RU2641098C1 - Solid-state contactor for batteries - Google Patents
Solid-state contactor for batteries Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641098C1 RU2641098C1 RU2017102745A RU2017102745A RU2641098C1 RU 2641098 C1 RU2641098 C1 RU 2641098C1 RU 2017102745 A RU2017102745 A RU 2017102745A RU 2017102745 A RU2017102745 A RU 2017102745A RU 2641098 C1 RU2641098 C1 RU 2641098C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- solid
- transistors
- power field
- charger
- 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)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к электронной технике, а именно к устройствам коммутации в аккумуляторных батареях, в том числе в тяговых литиевых аккумуляторных батареях.The invention relates to electronic equipment, namely, switching devices in rechargeable batteries, including traction lithium batteries.
Уровень техникиState of the art
Наиболее распространенными устройствами коммутации в аккумуляторных батареях (АКБ) являются электромеханические контакторы. Однако твердотельные контакторы в отличии от электромеханических обладают большим коммутационным ресурсом и меньшей стоимостью.The most common switching devices in batteries (battery) are electromechanical contactors. However, solid-state contactors, unlike electromechanical ones, have a large switching resource and lower cost.
Решения от Littlefuse (http://www.littelfuse.com/products/dc-solenoids-and-relays/solid-state-relays.aspx), Teledyne Relays (http://www.teledynerelays.com/pdf/military/m33-2n.pdf), Crydom (http://www.crydom.com/en/products) представляют из себя твердотельные реле, осуществляющие коммутацию с помощью силовых транзисторов и рассчитаны на токи до 100 А. Данные твердотельные реле являются реле общего назначения, схемотехника данных решений не оптимизирована для применения в аккумуляторных батареях, для коммутации АКБ зарядного устройства и нагрузки, при использовании известных решений, требуется два полноценных твердотельных реле, и предполагают работу только до 100 А, а также не обеспечивают полную защиту от протекания обратного тока.Solutions from Littlefuse (http://www.littelfuse.com/products/dc-solenoids-and-relays/solid-state-relays.aspx), Teledyne Relays (http://www.teledynerelays.com/pdf/military/ m33-2n.pdf), Crydom (http://www.crydom.com/en/products) are solid state relays that switch using power transistors and are designed for currents up to 100 A. These solid state relays are general purpose relays , the circuitry of these solutions is not optimized for use in rechargeable batteries, for switching the battery of the charger and load, when using known solutions, two full-fledged solid-state relays are required, and edpolagayut work only up to 100 A, and does not provide complete protection against reverse current flow.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническая задача заключается в разработке устройства твердотельного контактора, предназначенного для коммутации нагрузки и зарядного устройства с функцией защиты от протекания обратного тока.The technical task is to develop a solid-state contactor device designed to switch the load and the charger with the function of protection against reverse current flow.
Технический результат заключается в обеспечении коммутации нагрузки, зарядного устройства и батареи, в полном ограничении протекания обратного тока, обеспечении гальванической развязки сигналов управления от системы управления аккумуляторной батареи, увеличении проводимого тока.The technical result consists in providing switching of the load, charger and battery, in completely limiting the flow of reverse current, providing galvanic isolation of control signals from the control system of the battery, increasing the conducted current.
Технический результат достигается за счет того, что твердотельный контактор для аккумуляторных батарей содержит блок коммутации аккумуляторной батареи и зарядного устройства, состоящий из группы параллельно соединенных силовых полевых транзисторов, встречно последовательно включенной второй группы параллельно соединенных силовых полевых транзисторов, схемы включения транзисторов с гальванической развязкой, и связанный с ним блок коммутации аккумуляторной батареи и нагрузки, состоящий из группы параллельно включенных силовых полевых транзисторов и схемы включения транзисторов с гальванической развязкой.The technical result is achieved due to the fact that the solid-state contactor for batteries contains a switching unit for the battery and charger, consisting of a group of parallel-connected power field-effect transistors, a counter-connected series of a second group of parallel-connected power field-effect transistors, a connection circuit for transistors with galvanic isolation, and the associated battery and load switching unit, consisting of a group of parallel connected power fields transistors and switching transistors with galvanic isolation.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фигуре показана схема твердотельного контактора.The figure shows a diagram of a solid state contactor.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Твердотельный контактор предназначен для коммутации АКБ, зарядного устройства и нагрузки. Коммутация в твердотельном контакторе осуществляется с помощью полупроводниковых ключей (силовые полевые МДП транзисторы - MOSFET) с номинальным рабочим напряжением, достаточным для работы с конкретной АКБ (конкретным напряжением).The solid-state contactor is designed for switching the battery, charger and load. Switching in a solid-state contactor is carried out using semiconductor switches (MOSFET power field-effect MOSFETs) with a rated operating voltage sufficient to operate with a specific battery (specific voltage).
Твердотельный контактор для аккумуляторной батареи, в том числе для тяговых литиевых аккумуляторных батарей, состоит из блока коммутации аккумуляторной батареи и зарядного устройства, который состоит из группы параллельно соединенных силовых полевых транзисторов 1 (МДП транзисторы - MOSFET), встречно последовательно включенной другой группы параллельно соединенных силовых полевых транзисторов 2, схемы включения транзисторов с гальванической развязкой 3, и блока коммутации аккумуляторной батареи и нагрузки, который состоит из группы параллельно включенных силовых полевых транзисторов 5 и схемы включения транзисторов с гальванической развязкой 4.The solid-state contactor for the battery, including for lithium traction batteries, consists of a battery switching unit and a charger, which consists of a group of parallel-connected power field-effect transistors 1 (MOS transistors - MOSFETs), and another group of parallel-connected power transformers is connected in series field-
Блоки коммутации связаны между собой через положительную силовую шину аккумуляторной батареи 6. Схемы включения транзисторов с гальванической развязкой 3 и 4 подключаются к внешней системе управления аккумуляторной батареи (BMS - Battery Management System). Блок коммутации аккумуляторной батареи и зарядного устройства подключается через силовой разъем к зарядному устройству и через силовую шину 6 к аккумуляторной батарее. Блок коммутации аккумуляторной батареи и нагрузки подключается через силовой разъем к электроприводу и через силовую шину 6 к аккумуляторной батарее.The switching units are interconnected via the positive power bus of the
При отсутствии разрешающего сигнала от системы управления аккумуляторной батареи на схему включения транзисторов 3 подключение к разъему зарядного устройства нагрузки либо источника напряжения с уровнем напряжения меньше уровня напряжения АКБ встречновключенная группа транзисторов 2 не позволяет протекать току от АКБ к разъему зарядного устройства.In the absence of a permissive signal from the battery control system to the
Силовые полевые транзисторы имеют в своей структуре паразитный обратный диод, который при выключенном состоянии транзистора позволяет проводить разряд через зарядный разъем и заряд через разрядный разъем. В процессе эксплуатации АКБ возникают случаи ошибочного подключения нагрузки к разъему заряда, кроме того, некоторые виды зарядных устройств могут в выключенном состоянии быть нагрузкой по отношению к аккумуляторной батареи. Протекание обратного тока сопровождается повышенными потерями на обратном диоде и быстрому выходу из строя транзистора. Помимо этого, в целях безопасности разъем заряда не должен находиться под напряжением. Для предотвращения обратного тока через разъем заряда применяется последовательное встречное включение силовых полевых транзисторов 1, 2. Для разрядного разъема встречное включение силовых полевых транзисторов не требуется, так как при практическом использовании аккумуляторной батареи разрядный разъем коммутируется один раз при установке в систему, а зарядный разъем коммутируется регулярно.Power field-effect transistors have a parasitic reverse diode in their structure, which, when the transistor is off, allows discharge through the charging connector and charge through the discharge connector. During the operation of the battery, there are cases of erroneous connection of the load to the charge connector, in addition, some types of chargers in the off state can be a load in relation to the battery. The flow of reverse current is accompanied by increased losses on the reverse diode and the rapid failure of the transistor. In addition, for safety reasons, the charge connector must not be live. To prevent reverse current through the charge connector, the on-board switching on of power field-
Для увеличения номинального тока контактора и снижения сопротивления транзистора в открытом состоянии применяется параллельное включение транзисторов. Благодаря положительному температурному коэффициенту силовых МДП транзисторов происходит выравнивание токов между параллельно включенными транзисторами.To increase the rated current of the contactor and reduce the resistance of the transistor in the open state, parallel connection of transistors is used. Due to the positive temperature coefficient of power MOS transistors, currents are aligned between transistors connected in parallel.
Твердотельный контактор имеет гальваническую развязку между драйвером транзисторов и управляющим сигналом для обеспечения изоляции цепей управления и силовых цепей.The solid-state contactor is galvanically isolated between the transistor driver and the control signal to ensure isolation of the control circuits and power circuits.
За счет выполнения заявленного устройства вышеуказанным образом, обеспечивается коммутация нагрузки, зарядного устройства и батареи, полное ограничение протекания обратного тока, гальваническая развязка сигналов управления от системы управления аккумуляторной батареи, увеличение проводимого тока, с возможностью проведения тока до 350 А в номинале и до 1000 А в пике.Due to the implementation of the claimed device in the above manner, switching of the load, the charger and the battery, a complete limitation of the reverse current flow, galvanic isolation of control signals from the control system of the battery, an increase in the conducted current, with the possibility of conducting current up to 350 A in nominal and up to 1000 A at the peak.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017102745A RU2641098C1 (en) | 2017-01-27 | 2017-01-27 | Solid-state contactor for batteries |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017102745A RU2641098C1 (en) | 2017-01-27 | 2017-01-27 | Solid-state contactor for batteries |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2641098C1 true RU2641098C1 (en) | 2018-01-16 |
Family
ID=68235648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017102745A RU2641098C1 (en) | 2017-01-27 | 2017-01-27 | Solid-state contactor for batteries |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2641098C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050037241A1 (en) * | 2003-08-15 | 2005-02-17 | Intersil Americas Inc. | Power source selector and controller for multiple battery power supply |
RU103427U1 (en) * | 2010-10-28 | 2011-04-10 | Томский Государственный Университет Систем Управления И Радиоэлектроники (Тусур) | BATTERY-DISCHARGE DEVICE FOR BATTERIES |
GB2479812A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-26 | Intel Corp | PSU whereby load current is jointly provided by a rechargeable battery and an adapter in a boost power mode. |
KR20130026765A (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-14 | 현대모비스 주식회사 | Low voltage dc-dc converter for vehicle and electric power control method thereof |
RU142215U1 (en) * | 2013-09-02 | 2014-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли | DEVICE FOR CHARGING AND DISCHARGE OF A LITHIUM-ION BATTERY |
EP3024116A1 (en) * | 2014-11-20 | 2016-05-25 | Star Engineers India Pvt. Ltd. | A three phase regulator rectifier for automotive battery charging and control application suitable for a two wheeled vehicle |
KR101654087B1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-09-05 | 현대엘리베이터 주식회사 | Secondary battery charging circuit using asymmetric pulse width modulation synchronous driving |
-
2017
- 2017-01-27 RU RU2017102745A patent/RU2641098C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050037241A1 (en) * | 2003-08-15 | 2005-02-17 | Intersil Americas Inc. | Power source selector and controller for multiple battery power supply |
GB2479812A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-26 | Intel Corp | PSU whereby load current is jointly provided by a rechargeable battery and an adapter in a boost power mode. |
RU103427U1 (en) * | 2010-10-28 | 2011-04-10 | Томский Государственный Университет Систем Управления И Радиоэлектроники (Тусур) | BATTERY-DISCHARGE DEVICE FOR BATTERIES |
KR20130026765A (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-14 | 현대모비스 주식회사 | Low voltage dc-dc converter for vehicle and electric power control method thereof |
RU142215U1 (en) * | 2013-09-02 | 2014-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли | DEVICE FOR CHARGING AND DISCHARGE OF A LITHIUM-ION BATTERY |
EP3024116A1 (en) * | 2014-11-20 | 2016-05-25 | Star Engineers India Pvt. Ltd. | A three phase regulator rectifier for automotive battery charging and control application suitable for a two wheeled vehicle |
KR101654087B1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-09-05 | 현대엘리베이터 주식회사 | Secondary battery charging circuit using asymmetric pulse width modulation synchronous driving |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110168842B (en) | Battery system | |
US9130405B2 (en) | Secure battery element | |
US8941264B2 (en) | Apparatus for bi-directional power switching in low voltage vehicle power distribution systems | |
US8779735B2 (en) | System and method for an overcurrent protection and interface circuit between an energy source and a load | |
RU2696539C2 (en) | Onboard network for vehicle | |
CN107666017B (en) | Battery system for hybrid vehicle | |
US9948086B2 (en) | Protection of a power supply including a plurality of batteries in parallel against an external short circuit | |
US9472799B2 (en) | Switch arrangements and battery arrangements | |
EP2363936A1 (en) | Reverse connection protecting device and backup power supply comprising the same | |
JP2012060764A (en) | Charge and discharge control circuit, and battery device | |
CN103972949A (en) | Charge/discharge control circuit and battery device | |
CA2871686A1 (en) | Energy supply module as a two-port network, use of a separating device in such an energy supply module, and method for operating such an energy supply module | |
JP2017118754A (en) | DCDC converter | |
CN109075558A (en) | Relay-set | |
CN104467067A (en) | Charging and discharging control circuit and battery device | |
CN113196664B (en) | Device and method for the direction-dependent operation of an electrochemical energy store | |
US11600992B2 (en) | Electric protection circuit | |
KR102493181B1 (en) | Disconnect device for interrupting direct current in the current path and for on-board electrical systems in vehicles | |
RU2641098C1 (en) | Solid-state contactor for batteries | |
TW201244322A (en) | Charge-discharge control circuit and battery device | |
JP2012054900A (en) | Electric circuit, charge controller, charge control system, and control method | |
US10468728B2 (en) | Electronic switching device of a battery management system, and battery | |
EP3817021A1 (en) | Ultra-capacitor module | |
US10840731B2 (en) | High power flash battery system and method thereof | |
EP4297262A1 (en) | Multi-functional solid state switching circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200128 |