RU2614514C2 - Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из "n" последовательно соединенных аккумуляторов - Google Patents
Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из "n" последовательно соединенных аккумуляторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2614514C2 RU2614514C2 RU2015136868A RU2015136868A RU2614514C2 RU 2614514 C2 RU2614514 C2 RU 2614514C2 RU 2015136868 A RU2015136868 A RU 2015136868A RU 2015136868 A RU2015136868 A RU 2015136868A RU 2614514 C2 RU2614514 C2 RU 2614514C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- battery
- batteries
- charge
- balancing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнической промышленности. Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из «n» последовательно соединенных аккумуляторов заключается в контроле напряжения аккумуляторов, отключении заряда по достижении напряжения любого из аккумуляторов заданного максимального значения и балансировке, во время проведения заряда аккумуляторной батареи, аккумуляторов по напряжению подразрядом на балансировочные резисторы. Параллельно аккумуляторам через замыкающиеся контакты подключают балансировочные резисторы. При включении заряда выбирают аккумулятор с наименьшим текущим напряжением. На остальных аккумуляторах замыкают контакты в цепях балансировочных резисторов. Сравнивают величину текущего напряжения каждого аккумулятора UTi с текущим напряжением аккумулятора с изначально незамкнутым контактом в цепи балансировочного резистора UT0 и при UTi≤UT0, контакт в цепи балансировочного резистора соответствующего аккумулятора размыкают. Изобретение позволяет повысить надежность и упростить способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Заявляемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей преимущественно в автономных системах электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ).
Известен способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи, заключающийся в контроле напряжения аккумуляторов, ограничении заряда по максимальной величине напряжения аккумуляторов и проведении в процессе эксплуатации балансировки аккумуляторов по напряжению путем подразряда аккумуляторов на резисторы до достижения их напряжением величины напряжения наиболее разряженного (наименее заряженного) аккумулятора («Батарея 6ЛИ-25, ЖЦПИ.563561.002 ПС», разработки и изготовления предприятия ОАО "Сатурн", г. Краснодар).
В известной литий-ионной аккумуляторной батарее 6ЛИ-25, согласно ЖЦПИ.563561.002 ПС, периодически контролируют напряжение аккумуляторов и, если разность поэлементных напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов превышает 25 мВ, проводят выравнивание аккумуляторов по емкости путем разряда более заряженных аккумуляторов на балансировочные резисторы до снижения отличия в напряжениях аккумуляторов не более 10 мВ.
Недостатком известного способа заряда литий-ионной аккумуляторной батареи является то, что проведение выравнивания аккумуляторов по емкости - процесс периодический и связан с достижением заранее установленной величины разбаланса по напряжению, что снижает эффективность использования литий-ионной аккумуляторной батареи.
Наиболее близким техническим решением является «способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из n последовательно соединенных аккумуляторов с подключенными к ним через коммутаторы балансировочными резисторами» (патент 2479894, RU), заключающийся в контроле напряжения аккумуляторов и отключении заряда по достижении напряжением любого из аккумуляторов заданного максимального значения, отличающийся тем, что при включении заряда выбирают аккумулятор с наименьшим текущим напряжением, а к остальным аккумуляторам подключают балансировочные резисторы на время, индивидуальное для каждого аккумулятора и пропорциональное величине его разбаланса по напряжению относительно выбранного аккумулятора с наименьшим текущим напряжением.
Этот способ принят за прототип заявляемого изобретения.
Недостатком известного способа заряда литий-ионной аккумуляторной батареи является то, что при балансировке аккумуляторов используются расчетные данные по разбалансу аккумуляторов по емкости и необходимому времени для его компенсации, что его излишне усложняет и снижает тем самым его надежность.
Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности и упрощение способа эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи.
Поставленная задача решается тем, что при проведении контроля напряжения аккумуляторов, отключении заряда по достижении напряжения любого из аккумуляторов заданного максимального значения и балансировки, во время проведения заряда аккумуляторной батареи, аккумуляторов по напряжению подразрядом на балансировочные резисторы, для чего, параллельно аккумуляторам через замыкающиеся контакты подключают балансировочные резисторы и при включении заряда выбирают аккумулятор с наименьшим текущим напряжением, а на остальных аккумуляторах замыкают контакты в цепях балансировочных резисторов, во время проведения заряда сравнивают величину текущего напряжения каждого аккумулятора UTi с текущим напряжением аккумулятора с изначально незамкнутым контактом в цепи балансировочного резистора UT0 и при UTi≤UT0,, контакт в цепи балансировочного резистора соответствующего аккумулятора размыкают. При этом контроль напряжения аккумуляторов проводят с периодом:
τ - период опроса напряжения аккумуляторов, с;
ΔCсущ - существенное значение разницы в напряжениях аккумуляторов, А⋅час;
Iзар - ток заряда аккумуляторной батареи, А;
3600 - пересчет А⋅час в А⋅с.
Действительно, если аккумуляторы имеют разную степень заряженности, то при заряде аккумуляторной батареи они должны получать энергию обратно пропорциональную своей степени заряженности по отношению к наименее заряженному аккумулятору. При наличии в составе аккумуляторной батареи балансировочных резисторов задача регламентирования поступающей на заряде аккумуляторной батареи энергии в конкретный аккумулятор решается с помощью них. По сути, это отбор энергии (в процессе заряда), равной имеющемуся избытку ее над наименее заряженным аккумулятором.
Для реализации этой задачи необходимо в процессе заряда аккумуляторной батареи проводить сравнение напряжения балансируемых аккумуляторов с текущим напряжением наименее заряженного аккумулятора и прекращать отбор энергии (отключать балансировочный резистор) от конкретного аккумулятора после уравнивания текущей величины его напряжения с текущей величиной напряжения предварительно выбранного аккумулятора, с наименьшим текущим напряжением (наименее заряженного аккумулятора). Отбор энергии от аккумуляторов после уравнивания их напряжений с напряжением наименее заряженного аккумулятора позволяет создать определенный запас на последующий естественный разбаланс аккумуляторов из-за неидентичности токов саморазряда. При этом следует учесть величину погрешности измерения и длительность времени включения заряда. Если длительность времени включения заряда недостаточна для устранения существующего разбаланса, то его полное устранение будет осуществлено на последующих зарядах аккумуляторной батареи.
Рассмотрим конкретный пример для литий-ионной аккумуляторной батареи номинальной емкостью 50 А⋅ч. Известно, что литий-ионные аккумуляторы эксплуатируются, в основном, в диапазоне напряжений от 2,7 B до 4,1 B. Коэффициент пересчета разницы напряжений аккумуляторов в емкость разбаланса для данного аккумулятора составит примерно 36 А⋅ч/В. Примем величину допустимого разбаланса аккумуляторов по напряжению равным 0,005B, что составит 0,18 А⋅час, ток заряда - 10 А, тогда.
На чертеже, фиг. 1, приведена упрощенная функциональная схема автономной системы электропитания ИСЗ, поясняющая работу по предлагаемому способу.
Устройство содержит солнечную батарею 1, подключенную к нагрузке 2, через преобразователь напряжения 3, аккумуляторную батарею 4, подключенную через зарядный преобразователь 5 к солнечной батарее 1, а через разрядный преобразователь 6 - к входу выходного фильтра преобразователя напряжения 3.
При этом нагрузка 2 в своем составе содержит бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию.
Параллельно аккумуляторной батарее 4 подключено устройство контроля аккумуляторов 7 (в частности, напряжения аккумуляторов) аккумуляторной батареи, связанное входом с аккумуляторной батареей 4, а выходом с нагрузкой 2 (с бортовой ЭВМ).
В цепи заряда-разряда аккумуляторной батареи установлен измерительный шунт 8.
Аккумуляторная батарея состоит из последовательно соединенных аккумуляторов 4-1, параллельно которым подключены балансировочные резисторы 4-2 через замыкающиеся контакты 4-3 реле в блоке реле 4-4.
Зарядный преобразователь 5 состоит из регулирующего ключа 9, управляемого схемой управления 10, вольтодобавочного узла, выполненного на трансформаторе 15, транзисторах 16, и выпрямителя на диодах 17.
Разрядный преобразователь 6 состоит из регулирующего ключа 11, управляемого схемой управления 12.
Преобразователь напряжения 3 состоит из регулирующего ключа 13, управляемого схемой управления 14, входного фильтра - конденсатор 18 и выходного фильтра на диоде 19, дросселе 20 и конденсаторе 21.
Схемы управления: 10 - зарядного преобразователя 5, 12 - разрядного преобразователя 6 и 14 - преобразователя напряжения 3 выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, входом подключенных к шинам стабилизируемого напряжения. Схема управления 10 зарядного преобразователя 5 дополнительно связана с измерительным шунтом 8 и нагрузкой 2, в качестве обратных связей по величине зарядного тока и напряжения нагрузки соответственно.
Устройство работает следующим образом.
В процессе эксплуатации аккумуляторная батарея 4 работает в основном в режиме хранения и периодических подзарядов от солнечной батареи 1 через зарядный преобразователь 5. Такой режим работы позволяет содержать ее в постоянной готовности для прохождения теневых участков орбиты или на случай потери ориентации солнечной батареи ИСЗ на Солнце.
Питание нагрузки 2 осуществляется при этом от солнечной батареи 1 через преобразователь напряжения 3.
При прохождении теневых участков орбиты либо при нарушении ориентации нагрузка 2 питается от аккумуляторной батареи 4 через разрядный преобразователь 6.
Устройство контроля аккумуляторов 7 контролирует напряжение аккумуляторов и передает информацию об их состоянии в нагрузку 2 (бортовую ЭВМ), в которой реализуются следующие технологические операции:
1. Обрабатываются данные по текущему значению напряжения аккумуляторов 4-1, оценивается текущая емкость аккумуляторов и разница в текущей емкости (напряжениях) аккумуляторов относительно аккумулятора, имеющего наименьшее напряжение.
2. При включении заряда аккумуляторной батареи к аккумуляторам 4-1 с напряжением, превышающим наименьшее напряжение, подключаются балансировочные резисторы 4-2 (посредством замыкания соответствующих контактов 4-3 реле блока реле 4-4). После достижения напряжения балансируемым аккумулятором величины текущего значения напряжения аккумулятора, имеющего наименьшее значение напряжения, формируется команда на отключение соответствующего балансировочного резистора 4-2 посредством размыкания соответствующего контакта 4-3 реле блока реле 4-4. Управление блоком реле 4-4 реализуется, по программе в бортовой ЭВМ, через устройство контроля аккумуляторов 7.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить надежность и упростить способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи.
Claims (7)
1. Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из «n» последовательно соединенных аккумуляторов, заключающийся в контроле напряжения аккумуляторов, отключении заряда по достижении напряжения любого из аккумуляторов заданного максимального значения и балансировке, во время проведения заряда аккумуляторной батареи, аккумуляторов по напряжению подразрядом на балансировочные резисторы, для чего параллельно аккумуляторам через замыкающиеся контакты подключают балансировочные резисторы и при включении заряда выбирают аккумулятор с наименьшим текущим напряжением, а на остальных аккумуляторах замыкают контакты в цепях балансировочных резисторов, отличающийся тем, что во время проведения заряда сравнивают величину текущего напряжения каждого аккумулятора UTi с текущим напряжением аккумулятора с изначально незамкнутым контактом в цепи балансировочного резистора UT0 и при UTi≤UT0, контакт в цепи балансировочного резистора соответствующего аккумулятора размыкают.
2. Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из «n» последовательно соединенных аккумуляторов по п. 1, отличающийся тем, что контроль напряжения аккумуляторов проводят с периодом:
τ≤ΔCсущ⋅3600/Iзар, где
τ - период опроса напряжения аккумуляторов, с;
ΔCсущ - существенное значение разницы в напряжениях аккумуляторов, А⋅час;
Iзар - ток заряда аккумуляторной батареи, А;
3600 - пересчет A⋅час в А⋅с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015136868A RU2614514C2 (ru) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из "n" последовательно соединенных аккумуляторов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015136868A RU2614514C2 (ru) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из "n" последовательно соединенных аккумуляторов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015136868A RU2015136868A (ru) | 2017-03-10 |
RU2614514C2 true RU2614514C2 (ru) | 2017-03-28 |
Family
ID=58454070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015136868A RU2614514C2 (ru) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из "n" последовательно соединенных аккумуляторов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2614514C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684905C1 (ru) * | 2018-02-28 | 2019-04-16 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ заряда комплекта из "n" литий-ионных аккумуляторных батарей в составе геостационарного искусственного спутника Земли |
RU2765911C1 (ru) * | 2018-08-21 | 2022-02-04 | Сименс Мобилити Гмбх | Способ параллельного соединения по меньшей мере двух аккумуляторов и распределительное устройство |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5773959A (en) * | 1996-01-11 | 1998-06-30 | Lockheed Martin Corporation | Lithium polymer battery charger methods and apparatus |
JP2010093875A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Hitachi Ltd | 電源制御装置、車両走行制御システム及び蓄電池劣化状態検知方法 |
RU2401487C1 (ru) * | 2009-06-29 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи в составе искусственного спутника земли |
RU2461102C1 (ru) * | 2011-04-01 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания |
RU2479894C2 (ru) * | 2011-06-16 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | СПОСОБ ЗАРЯДА ЛИТИЙ-ИОННОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ИЗ n ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ С ПОДКЛЮЧЕННЫМИ К НИМ ЧЕРЕЗ КОММУТАТОРЫ БАЛАНСИРОВОЧНЫМИ РЕЗИСТОРАМИ |
-
2015
- 2015-08-28 RU RU2015136868A patent/RU2614514C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5773959A (en) * | 1996-01-11 | 1998-06-30 | Lockheed Martin Corporation | Lithium polymer battery charger methods and apparatus |
JP2010093875A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Hitachi Ltd | 電源制御装置、車両走行制御システム及び蓄電池劣化状態検知方法 |
RU2401487C1 (ru) * | 2009-06-29 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи в составе искусственного спутника земли |
RU2461102C1 (ru) * | 2011-04-01 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания |
RU2479894C2 (ru) * | 2011-06-16 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | СПОСОБ ЗАРЯДА ЛИТИЙ-ИОННОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ИЗ n ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ С ПОДКЛЮЧЕННЫМИ К НИМ ЧЕРЕЗ КОММУТАТОРЫ БАЛАНСИРОВОЧНЫМИ РЕЗИСТОРАМИ |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684905C1 (ru) * | 2018-02-28 | 2019-04-16 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Способ заряда комплекта из "n" литий-ионных аккумуляторных батарей в составе геостационарного искусственного спутника Земли |
RU2765911C1 (ru) * | 2018-08-21 | 2022-02-04 | Сименс Мобилити Гмбх | Способ параллельного соединения по меньшей мере двух аккумуляторов и распределительное устройство |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015136868A (ru) | 2017-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2461102C1 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания | |
US9197081B2 (en) | High-efficiency battery equalization for charging and discharging | |
RU2479894C2 (ru) | СПОСОБ ЗАРЯДА ЛИТИЙ-ИОННОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ИЗ n ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ С ПОДКЛЮЧЕННЫМИ К НИМ ЧЕРЕЗ КОММУТАТОРЫ БАЛАНСИРОВОЧНЫМИ РЕЗИСТОРАМИ | |
EP2367261A2 (en) | Direct-current power source apparatus | |
CN103329390B (zh) | 可充电电池系统及可充电电池系统操作方法 | |
RU2411618C1 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания искусственного спутника земли | |
JP3828354B2 (ja) | バッテリセル用セルシャント回路 | |
US20180145522A1 (en) | Conversion Circuit Device For Uninterruptible Power Supply (UPS) Systems | |
RU2337452C1 (ru) | Способ питания нагрузки постоянным током в составе автономной системы электропитания искусственного спутника земли и автономная система электропитания для его реализации | |
JP2016535571A (ja) | 蓄電池管理システム | |
RU2614514C2 (ru) | Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из "n" последовательно соединенных аккумуляторов | |
RU2408958C1 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания искусственного спутника земли | |
RU2535301C2 (ru) | Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата | |
JP4485489B2 (ja) | 直流電源システムとその試験方法ならびに直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラム | |
WO2019089824A1 (en) | Battery charging method | |
RU2510105C2 (ru) | Способ заряда комплекта аккумуляторных батарей в составе автономной системы электропитания космического аппарата | |
US20180131049A1 (en) | Apparatus and method for charging valve regulated lead acid batteries | |
RU2647128C2 (ru) | Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи | |
US20120256593A1 (en) | Cell charge management system | |
RU2464675C2 (ru) | СПОСОБ ЗАРЯДА КОМПЛЕКТА ИЗ n ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ В СОСТАВЕ ГЕОСТАЦИОНАРНОГО ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА ЗЕМЛИ | |
RU2638825C2 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника Земли | |
RU2461101C1 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания | |
RU2637815C2 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника Земли | |
RU2699051C1 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания | |
RU2633533C2 (ru) | Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |