RU2543498C2 - Method of accumulator backup and device for method implementation - Google Patents

Method of accumulator backup and device for method implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2543498C2
RU2543498C2 RU2013125961/07A RU2013125961A RU2543498C2 RU 2543498 C2 RU2543498 C2 RU 2543498C2 RU 2013125961/07 A RU2013125961/07 A RU 2013125961/07A RU 2013125961 A RU2013125961 A RU 2013125961A RU 2543498 C2 RU2543498 C2 RU 2543498C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery
voltage
batteries
backup
individual
Prior art date
Application number
RU2013125961/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013125961A (en
Inventor
Владимир Васильевич Симкин
Олег Григорьевич Светников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс" (ОАО "РКЦ "Прогресс")
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 Открытое акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс" (ОАО "РКЦ "Прогресс") filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс" (ОАО "РКЦ "Прогресс")
Priority to RU2013125961/07A priority Critical patent/RU2543498C2/en
Publication of RU2013125961A publication Critical patent/RU2013125961A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2543498C2 publication Critical patent/RU2543498C2/en

Links

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)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: during battery operation, only most discharged accumulators of the battery are recharged from individual voltage sources. Individual sources are made in the form of output cascades of DC voltage transducer and obtain power from backup accumulators of battery. Voltage equal to current mean voltage at the battery accumulators is formed at outputs of individual sources, and only electric power from main accumulators of the battery are used for load power supply.
EFFECT: increased number of charging/discharging cycles for battery including a sequence of main and backup accumulators, enhanced efficiency of backup accumulator energy utilisation.
2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации аккумуляторных батарей в автономных системах электропитания, в частности в системах электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ).The present invention relates to the electrical industry and can be used in the operation of rechargeable batteries in autonomous power supply systems, in particular in power supply systems of artificial Earth satellites (AES).

При создании и эксплуатации систем электропитания ИСЗ все более существенное значение приобретает проблема обеспечения необходимой надежности функционирования, которая определяется прежде всего количеством заряд-разрядных циклов, обеспечиваемым аккумуляторной батареей системы. Для увеличения количества заряд-разрядных циклов аккумуляторных батарей необходимо ограничение глубины их разряда, которая зависит от множества эксплуатационных факторов: от величины токов заряда и разряда, от изменения величины нагрузки, деградации емкостных характеристик аккумуляторов, изменения токов утечки аккумуляторов и множества других факторов.When creating and operating satellite power supply systems, the problem of ensuring the necessary reliability of operation, which is determined primarily by the number of charge-discharge cycles provided by the system’s battery, is becoming increasingly important. To increase the number of charge-discharge cycles of rechargeable batteries, it is necessary to limit the depth of their discharge, which depends on many operational factors: the magnitude of the charge and discharge currents, the change in the load value, the degradation of the capacitive characteristics of the batteries, changes in the leakage currents of the batteries, and many other factors.

Для повышения надежности функционирования систем электропитания ИСЗ часто используют наращивание мощности этих систем за счет установки дополнительных аккумуляторных батарей. (См., например, "Системы электропитания космических аппаратов". Новосибирск, ВО "Наука", 1994 г.", глава 2). Однако это неизбежно ведет к резкому снижению удельных энергетических характеристик систем электропитания. В ряде случаев, особенно в условиях малых космических аппаратов, такой подход не допустим. Более целесообразным представляется увеличение длительности ресурса эксплуатации аккумуляторных батарей за счет резервирования отдельных аккумуляторов в составе батареи.To increase the reliability of the functioning of power supply systems, satellites often use the increase in power of these systems through the installation of additional batteries. (See, for example, Spacecraft Power Systems. Novosibirsk, VO Nauka, 1994, Chapter 2. However, this inevitably leads to a sharp decrease in the specific energy characteristics of power systems. In some cases, especially in small spacecraft, this approach is not acceptable .. More appropriate seems to increase the duration of the battery life due to the backup of individual batteries in the battery.

Наиболее близким техническим решением, которое выбрано в качестве прототипа, является "Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли" (Патент РФ №2334337 С1, от 13.06.2007 г.). В этом способе улучшение удельных энергетических характеристик системы электропитания обеспечивают за счет включения дополнительных аккумуляторов в состав батареи. При этом к каждому аккумулятору батареи подсоединяют диодные зарядные и разрядные байпасные цепи, а нагрузку подключают ко всем последовательно соединенным аккумуляторам через понижающий импульсный стабилизатор напряжения (в работе "Патент РФ №2334337 С1, от 13.06.2007 г." он назван преобразователем напряжения 3).The closest technical solution, which is selected as a prototype, is the "Method of supplying the load with direct current in an autonomous power supply system of an artificial Earth satellite" (RF Patent No. 2334337 C1, dated June 13, 2007). In this method, the improvement of the specific energy characteristics of the power supply system is provided by the inclusion of additional batteries in the battery. In this case, diode charging and discharge bypass circuits are connected to each battery of the battery, and the load is connected to all series-connected batteries through a step-down switching voltage regulator (in the work "RF Patent No. 2334337 C1, dated June 13, 2007" it is called a voltage converter 3) .

В рассматриваемом способе электропитания в процессе разряда аккумуляторов на нагрузку энергия дополнительно введенных аккумуляторов используется для токовой подпитки всех аккумуляторов батареи за счет уменьшения среднего значения тока разряда их (за счет уменьшения длительности открытого состояния ключевых устройств импульсного стабилизатора напряжения). Аккумуляторы батареи, как правило, имеют различные по своему качеству токовые заряд-разрядные характеристики. Снижение величины тока разряда аккумуляторов, имеющих лучшие заряд-разрядные характеристики в составе батареи, приводит к тому, что для аккумуляторов с пониженной токовой отдачей такая подпитка оказывается недостаточной и по величине, и по длительности, что снижает эффективность использования энергии резервных аккумуляторов, ухудшает токовые заряд-разрядные характеристики всей батареи, уменьшает обеспечиваемое ею количество заряд-разрядных циклов.In the considered method of power supply in the process of discharging the batteries to the load, the energy of the additionally introduced batteries is used for current supply of all battery batteries by reducing the average value of their discharge current (by reducing the duration of the open state of the key devices of the pulse voltage regulator). Battery batteries, as a rule, have different quality charge-discharge current characteristics. The decrease in the discharge current of batteries having the best charge-discharge characteristics in the battery leads to the fact that for rechargeable batteries with a reduced current return, such recharge is insufficient both in magnitude and duration, which reduces the energy efficiency of the backup batteries, worsens the current charge -discharge characteristics of the entire battery, reduces the number of charge-discharge cycles provided by it.

Последовательное соединение аккумуляторов в батарее приводит к тому, что она имеет токовые заряд-разрядные характеристики худшего по нагрузочной способности аккумулятора в ее составе. Поэтому для увеличения обеспечиваемого батареей количества заряд-разрядных циклов необходимо в процессе эксплуатации снижать за счет резервных аккумуляторов токовую нагрузку худших по нагрузочной способности аккумуляторов в составе батареи.The serial connection of the batteries in the battery leads to the fact that it has current charge-discharge characteristics of the battery with the worst load capacity in its composition. Therefore, in order to increase the number of charge-discharge cycles provided by the battery, it is necessary during operation to reduce the current load of the worst-performing batteries in the battery composition due to backup batteries.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение обеспечиваемого количества заряд-разрядных циклов батареи, имеющей в своем составе последовательно соединенные основные и резервные аккумуляторы, повышение эффективности использования энергии резервных аккумуляторов.The aim of the invention is to increase the number of charge-discharge cycles of a battery having in its composition series-connected primary and backup batteries, increasing the energy efficiency of backup batteries.

Цель достигается тем, что при способе резервирования аккумуляторов автономной системы электропитания, содержащей источник электрической энергии ограниченной мощности и аккумуляторную батарею из последовательно соединенных N основных и К резервных аккумуляторов с байпасными зарядными и разрядными цепями на каждом из них, заключающемся в проведении заряд-разрядных циклов и контроле напряжения на аккумуляторной батарее, дополнительно подзаряжают от индивидуальных источников напряжения только наиболее разряжающиеся аккумуляторы батареи. Индивидуальные источники напряжения реализуют на основе общего для них преобразователя постоянного напряжения. Величину выходных напряжений индивидуальных источников в процессе эксплуатации поддерживают равной среднему значению напряжений на аккумуляторах батареи. Их выходные токи ограничивают допустимой величиной посредством ограничительных резисторов и предохранителей. При этом для питания индивидуальных источников используют электрическую энергию резервных аккумуляторов, в то время как для питания нагрузки используют электрическую энергию только основных аккумуляторов батареи.The goal is achieved by the fact that with the method of backup batteries of an autonomous power supply system containing a limited power source of electric energy and a battery of N main and K backup batteries connected in series with bypass charging and discharge circuits on each of them, which consists in conducting charge-discharge cycles and monitoring the voltage on the battery, only the most discharged batteries of the batteries are recharged from individual voltage sources Areas. Individual voltage sources are implemented on the basis of a common DC voltage converter. The value of the output voltages of individual sources during operation is maintained equal to the average value of the voltages on the battery batteries. Their output currents are limited by an acceptable value by means of limiting resistors and fuses. At the same time, the electric energy of the backup batteries is used to power individual sources, while only the main battery batteries are used to power the load.

В устройство резервирования аккумуляторов, содержащее аккумуляторную батарею с последовательно соединенными N основными К резервными аккумуляторами, с байпасными зарядными и разрядными цепями на каждом из них, и устройство контроля напряжения, подключенное к выходным клеммам аккумуляторной батареи, с этой целью дополнительно вводят и подключают цепями питания к резервным аккумуляторам преобразователь постоянного напряжения с N+K индивидуальными источниками напряжений на выходе, каждый из которых подключают через последовательно соединенные ограничительный резистор и предохранитель к одному из аккумуляторов батареи. При этом нагрузку подключают к основным аккумуляторам батареи, а величину выходных напряжений индивидуальных источников за счет соответствующего подбора коэффициента трансформации трансформатора преобразователя постоянного напряжения делают равной среднему значению напряжений на аккумуляторах батареи.In the battery backup device containing a battery with N main K backup batteries connected in series, with bypass charging and discharge circuits on each of them, and a voltage monitoring device connected to the output terminals of the battery, for this purpose, they are additionally introduced and connected by power circuits to backup batteries DC / DC converter with N + K individual output voltage sources, each of which is connected in series with union of a limiting resistor and fuse to one of a battery of accumulators. In this case, the load is connected to the main battery of the battery, and the value of the output voltages of individual sources due to the appropriate selection of the transformation coefficient of the transformer of the DC / DC converter is made equal to the average value of the voltage on the battery batteries.

Согласно заявляемому способу распределение электрической энергии резервных аккумуляторов между аккумуляторами с наиболее низкой нагрузочной способностью в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи производят за счет соответствующего выбора коэффициента трансформации трансформатора преобразователя постоянного напряжения. Величину его выбирают такой, чтобы выходные напряжения индивидуальных источников напряжения Uc были бы равны отношению:According to the claimed method, the distribution of the electrical energy of the backup batteries between the batteries with the lowest load capacity during the operation of the battery is made by appropriate selection of the transformation ratio of the transformer of the DC / DC converter. Its value is chosen such that the output voltages of the individual voltage sources U c are equal to the ratio:

U С = U А Б /(N + K),                                                                          (1)

Figure 00000001
U FROM = U BUT B / (N + K), (1)
Figure 00000001

где UАБ - напряжение на аккумуляторной батарее;where U AB - voltage on the battery;

N - количество основных аккумуляторов в батарее;N is the number of main batteries in the battery;

К - количество резервных аккумуляторов в батарее.K is the number of backup batteries in the battery.

Так как напряжение на батарее UАБ равно сумме напряжений Ui аккумуляторов, входящих в ее состав:Since the voltage on the battery U AB is equal to the sum of the voltages U i of the batteries included in its composition:

U=ZiUi U AB = Z i U i

где Ui - напряжение i-го аккумулятора;where U i is the voltage of the i-th battery;

то выходные напряжения индивидуальных источников Uc в этом случае будут равны среднему значению напряжений Ui на аккумуляторах батареи:then the output voltages of individual sources U c in this case will be equal to the average value of voltages U i on the battery:

U C = (N + K) -1   Σ i U i .                                                              (2)

Figure 00000002
U C = (N + K) -one Σ i U i . (2)
Figure 00000002

На чертеже изображена электрическая схема устройства, реализующего заявляемый способ в случае, когда в качестве резервного аккумулятора используют один аккумулятор из состава батареи, содержащей N+1 аккумуляторов. В состав устройства входят: преобразователь постоянного напряжения 1 с силовым трансформатором Тр, выходными транзисторами T1, Т2 и с индивидуальными источниками напряжения U1…U(N+1); блок ограничителей 2 с предохранителями (например, плавкими) П1…П(N+1) и ограничительными резисторами R1...R(N+1); аккумуляторная батарея 3 с диодными байпасными цепями, с одним резервным аккумулятором А1 и с основными аккумуляторами А2,…, A(N+1); устройство контроля напряжения 4.The drawing shows an electrical diagram of a device that implements the inventive method in the case when as a backup battery using one battery from the battery containing N + 1 batteries. The device includes: DC voltage converter 1 with power transformer Tr, output transistors T1, T2 and with individual voltage sources U1 ... U (N + 1); block of limiters 2 with fuses (for example, fuses) П1 ... П (N + 1) and limit resistors R1 ... R (N + 1); rechargeable battery 3 with diode bypass circuits, with one backup battery A1 and with the main batteries A2, ..., A (N + 1); voltage control device 4.

Средняя точка первичной обмотки трансформатора Тр преобразователя постоянного напряжения 1 соединена с шиной "+" аккумуляторной батареи 3. Минусовая шина питания преобразователя постоянного напряжения 1 (коллекторы транзисторов Tl, Т2) соединена с шиной "-" резервного аккумулятора А1. Преобразователь постоянного напряжения 1 содержит в своем составе "N+1" индивидуальных источников напряжения U1…U(N+1), каждый из которых соединен через плавкий предохранитель П и ограничительный резистор R с одним аккумулятором батареи 3. Аккумулятор А1 - резервный, аккумуляторы A2…A(N+1) - основные аккумуляторы батареи 3, к которым подключают нагрузку. Ко всем аккумуляторам батареи подключены диодные зарядные и разрядные байпасные цепи. Коэффициент трансформации трансформатора Тр подобран таким образом, что величина выходных напряжений индивидуальных источников напряжения U1…U(N+1) равна среднему значению напряжений Uc на аккумуляторах батареи 3. Устройство контроля напряжения 4 соединено с выходными клеммами аккумуляторной батареи 3. Выходной сигнал устройства контроля напряжения 4 подают на вход управления первичного источника напряжения автономной системы электропитания для ограничения тока заряда. Так, если в качестве первичного источника напряжения используется солнечная батарея с зарядным преобразователем, то выходной сигнал устройства контроля напряжения 4 подают на вход управления зарядного преобразователя. На схеме условно обозначены выводные клеммы аккумуляторной батареи 3 "+"5 " - " и ее ток заряда Iз, подаваемый от первичного источника напряжения.The midpoint of the primary winding of the transformer Tr of the DC / DC converter 1 is connected to the battery + bus + 3. The negative power supply bus of the DC / DC converter 1 (transistor collectors Tl, T2) is connected to the "-" backup battery A1 bus. DC / DC converter 1 contains "N + 1" individual voltage sources U1 ... U (N + 1), each of which is connected via fuse P and a terminating resistor R to one battery of battery 3. Battery A1 is backup, batteries A2 ... A (N + 1) - the main batteries of battery 3, to which the load is connected. Diode charging and discharge bypass circuits are connected to all battery batteries. The transformation coefficient of the transformer Tr is selected in such a way that the value of the output voltages of individual voltage sources U1 ... U (N + 1) is equal to the average value of the voltage Uc on the batteries of the battery 3. The voltage monitoring device 4 is connected to the output terminals of the battery 3. The output signal of the voltage monitoring device 4 are applied to the control input of the primary voltage source of the autonomous power supply system to limit the charge current. So, if a solar battery with a charging converter is used as the primary voltage source, the output signal of the voltage monitoring device 4 is fed to the control input of the charging converter. The diagram shows the terminal terminals of the battery 3 "+" 5 "-" and its charge current Iz supplied from the primary voltage source.

Устройство работает следующим образом. Предполагается, что в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи 3 источник ограниченной мощности (например, солнечная батарея с зарядным преобразователем), от которого запитана аккумуляторная батарея 3, обеспечивает режим заряда ее, ограничивая величину тока заряда Iз аккумуляторной батареи 3 и напряжение на ней допустимыми значениями. При этом преобразователь постоянного напряжения 1 формирует на выходах индивидуальных источников U1…U(N+1) напряжения Uc, равные среднему значению напряжений на аккумуляторах батареи.The device operates as follows. It is assumed that during operation of the battery 3 a limited power source (for example, a solar battery with a charging converter), from which the battery 3 is powered, provides a charge mode by limiting the amount of charge current Iz of the battery 3 and the voltage across it with acceptable values. In this case, the DC voltage converter 1 generates at the outputs of individual sources U1 ... U (N + 1) voltages U c equal to the average value of the voltages on the battery batteries.

Если текущее значение напряжения Ui на i-ом аккумуляторе из-за пониженной нагрузочной способности его оказывается меньше выходного напряжения подключенного к нему индивидуального источника (Ui<Uc), то диоды его выпрямителя открываются - напряжение Uc подается на i-й аккумулятор. За счет электрической энергии резервного аккумулятора А1 происходит частичная или полная компенсация тока разряда (тока нагрузки) аккумулятора с пониженной нагрузочной способностью и дозаряд его до напряжения, равного среднему значению напряжения на аккумуляторах батареи 3. При этом, чем меньше напряжение на аккумуляторе Ui, тем больше разность ΔU=Uc - Ui и тем большим током заряжается этот аккумулятор от индивидуального источника напряжения - от резервного аккумулятора А1. Если же напряжение на каком-то аккумуляторе батареи оказывается равным среднему значению напряжений на аккумуляторах батареи (Ui>Uc), то диоды выпрямителя его индивидуального источника оказываются закрытыми, напряжение Uc на этот аккумулятор не подается и дозаряд его не производится. Таким образом, от резервного аккумулятора подзаряжаются аккумуляторы только с наиболее низким выходным напряжением в составе батареи (с наиболее худшими заряд-разрядными характеристиками).If the current value of the voltage U i on the i-th battery due to its reduced load capacity is less than the output voltage of the individual source connected to it (U i <U c ), then the diodes of its rectifier open - voltage U c is supplied to the i-th battery . Due to the electrical energy of the backup battery A1, partial or full compensation of the discharge current (load current) of the battery with reduced load capacity occurs and it is recharged to a voltage equal to the average voltage on the batteries of the battery 3. Moreover, the lower the voltage on the battery U i , the the difference ΔU = U c - U i is greater and the larger current this battery is charged from an individual voltage source - from the backup battery A1. If the voltage on some battery of the battery turns out to be equal to the average value of the voltages on the battery of the battery (U i > U c ), then the rectifier diodes of its individual source are closed, voltage U c is not supplied to this battery and it is not charged. Thus, only the lowest output voltage in the battery (with the worst charge-discharge characteristics) is recharged from the backup battery.

Если в процессе подзаряда основных аккумуляторов напряжение на резервном аккумуляторе А1 падает и становится ниже величины Uc, то снижается и напряжение на выходе индивидуальных источников U1…U(N+1). Выпрямительные диоды их закрываются, отключая тем самым индивидуальные источники от основных аккумуляторов. Преобразователь постоянного напряжения 1 начинает работать в режиме холостого хода. Процесс подзаряда основных аккумуляторов не возобновляется до тех пор, пока напряжения на основных аккумуляторах батареи понизятся за счет тока нагрузки и на некоторых из них станут меньше напряжения индивидуального источника.If in the process of recharging the main batteries, the voltage on the backup battery A1 drops and falls below the value of U c , then the voltage at the output of individual sources U1 ... U (N + 1) also decreases. Their rectifier diodes are closed, thereby disconnecting individual sources from the main batteries. DC / DC Converter 1 starts to run in idle mode. The process of recharging the main batteries does not resume until the voltages on the main batteries of the battery decrease due to the load current and on some of them become lower than the voltage of the individual source.

Если же при этом одновременно производится заряд аккумуляторов батареи током заряда Iз, то за счет его напряжение на выходе резервного аккумулятора А1 может возрастать, в то время как напряжение на основных аккумуляторов A2…A(N+1) из-за тока нагрузки возрастет гораздо медленнее. Поэтому напряжения Uc на выходе индивидуальных источников тоже начинает возрастать и становится больше выходного напряжения одного из основных аккумуляторов, выпрямительные диоды его индивидуального источника открываются - режим подзаряда основных аккумуляторов возобновляется. При этом, если Iз превышает по величине ток потребления преобразователя постоянного напряжения 1, то напряжение на А1 будет продолжать расти, увеличивая выходные напряжения индивидуальных источников напряжения U1…U(N+1) и количество индивидуальных источников с открытыми выпрямительными диодами. Как только напряжение на аккумуляторной батарее 3 достигнет предельно допустимого значения, устройство контроля напряжения 4 вырабатывает сигнал на снижение тока заряда Iз или полное прекращение его. За счет тока нагрузки начинается спад напряжения на основных аккумуляторах батареи. При этом режим подзаряда основных аккумуляторов продолжается за счет энергии резервного аккумулятора А1 до тех пор, пока напряжение Uc станет ниже напряжений основных аккумуляторов батареи.If at the same time the batteries are charged at the same time with a charge current Iz, then its voltage at the output of the backup battery A1 can increase, while the voltage at the main batteries A2 ... A (N + 1) will increase much more slowly due to the load current . Therefore, the voltage U c at the output of individual sources also begins to increase and becomes greater than the output voltage of one of the main batteries, the rectifier diodes of its individual source open - the charging mode of the main batteries resumes. Moreover, if Iz exceeds the current consumption of the DC-DC converter 1 in magnitude, then the voltage on A1 will continue to increase, increasing the output voltages of individual voltage sources U1 ... U (N + 1) and the number of individual sources with open rectifier diodes. As soon as the voltage on the battery 3 reaches the maximum permissible value, the voltage control device 4 generates a signal to reduce the charge current Iz or its complete cessation. Due to the load current, the voltage drop begins on the main batteries of the battery. In this case, the mode of recharging the main batteries continues due to the energy of the backup battery A1 until the voltage U c becomes lower than the voltages of the main battery batteries.

Таким образом, в режиме автомата происходит подзаряд аккумуляторов батареи с одновременной стабилизацией выходного напряжения индивидуальных источников напряжения на уровне Uc. При этом резервный аккумулятор А1 отдает электрическую энергию только тем основным аккумуляторам, которые имеют наиболее низкое выходное напряжение и, следовательно, обладают худшими токовыми заряд-разрядными характеристиками в составе батареи в текущий момент времени.Thus, in the automatic mode, the batteries are recharged while the output voltage of the individual voltage sources is stabilized at the level of U c . In this case, the backup battery A1 gives off electric energy only to those main batteries that have the lowest output voltage and, therefore, have the worst current charge-discharge characteristics in the battery at the current time.

Байпасные цепи за счет соответствующего включения диодов при нормальном функционировании аккумуляторов выключены и существенного влияния на работу схемы не оказывают. Если же внутреннее сопротивление какого-либо аккумулятора батареи неожиданно возрастает, то включенный параллельно аккумулятору одиночный байпасный диод обеспечивает прохождение на нагрузку токов разряда аккумуляторов. Три последовательно включенных байпасных диода (количество диодов зависит от величины рабочего напряжения аккумулятора) обеспечивают прохождение токов заряда аккумуляторов и исключают возможность превышения напряжением аккумулятора предельно допустимого значения. Ограничительные резисторы R1…R(N+1) задают значения рабочих токов индивидуальных источников U1…U(N+1). Если внутреннее сопротивление аккумулятора неожиданно снижается до критического значения (например, возникает режим короткого замыкания аккумулятора), то предохранитель П в аварийном порядке отключает от него индивидуальный источник напряжения.Bypass circuits due to the corresponding inclusion of diodes during normal battery operation are turned off and do not significantly affect the operation of the circuit. If the internal resistance of a battery of a battery suddenly increases, then a single bypass diode connected in parallel with the battery ensures that the discharge currents of the batteries pass to the load. Three sequentially connected bypass diodes (the number of diodes depends on the operating voltage of the battery) ensure the passage of battery charge currents and exclude the possibility of exceeding the maximum permissible value by the battery voltage. The limiting resistors R1 ... R (N + 1) set the values of the operating currents of individual sources U1 ... U (N + 1). If the internal resistance of the battery unexpectedly drops to a critical value (for example, a battery short circuit occurs), then fuse P accidentally disconnects the individual voltage source from it.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет увеличить обеспечиваемое количество заряд-разрядных циклов батареи, имеющей в своем составе последовательно соединенные основные и резервные аккумуляторы, за счет токовой подпитки от резервных аккумуляторов только тех ее основных аккумуляторов, токовые заряд-разрядные характеристики которых в текущий момент времени хуже аналогичных характеристик других основных аккумуляторов батареи, и, следовательно, обеспечивает достижение поставленной цели.Thus, the claimed technical solution allows to increase the number of charge-discharge cycles of the battery, which has in its composition sequentially connected main and backup batteries, due to current recharge from backup batteries only those of its main batteries, the current charge-discharge characteristics of which are currently worse than the similar characteristics of other main battery batteries, and, therefore, ensures the achievement of the goal.

Источники информацииInformation sources

1. Суетин Б.П., Иванчура В.И., Чернышев А.И., Исляев Ш.Н. Системы электропитания космических аппаратов, Новосибирск: ВО Наука, 1994 г.1. Suetin B.P., Ivanchura V.I., Chernyshev A.I., Islyaev Sh.N. Spacecraft Power Systems, Novosibirsk: VO Nauka, 1994

2. Патент РФ №2334337 C1, H02J 7/35, от 13.06.2007 г.2. RF patent No. 2334337 C1, H02J 7/35, dated 13.06.2007.

Claims (2)

1. Способ резервирования аккумуляторов автономной системы электропитания, содержащей источник электрической энергии ограниченной мощности и аккумуляторную батарею из последовательно соединенные N основных и К резервных аккумуляторов с байпасными зарядными и разрядными цепями на каждом аккумуляторе, заключающийся в проведении заряд-разрядных циклов и контроле напряжения на аккумуляторной батарее, отличающийся тем, что в процессе эксплуатации аккумуляторной батареи ее наиболее разряжающиеся аккумуляторы дополнительно подзаряжают от индивидуальных источников напряжения, реализуемых на основе общего для них преобразователя постоянного напряжения, величину выходных напряжений индивидуальных источников поддерживают равной среднему значению напряжений на аккумуляторах батареи, их выходные токи ограничивают посредством резисторов и предохранителей допустимой величиной, при этом для питания индивидуальных источников используют электрическую энергию резервных аккумуляторов, в то время как для питания нагрузки используют электрическую энергию только основных аккумуляторов батареи.1. The method of backup batteries of an autonomous power supply system containing a limited power source of electric energy and a battery of N main and K backup batteries in series with bypass charging and discharge circuits on each battery, which consists in conducting charge-discharge cycles and monitoring the voltage on the battery , characterized in that during operation of the battery its most discharged batteries are additionally recharged t of individual voltage sources, implemented on the basis of a common DC-voltage converter, the output voltage of the individual sources is maintained equal to the average voltage on the battery, their output currents are limited by resistors and fuses to an allowable value, while the backup electrical energy is used to supply individual sources accumulators, while only the main Battery kumulyatorov. 2. Устройство резервирования аккумуляторов, содержащее аккумуляторную батарею с последовательно соединенными N основными К резервными аккумуляторами, с байпасными зарядными и разрядными цепями на каждом из них, и устройство контроля напряжения, подключенное к выходным клеммам аккумуляторной батареи, отличающееся тем, что в него дополнительно вводят и подключают цепями питания к резервным аккумуляторам батареи преобразователь постоянного напряжения с N+K индивидуальными источниками напряжений на выходе, каждый из которых подключают через последовательно соединенные ограничительный резистор и предохранитель к одному из аккумуляторов батареи, при этом нагрузку подключают к основным аккумуляторам батареи, а величину выходных напряжений индивидуальных источников за счет соответствующего подбора коэффициента трансформации трансформатора преобразователя постоянного напряжения делают равной среднему значению напряжений на аккумуляторах батареи. 2. A battery backup device comprising a battery with N main K backup batteries connected in series, with bypass charging and discharge circuits on each of them, and a voltage monitoring device connected to the output terminals of the battery, characterized in that it is additionally introduced and a DC / DC converter with N + K is connected by power circuits to the battery backup batteries with individual voltage sources at the output, each of which is connected to Res series-connected limiting resistor and fuse to one of the battery of accumulators, wherein a load connected to the battery main battery and the output voltage of individual sources by appropriate selection of the coefficient of the DC voltage converter transformer is made the average of the voltages at the battery accumulators.
RU2013125961/07A 2013-06-05 2013-06-05 Method of accumulator backup and device for method implementation RU2543498C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125961/07A RU2543498C2 (en) 2013-06-05 2013-06-05 Method of accumulator backup and device for method implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125961/07A RU2543498C2 (en) 2013-06-05 2013-06-05 Method of accumulator backup and device for method implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013125961A RU2013125961A (en) 2014-12-10
RU2543498C2 true RU2543498C2 (en) 2015-03-10

Family

ID=53290449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013125961/07A RU2543498C2 (en) 2013-06-05 2013-06-05 Method of accumulator backup and device for method implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2543498C2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5387858A (en) * 1992-02-27 1995-02-07 Academy Of Applied Science Energy-conserving multiple power source and method for battery-operated products
WO1996012334A1 (en) * 1994-10-18 1996-04-25 Bender Edward D Energy-conserving multiple power source and method for battery-operated products
RU2069988C1 (en) * 1992-11-03 1996-12-10 Дмитриев Григорий Иванович Surgical method for treating postburn neck contractures
RU2258292C2 (en) * 2003-05-07 2005-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики имени академика М.Ф. Решетнева" Method for supplying dc power to load
CN101202352A (en) * 2006-12-14 2008-06-18 华为技术有限公司 Backup battery
RU2334337C1 (en) * 2007-06-13 2008-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Method of feeding of load by direct current in autonomous electric power supply system of man-made sattelite
US20090026842A1 (en) * 2007-03-30 2009-01-29 Ips Group Inc. Power supply unit
EP2372865A2 (en) * 2010-03-29 2011-10-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Power supply device capable of equalizing electrical properties of batteries
RU2449428C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" METHOD FOR CHARGING PACKAGE OF "n" LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERIES INCLUDED IN GEOSTATIONARY ARTIFICIAL EARTH SATELLITE

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5387858A (en) * 1992-02-27 1995-02-07 Academy Of Applied Science Energy-conserving multiple power source and method for battery-operated products
RU2069988C1 (en) * 1992-11-03 1996-12-10 Дмитриев Григорий Иванович Surgical method for treating postburn neck contractures
WO1996012334A1 (en) * 1994-10-18 1996-04-25 Bender Edward D Energy-conserving multiple power source and method for battery-operated products
RU2258292C2 (en) * 2003-05-07 2005-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики имени академика М.Ф. Решетнева" Method for supplying dc power to load
CN101202352A (en) * 2006-12-14 2008-06-18 华为技术有限公司 Backup battery
US20090026842A1 (en) * 2007-03-30 2009-01-29 Ips Group Inc. Power supply unit
RU2334337C1 (en) * 2007-06-13 2008-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Method of feeding of load by direct current in autonomous electric power supply system of man-made sattelite
EP2372865A2 (en) * 2010-03-29 2011-10-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Power supply device capable of equalizing electrical properties of batteries
RU2449428C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" METHOD FOR CHARGING PACKAGE OF "n" LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERIES INCLUDED IN GEOSTATIONARY ARTIFICIAL EARTH SATELLITE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013125961A (en) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101677679B1 (en) Power management circuit for rechargeable battery stack
EP3259152B1 (en) Electric vehicle power distribution system
CN102792548B (en) Charge equalization system for batteries
US9906052B2 (en) Power supply device
CN102474124A (en) Charge control circuit, battery pack, and charging system
US9755439B2 (en) Battery state control circuit, battery state control device, and battery pack
US20160064969A1 (en) Battery Management Circuit
RU2337452C1 (en) Method of load supply with direct current in composition of autonomous system of earth power supply and autonomous power supply system for its implementation
RU2411618C1 (en) Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous system of power supply of artificial earth satellite
JP7276893B2 (en) Power supply system and management device
US6377023B1 (en) Charging control system for a battery of electric storage cells and in particular a battery of lithium cells
RU2535301C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2510105C2 (en) Method to charge set of accumulator batteries within autonomous system of spacecraft power supply
RU2543498C2 (en) Method of accumulator backup and device for method implementation
RU2614514C2 (en) METHOD OF CHARGING LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERY FROM n SERIALLY CONNECTED ACCUMULATORS
RU2647128C2 (en) Method of lithium-ion accumulator battery charge
RU118134U1 (en) ELECTRICITY CONTROLLER FOR HYBRID ELECTRICITY SYSTEM
RU2313169C2 (en) Off-line power supply system
RU2638825C2 (en) Method for operation of lithium-ion accumulator battery as part of autonomous system of power supply of artifical earth satellite
Stojanović et al. Different Ways to Charging Supercapacitor in WSN Using Solar Cells
JP2012249345A (en) Charging system, charging method, and power supply system
CN111880005B (en) Loop resistance tester and control method thereof
RU2475921C2 (en) Standalone power supply system
RU2543497C2 (en) Method of accumulator battery operation and device for method implementation
JP6923121B2 (en) Power supply device

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner