи с чем данное ограничение не является критичным для применения данного способа.In conclusion, it should be noted that the proposed method has a limitation in the case of a simultaneous "short circuit" in two or more batteries. However, this event is significantly less likely than the probability of a "short circuit" of one battery in the battery, and therefore this limitation is not critical for the application of this method.
Источники информацииInformation sources
1. Таганова А.А., Бубнов Ю.И., Орлов С.Б. Герметичные химические источники тока. Элементы и аккумуляторы. Оборудование для испытаний и эксплуатации. СПб.: Химиздат. - 2005. - 262 с.1. Taganova A.A., Bubnov Yu.I., Orlov S.B. Sealed chemical current sources. Elements and batteries. Equipment for testing and operation. SPb .: Khimizdat. - 2005 .-- 262 p.
2. Скундин А.М. Литий-ионные аккумуляторы: современное состояние, проблемы и перспективы // Электрохимическая энергетика. - 2001. Т.1. С.5-15.2. Skundin A.M. Lithium-ion batteries: current status, problems and prospects // Electrochemical energy. - 2001.V.1. S.5-15.
3. Кедринский И.А., Дмитриенко В.Е., Грудянов И.И. Литиевые источники тока. М.: Энергоиздат. - 1992. - 247 с.3. Kedrinsky I.A., Dmitrienko V.E., Grudyanov I.I. Lithium current sources. M .: Energoizdat. - 1992 .-- 247 p.
4. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Государственное изд-во физико-математической литературы. - 1963. - С.15. Формула 121.1.4. Gradshtein I.S., Ryzhik I.M. Tables of integrals, sums, series and products. M .: State publishing house of physical and mathematical literature. - 1963. - P.15. Formula 121.1.
Claims (3)
токи от каждой контрольной точки суммируют в точке суммирования и передают через канал связи в орган обработки информации, где преобразуют суммарный ток в пропорциональное напряжение U∑ и вычитают данное напряжение из предельного значения напряжения U∑пр, a по величине результирующего напряжения U∑пр-U∑ определяют номер элемента в аккумуляторной батарее, в котором возникло короткое замыкание по выражению
где
the currents from each control point are summed up at the summation point and transmitted through the communication channel to the information processing authority, where the total current is converted to a proportional voltage U ∑ and subtract this voltage from the voltage limit value U рpr , a from the value of the resulting voltage U ∑pr -U ∑ determine the number of the element in the battery in which a short circuit has occurred according to the expression
Where
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116816/28A RU2470314C1 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Method of automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116816/28A RU2470314C1 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Method of automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011116816A RU2011116816A (en) | 2012-11-10 |
| RU2470314C1 true RU2470314C1 (en) | 2012-12-20 |
Family
ID=47321827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011116816/28A RU2470314C1 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Method of automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2470314C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563336C1 (en) * | 2014-06-24 | 2015-09-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method of automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation |
| RU2759580C1 (en) * | 2021-05-18 | 2021-11-15 | Алексей Игоревич Шастун | Apparatus for monitoring the technical condition of the elements of a series-connected accumulator battery |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1229859A1 (en) * | 1984-08-16 | 1986-05-07 | Предприятие П/Я Г-4514 | Device for automatic checking of n storage batteries having galvanic coupling |
| RU2199759C2 (en) * | 2000-06-09 | 2003-02-27 | Федеральный научно-производственный центр закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "ЭНЕРГИЯ" | Device for performing automated control of n galvanically joined accumulators |
| US6958197B2 (en) * | 2002-03-28 | 2005-10-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Control system for sodium-sulfur battery |
| RU2283504C1 (en) * | 2005-06-28 | 2006-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственно-конструкторское предприятие "ИРИС" | Automated system for control and diagnostics of accumulator batteries |
| RU82067U1 (en) * | 2008-11-24 | 2009-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро транспортного машиностроения" | VOLTAGE CONTROL DEVICE FOR BATTERY ELEMENTS |
| EP2088445A1 (en) * | 2006-11-27 | 2009-08-12 | Panasonic Corporation | Accumulator failure detecting device, accumulator failure detecting method, accumulator failure detecting program, and computer-readable recording medium containing the accumulator failure detecting program |
| EP2175515A1 (en) * | 2007-07-26 | 2010-04-14 | Panasonic Corporation | Battery internal short-circuit detecting device and method, battery pack, and electronic device system |
-
2011
- 2011-04-27 RU RU2011116816/28A patent/RU2470314C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1229859A1 (en) * | 1984-08-16 | 1986-05-07 | Предприятие П/Я Г-4514 | Device for automatic checking of n storage batteries having galvanic coupling |
| RU2199759C2 (en) * | 2000-06-09 | 2003-02-27 | Федеральный научно-производственный центр закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "ЭНЕРГИЯ" | Device for performing automated control of n galvanically joined accumulators |
| US6958197B2 (en) * | 2002-03-28 | 2005-10-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Control system for sodium-sulfur battery |
| RU2283504C1 (en) * | 2005-06-28 | 2006-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственно-конструкторское предприятие "ИРИС" | Automated system for control and diagnostics of accumulator batteries |
| EP2088445A1 (en) * | 2006-11-27 | 2009-08-12 | Panasonic Corporation | Accumulator failure detecting device, accumulator failure detecting method, accumulator failure detecting program, and computer-readable recording medium containing the accumulator failure detecting program |
| EP2175515A1 (en) * | 2007-07-26 | 2010-04-14 | Panasonic Corporation | Battery internal short-circuit detecting device and method, battery pack, and electronic device system |
| RU82067U1 (en) * | 2008-11-24 | 2009-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро транспортного машиностроения" | VOLTAGE CONTROL DEVICE FOR BATTERY ELEMENTS |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2563336C1 (en) * | 2014-06-24 | 2015-09-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method of automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation |
| RU2759580C1 (en) * | 2021-05-18 | 2021-11-15 | Алексей Игоревич Шастун | Apparatus for monitoring the technical condition of the elements of a series-connected accumulator battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011116816A (en) | 2012-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101497602B1 (en) | Balancing system for battery and Method for balancing of battery using the same | |
| KR102335296B1 (en) | Wireless Network based Battery Management System | |
| CN105811531B (en) | Novel power battery is health management system arranged | |
| US8232768B2 (en) | System and method for balancing battery cells | |
| EP2306581B1 (en) | Abnormality prediction system for secondary batteries | |
| US20050035743A1 (en) | Detecting method and detecting apparatus for detecting internal of rechargeable battery, rechargeable battery pack having said detecting apparatus therein, apparatus having said detecting apparatus therein, program in which said detecting method is incorporated, and medium in which said program is stored | |
| KR20100043247A (en) | Cell internal shortcircuit detection device, method, battery pack, and electronic device system | |
| JP2022532545A (en) | Battery cell diagnostic device and method | |
| JP2013064697A (en) | Secondary cell system | |
| RU2470314C1 (en) | Method of automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation | |
| CN103872727A (en) | Method for determining largest use current of lithium-ion battery | |
| RU2610147C1 (en) | Method of mixed storage battery technical condition automatic control (series connection of groups of parallel elements) and device for its implementation | |
| KR101734724B1 (en) | Apparatus for detecting electric leakage of electric vehicle | |
| JP2014059226A (en) | Soundness calculation device for battery and soundness calculation method therefor | |
| Marques | Battery Management Systems (BMS) for Lithium-Ion Batteries | |
| US20230402856A1 (en) | Battery Management Apparatus | |
| RU2485639C2 (en) | Method for automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation | |
| RU2474832C2 (en) | Automated system of control and diagnostics of ship-based accumulator batteries | |
| Raj et al. | Critical Review on Battery Management Systems | |
| RU2610897C1 (en) | Method for automatic control of technical condition of elements of mixed storage battery (parallel connection of groups of serial elements) and device therefor | |
| Kustiman et al. | Battery state of charge estimation based on coulomb counting combined with recursive least square and pi controller | |
| Sundaram et al. | Management of large format liion batteries | |
| RU2569680C1 (en) | Method for automatic control of technical condition of parallel accumulator battery and device for its implementation | |
| RU2563336C1 (en) | Method of automatic control of technical condition of serial accumulator battery and device for its implementation | |
| Ping et al. | A distributed management system for lithium ion battery pack |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150428 |