RU2539866C2 - Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии - Google Patents
Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539866C2 RU2539866C2 RU2012137674/07A RU2012137674A RU2539866C2 RU 2539866 C2 RU2539866 C2 RU 2539866C2 RU 2012137674/07 A RU2012137674/07 A RU 2012137674/07A RU 2012137674 A RU2012137674 A RU 2012137674A RU 2539866 C2 RU2539866 C2 RU 2539866C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- battery
- level
- microcontroller
- modules
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии относится к области электротехники и может быть использована при создании высоковольтных батарей для нужд транспорта и энергетики. Технический результат изобретения состоит в обеспечении возможности экстренного оповещения микроконтроллеров блоков управления накопителями и модулями системы и перевода их в состояние ожидания, минуя каналы последовательной связи. Сущность изобретения состоит в том, что в систему, содержащую запитанные от батареи микроконтроллерные блоки управления накопителями, модулями накопителей и всей батареи, связанные между собой последовательными каналами связи с гальванической развязкой, введен дублирующий канал связи экстренного оповещения на основе последовательно соединенных электронных ключей и устройств гальванической развязки, подключенный на уровне управления батареей к выходу разовой команды микроконтроллера блока управления батареей, а на уровнях управления модулями и накопителями - к входу прерывания микроконтроллера соответствующих блоков управления модулями и накопителями. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании высоковольтных батарей для нужд транспорта и энергетики.
Известна иерархическая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии [см. статью «Особенности построения аппаратуры контроля и защиты высоковольтных литий-ионных аккумуляторных батарей для систем электроснабжения космических аппаратов» / труды НПП «ВНИИЭМ», 2011, Т.123, №4, с.29-34 авторов М.Ф.Ганзбург, А.И.Груздев, В.И.Трофименко (ОАО «АВЭКС»)].
Известная система на нижнем уровне управления содержит модули электрических накопителей энергии с датчиками температуры, блоками задания идентификационных номеров накопителей и модулей и индикаторами их состояния, а также с устройствами выравнивания, коммутации, контроля и управления, связанными по последовательному каналу связи с модулем измерения тока и контроллером последовательного канала на среднем уровне управления, подключенным по последовательному каналу связи с блоком управления батареей верхнего уровня управления, к бортовому зарядному устройству и внешней ЭВМ. Для повышения надежности работы в известной системе осуществляется резервирование (дублирование) модулей контроля и управления на нижнем уровне управления, а также использование на среднем уровне управления резервного канала обмена.
Недостатком известной системы является ее сложность, а также невозможность экстренного перевода всех микроконтроллером системы в состояние ожидания при отказах последовательных каналов связи.
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близкой к данному изобретению является иерархическая система управления батареей электрических накопителей энергии [см. статью А.И. Груздева «Концепция построения системы контроля и управления высокоэнергоемких литиевых аккумуляторных батарей», «Электрохимическая энергетика», 2005, т. 5, №2, с. 90-93].
Известная трехуровневая иерархическая система, запитанная от батареи, состоит из микроконтроллерных блоков управления накопителями (БУН) нижнего уровня управления, подключенных по внутримодульному последовательному каналу связи с гальванической развязкой к соответствующим микроконтроллерным блокам управления модулями (БУМ) накопителей на среднем уровне управления, подключенных по межмодульному последовательному каналу связи с гальванической развязкой к микроконтроллерному блоку управления батареей (БУБ) верхнего уровня управления, связанному с бортовым зарядным устройством (БЗУ) и внешней ЭВМ.
Недостатком известной системы, выбранной в качестве прототипа, является невозможность экстренного перевода микроконтроллеров блоков управления БУН и БУМ системы в состояние ожидания при отказах каналов связи между блоками.
Перед заявленным изобретением была поставлена задача создания иерархической трехуровневой системы управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии с дублирующим каналом связи экстренного оповещения, позволяющим переводить одновременно все микроконтроллеры блоков БУМ и БУН системы в состояние ожидания, при котором не производятся операции по перекачке энергии и выравниванию заряда между накопителями батареи, минуя каналы последовательной связи.
Поставленная задача решается тем, что предложена иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии, запитанная от батареи и содержащая связанные с борнами накопителей блоки управления накопителями нижнего уровня управления, микроконтроллеры которых подключены по внутримодульному последовательному каналу связи с гальванической развязкой к микроконтроллерам связанных с клеммами модулей соответствующих блоков управления модулями накопителей среднего уровня управления, подключенных по межмодульному последовательному каналу связи с гальванической развязкой к микроконтроллеру связанного с клеммами батареи блока управления батареей верхнего уровня управления, подключенному к бортовому зарядному устройству и внешней ЭВМ по гальванически развязанному последовательному каналу связи.
Новым в предложенной системе является то, что в нее введен дублирующий канал связи экстренного оповещения, содержащий в блоке управления батареей электронный ключ, соединенный по входу управления с выходом разовой команды микроконтроллера и с источником питания и подключенный по шине экстренного сигнала оповещения верхнего уровня управления к входам устройств гальванической развязки блоков управления модулями, подключенных в каждом из них к входу прерывания микроконтроллера и к управляющему входу электронного ключа, соединенного с источником питания и подключенного по шине экстренного сигнала оповещения нижнего уровня управления к входам устройств гальванической развязки соответствующих блоков управления накопителями, подключенных в каждом из них к входу прерывания микроконтроллера.
Технический результат заявленного изобретения состоит в создании возможности экстренного оповещения микроконтроллеров блоков управления накопителями и модулями системы и перевода их в состояние ожидания, минуя канал последовательной связи.
На чертеже представлена функциональная блок-схема заявленной системы.
Заявленная система запитана от батареи и содержит связанные с борнами «+» и «-» накопителей батареи блоки управления накопителями 1 нижнего уровня управления, микроконтроллеры 2 которых подключены по внутримодульному последовательному каналу связи 3 с гальванической развязкой 4 к микроконтроллерам 5 связанных с клеммами «+» и «-» модулей соответствующих блоков управления модулями 6 среднего уровня управления, подключенных по межмодульному последовательному каналу связи 7 с гальванической развязкой 8 к микроконтроллеру 9 связанного с клеммами «+» и «-» батареи блока управления батареей 10 верхнего уровня управления, подключенному к бортовому зарядному устройству и внешней ЭВМ (не показаны) по гальванически развязанному последовательному каналу связи 11 (на чертеже гальваническая развязка не показана). Блок управления батареей 10 содержит электронный ключ 12, соединенный по входу управления с выходом разовой команды микроконтроллера 9 и источником питания «+Uб» и подключенный по шине 13 экстренного сигнала оповещения верхнего уровня управления к входам устройств гальванической развязки 14 блоков управления модулями 6, подключенных в каждом из них к входу прерывания микроконтроллера 5 и к управляющему входу электронного ключа 15, соединенного с источником питания «+Uм» и подключенного по шине 16 экстренного сигнала оповещения нижнего уровня управления к входам устройств гальванической развязки 17 соответствующих блоков управления накопителями 1, подключенных в каждом из них к входу прерывания микроконтроллера 2.
Заявленная система работает следующим образом.
При отсутствии отказов в системе обмен информацией между микроконтроллерами 2, 5 и 9 блоков управления БУН, БУМ и БУБ соответственно осуществляется по последовательным каналам связи 3 и 7 через устройства гальванической развязки 4 и 8 соответственно. В случае отказа каналов связи 3, 7 и устройств гальванической развязки 4, 8 обмен информацией между иерархическими уровнями управления батареей прекращается, и если при этом возникнет необходимость, например, срочно приостановить действие микроконтроллеров на нижних уровнях управления по передаче энергии между накопителя батареи и перейти в режим ожидания, то осуществить это через отказавший канал последовательной связи будет невозможно. Однако в этом случае продолжает работать дублирующий канал связи экстренного оповещения, а именно: сигнал оповещения с выхода разовой команды микроконтроллера 9 блока БУБ 10 через электронный ключ 12, соединенный с источником питания «+Uб», в виде положительного напряжения поступит через шину 13 экстренного сигнала оповещения верхнего уровня управления на входы устройств гальванической развязки 14 всех блоков БУМ 6 и далее на входы прерывания микроконтроллеров 5 этих блоков и управляющие входы электронных ключей 15, соединенных с источником питания «+Uм». С выхода электронных ключей 15 сигнал экстренного оповещения в виде положительного напряжения нижнего уровня управления через шину 16 экстренного сигнала оповещения нижнего уровня управления и устройства гальванической развязки 17 соответствующих блоков БУН 1 поступит на вход прерывания микроконтроллера 2. Таким образом, сигнал экстренного оповещения с микроконтроллера блока БУБ 10 верхнего уровня управления дойдет до всех микроконтроллеров блоков управления системы БУН 1 и БУМ 6 и переведет их в состояние ожидания, минуя канал последовательной связи. Устройства гальванической развязки 14, 17 могут быть выполнены на оптроне FODM8801A (Fairchild), электронные платы 12, 15 - на транзисторах IRLML6402TR (International Rectifier).
Claims (1)
- Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии, запитанная от батареи и содержащая связанные с борнами накопителей блоки управления накопителями нижнего уровня управления, микроконтроллеры которых подключены по внутримодульному последовательному каналу связи с гальванической развязкой к микроконтроллерам связанных с клеммами модулей соответствующих блоков управления модулями среднего уровня управления, подключенных по межмодульному последовательному каналу связи с гальванической развязкой к микроконтроллеру связанного с клеммами батареи блока управления батареей верхнего уровня управления, подключенному к бортовому зарядному устройству и внешней ЭВМ по гальванически развязанному последовательному каналу связи, отличающаяся тем, что в нее введен дублирующий канал связи экстренного оповещения, содержащий в блоке управления батареей электронный ключ, соединенный по входу управления с выходом разовой команды микроконтроллера и с источником питания и подключенный по шине экстренного сигнала оповещения верхнего уровня управления к входам устройств гальванической развязки блоков управления модулями, подключенных в каждом из них к входу прерывания микроконтроллера и к управляющему входу электронного ключа, соединенного с источником питания и подключенного по шине экстренного сигнала оповещения нижнего уровня управления к входам устройств гальванической развязки соответствующих блоков управления накопителями, подключенных в каждом из них к входу прерывания микроконтроллера.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012137674/07A RU2539866C2 (ru) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012137674/07A RU2539866C2 (ru) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012137674A RU2012137674A (ru) | 2014-03-10 |
| RU2539866C2 true RU2539866C2 (ru) | 2015-01-27 |
Family
ID=50191529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012137674/07A RU2539866C2 (ru) | 2012-09-03 | 2012-09-03 | Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2539866C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112865155B (zh) * | 2021-03-11 | 2024-03-15 | 黄俊星 | 分布式储能系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2348332A1 (de) * | 1973-09-26 | 1975-04-03 | Volkswagenwerk Ag | Schaltungsanordnung zum laden eines elektrischen sammlers |
| RU2324263C2 (ru) * | 2006-07-13 | 2008-05-10 | Открытое акционерное общество "Авиационная электроника и коммуникационные системы" (ОАО "АВЭКС") | Аккумуляторная батарея |
| RU2343615C1 (ru) * | 2007-11-22 | 2009-01-10 | Закрытое акционерное общество "ИРИС" | Реверсивный преобразователь напряжения для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока |
| RU2419943C1 (ru) * | 2010-04-28 | 2011-05-27 | Закрытое акционерное общество "ИРИС" | Зарядно-разрядный береговой комплекс для корабельных аккумуляторных батарей с электропитанием от высоковольтной сети |
-
2012
- 2012-09-03 RU RU2012137674/07A patent/RU2539866C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2348332A1 (de) * | 1973-09-26 | 1975-04-03 | Volkswagenwerk Ag | Schaltungsanordnung zum laden eines elektrischen sammlers |
| RU2324263C2 (ru) * | 2006-07-13 | 2008-05-10 | Открытое акционерное общество "Авиационная электроника и коммуникационные системы" (ОАО "АВЭКС") | Аккумуляторная батарея |
| RU2343615C1 (ru) * | 2007-11-22 | 2009-01-10 | Закрытое акционерное общество "ИРИС" | Реверсивный преобразователь напряжения для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока |
| RU2419943C1 (ru) * | 2010-04-28 | 2011-05-27 | Закрытое акционерное общество "ИРИС" | Зарядно-разрядный береговой комплекс для корабельных аккумуляторных батарей с электропитанием от высоковольтной сети |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОД РЕД. ГАНЗБУРГА М.Ф. ., ТРУДЫ НПП "ВНИИЭМ", N 4, т. 123, 2011, с. 29 - 34. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012137674A (ru) | 2014-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3282541B1 (en) | Distributed battery management system | |
| CN103825351B (zh) | 一种智能化储能式应急电源系统 | |
| CN103283108B (zh) | 电源装置 | |
| US9837811B2 (en) | Power source apparatus formed by combining a plurality of modules | |
| JP5798887B2 (ja) | 蓄電システム | |
| CN104300669B (zh) | 核电站直流电源混合供电系统 | |
| CN103972990B (zh) | 磷酸铁锂电池储能系统 | |
| CN104734259A (zh) | 一种钠硫电池运营管理系统 | |
| CN103326425A (zh) | 汽车动力电池管理系统及电池管理方法 | |
| CN203788024U (zh) | 磷酸铁锂电池储能系统 | |
| CN103928948B (zh) | 井下紧急避险救生设施用大容量锂离子电池电源系统 | |
| RU2539866C2 (ru) | Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии | |
| CN107086613A (zh) | 一种分布式多子系统组成的n+m冗余ups系统 | |
| CN107104505A (zh) | 不间断供电蓄电池放电装置 | |
| KR20120127935A (ko) | 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템 제어방법 | |
| CN105489951B (zh) | 一种电池模组及其构成的分布式电源系统 | |
| RU126530U1 (ru) | Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии | |
| CN202616809U (zh) | 一种电池模块、一种电池系统及一种直流屏电源系统 | |
| RU2539864C2 (ru) | Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии | |
| CN115459216A (zh) | 一种电源控制保护系统及控制保护方法 | |
| RU124993U1 (ru) | Иерархическая трехуровневая система управления высоковольтной батареей электрических накопителей энергии | |
| CN204030692U (zh) | 一种内河船舶电子信息终端的电源管理系统 | |
| CN113193646A (zh) | 供电装置、方法及系统 | |
| CN202931020U (zh) | 矿用控制箱 | |
| CN206742955U (zh) | 不间断供电蓄电池放电装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150904 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161210 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20180129 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210218 |