RU2663087C2 - Determination of battery serviceability without turning it off without warning - Google Patents
Determination of battery serviceability without turning it off without warning Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663087C2 RU2663087C2 RU2016139442A RU2016139442A RU2663087C2 RU 2663087 C2 RU2663087 C2 RU 2663087C2 RU 2016139442 A RU2016139442 A RU 2016139442A RU 2016139442 A RU2016139442 A RU 2016139442A RU 2663087 C2 RU2663087 C2 RU 2663087C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- voltage
- controller
- warning signal
- warning
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000036541 health Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003862 health status Effects 0.000 description 10
- QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N [Li].[Fe] Chemical compound [Li].[Fe] QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
- H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
- G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
- G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
- G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/3644—Constructional arrangements
- G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/18—Status alarms
- G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B7/00—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00
- G08B7/06—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
- H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение в общем относится к определению исправности аккумулятора наряду с предотвращением отключение аккумулятора без предупреждения.The present invention generally relates to determining the health of a battery while preventing the battery from being turned off without warning.
Уровень техникиState of the art
Определение исправности аккумуляторов является важным фактором для электрических велосипедов, электрических мотоциклов, электрических транспортных средств, электрических вилочных погрузчиков и систем сохранения энергии, для которых требуется большой диапазон и динамическое использование энергии аккумулятора, используемого в качестве источника питания. Отсутствие соответствующего механизма определения исправности аккумуляторов может привести к отключению (или отказу) аккумуляторной системы без предупреждения во время обслуживания. Обычно отключение (или отказ) аккумуляторной системы без предупреждения бывает вызвано одним из аккумуляторов (или набором аккумуляторов), подключенных последовательно, который имеет меньшую емкость или более высокое сопротивление. Эта проблема, в частности, является особенно острой для систем литий-ионных аккумуляторов, поскольку абсолютное значение напряжения отключения обычно устанавливается для каждого аккумулятора (или набора аккумуляторов), подключенного последовательно. Один сценарий, который может привести к отключению аккумуляторной системы без предупреждения, представляет собой сценарий, в котором один из аккумуляторов (или наборов аккумуляторов), включенных последовательно, достигает условия отключения до того, как будет достигнут рабочий уровень отключения аккумулятора в аккумуляторной системе. В таком случае отключение аккумуляторной системы может произойти без уведомления.Determining the health of batteries is an important factor for electric bicycles, electric motorcycles, electric vehicles, electric forklifts and energy conservation systems, which require a wide range and dynamic use of the energy of the battery used as a power source. The absence of an appropriate mechanism for determining the health of batteries can lead to shutdown (or failure) of the battery system without warning during maintenance. Typically, a shutdown (or failure) of the battery system without warning is caused by one of the batteries (or a set of batteries) connected in series, which has a lower capacity or higher resistance. This problem, in particular, is especially acute for lithium-ion battery systems, since the absolute value of the disconnect voltage is usually set for each battery (or set of batteries) connected in series. One scenario that can cause the battery system to shut down without warning is a scenario in which one of the batteries (or sets of batteries) connected in series reaches a shutdown condition before the operating level of battery shutdown in the battery system is reached. In this case, the battery system may be disconnected without notice.
С другой стороны, определение исправности может быть трудновыполнимым без сложной и длительной процедуры. Например, контактное измерение емкости отдельного аккумулятора или набора аккумуляторов по отдельности приводит к циклической проверке каждого аккумулятора. Это представляет собой длительную и сложную процедуру, которая не может выполняться ежедневно, и, следовательно, это повышается риск отключения аккумуляторной системы без предупреждения во время ежедневного использования системы пользователем.On the other hand, determining health can be difficult without a complex and lengthy procedure. For example, a contact measurement of the capacity of a single battery or a set of batteries individually leads to a cyclic check of each battery. This is a lengthy and complex procedure that cannot be performed on a daily basis, and therefore it increases the risk of disconnecting the battery system without warning during daily use by the user.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В одном объекте изобретения контролируемая аккумуляторная система содержит множество аккумуляторных блоков, составляющих аккумуляторную систему; и контроллер, соединенный с множеством аккумуляторных блоков; контроллер выполнен с возможностью отслеживания, для каждого аккумуляторного модуля, первого напряжения и второго напряжения, первое напряжение соответствует абсолютному значению напряжения отключения, и второе напряжение соответствует напряжению предупреждения, причем первое напряжение меньшее, чем второе напряжение; в ответ на достижение одним из аккумуляторных блоков второго напряжения, контроллер выполнен с возможностью подачи первого предупредительного сигнала, прежде чем любой из аккумуляторных блоков достигнет первого напряжения.In one aspect of the invention, a monitored battery system comprises a plurality of battery units constituting a battery system; and a controller connected to the plurality of battery packs; the controller is configured to track, for each battery module, the first voltage and the second voltage, the first voltage corresponds to the absolute value of the shutdown voltage, and the second voltage corresponds to the warning voltage, the first voltage being lower than the second voltage; In response to one of the battery packs reaching a second voltage, the controller is configured to provide a first warning signal before any of the battery packs reaches the first voltage.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Множество аспектов систем и способов, соответствующих изобретению, будут более понятными со ссылкой на следующие чертежи. Компоненты на чертежах не обязательно представлены в масштабе, при этом акцент сделан на ясную иллюстрацию принципов настоящего изобретения. Кроме того, на чертежах, одинаковыми номерами ссылочных позиций обозначены соответствующие части на нескольких видах.Many aspects of the systems and methods of the invention will be better understood with reference to the following drawings. The components in the drawings are not necessarily to scale, with emphasis on clearly illustrating the principles of the present invention. In addition, in the drawings, the same reference numerals indicate corresponding parts in several views.
На фиг. 1А в качестве примера показана блок-схема, представляющая аккумуляторную систему, которая воплощает вариант контролируемой аккумуляторной системы.In FIG. 1A shows, by way of example, a block diagram representing a battery system that embodies a variant of a controlled battery system.
На фиг. 1В в качестве примера показана другая аккумуляторная система, в которой воплощен вариант осуществления контролируемой аккумуляторной системы.In FIG. 1B, another battery system is shown as an example, in which an embodiment of a controlled battery system is embodied.
На фиг. 2 показана блок-схема последовательности операций, представляющая один вариант способа контроля аккумулятора.In FIG. 2 is a flowchart showing one embodiment of a method for monitoring a battery.
На фиг. 3 показана блок-схема последовательности операций, представляющая другой вариант способа контроля аккумулятора.In FIG. 3 is a flowchart showing another embodiment of a battery monitoring method.
На фиг. 4 показан график, представляющий один пример способа контроля аккумулятора, используемого в электрическом гольф-каре.In FIG. 4 is a graph showing one example of a method for monitoring a battery used in an electric golf cart.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Здесь раскрыты варианты осуществления изобретения, которые относятся к контролируемой аккумуляторной системе и к способу контроля аккумулятора, которые обеспечивают определение исправности аккумулятора, предотвращая отключение аккумулятора без предупреждения. В одном варианте контролируемая аккумуляторная система содержит один или больше контроллеров, которые отслеживают множество напряжений каждого аккумулятора аккумуляторной системы, включая абсолютное значение напряжения отключения и напряжение предупреждения, и предупреждают пользователя о предстоящем отключении аккумуляторной системы. Другими словами, определенные варианты контролируемой аккумуляторной системы предупреждают пользователя (или устройство в некоторых вариантах, где требуется автоматизированное управление) о необходимости предпринять определенные действия, в ответ на достижение одним или больше аккумуляторами напряжения предупреждения, и, следовательно, исключают или предотвращают достижение одним или больше аккумуляторами абсолютного значения напряжения отключения. В некоторых вариантах контролируемая аккумуляторная система также обеспечивает определение состояния исправности, как подробно описано ниже.Embodiments of the invention are disclosed herein that relate to a monitored battery system and to a method for monitoring a battery that can determine if a battery is healthy by preventing the battery from turning off without warning. In one embodiment, the monitored battery system comprises one or more controllers that monitor a plurality of voltages of each battery of the battery system, including the absolute value of the shutdown voltage and the warning voltage, and alert the user of an upcoming shutdown of the battery system. In other words, certain variants of a monitored battery system alert the user (or device in some cases where automated control is required) to take certain actions in response to one or more batteries reaching a warning voltage, and therefore prevent or prevent one or more from reaching accumulators of the absolute value of the disconnection voltage In some embodiments, the monitored battery system also provides health status determination, as described in detail below.
Кратко отвлекаясь, обычные системы часто работают таким образом, что отключение системы происходит без уведомления, как описано ранее. Помимо отключения аккумуляторной системы без предупреждения, идентификация состояния исправности аккумулятора или аккумуляторов (или наборов аккумуляторов), подключенных последовательно, которые имеют меньшую емкость, также является важной. Например, предположим электрический мотоцикл, который обычно проезжает 50 миль на заряд. Если пробег в милях короче, чем ожидается, предупреждение пользователя об этом состоянии является важным для предотвращения внезапного отключения аккумулятора без предупреждения и имеет первый приоритет при уведомлении пользователя, является ли аккумуляторная система исправной. Предоставление этой информации о низкой емкости заряда и об исправности аккумулятора (или наборов аккумуляторов) обеспечивает для пользователя возможность исключения риска отключения без предупреждения и одновременно заставляет пользователя выполнить соответствующие действия, такие как выполнить техническое обслуживание аккумулятора. В определенных вариантах настоящего изобретения простой и пригодный для выполнения на практике способ, а также устройство (и система) введены для отслеживания состояния исправности аккумулятора, которое может выполняться на ежедневной основе (на регулярной основе) без возникновения отключения аккумулятора без предупреждения.Briefly distracted, conventional systems often operate in such a way that the system shuts down without notification, as described previously. Besides shutting down the battery system without warning, identifying the health status of a battery or batteries (or sets of batteries) connected in series that have less capacity is also important. For example, suppose an electric motorcycle that normally travels 50 miles per charge. If the mileage is shorter than expected, warning the user about this condition is important to prevent the battery from suddenly turning off without warning and takes first priority when notifying the user whether the battery system is working. Providing this information about the low charge capacity and the health of the battery (or battery packs) provides the user with the ability to eliminate the risk of shutdown without warning and at the same time forces the user to take appropriate actions, such as performing battery maintenance. In certain embodiments of the present invention, a simple and practical method, as well as a device (and system), is introduced to monitor the health status of the battery, which can be performed on a daily basis (on a regular basis) without causing the battery to turn off without warning.
После краткого описания некоторых свойств контролируемых аккумуляторных систем в соответствии с настоящим изобретением, далее будет сделана подробная ссылка на описание изобретения, которое представлено на чертежах. Хотя изобретение будет описано в связи с этими чертежами, не предполагается ограничить его вариантами осуществления, раскрытыми здесь. Кроме того, хотя описание идентифицирует или описывает особенности одного или больше вариантов осуществления, такие особенности не обязательно представляют собой часть каждого варианта осуществления изобретения, и не все из любых различных упомянутых преимуществ обязательно связаны с одним вариантом осуществления изобретения. Наоборот, здесь предполагается охват всех альтернатив, модификаций и эквивалентов, включенных в пределы сущности и объема изобретения, как определено в приложенной формуле изобретения. Кроме того, следует понимать в контексте настоящего изобретения, что формула изобретения не обязательно ограничена конкретными вариантами, представленными в описании.After a brief description of some properties of controlled battery systems in accordance with the present invention, detailed reference will now be made to the description of the invention, which is presented in the drawings. Although the invention will be described in connection with these drawings, it is not intended to be limited to the embodiments disclosed herein. Furthermore, although the description identifies or describes the features of one or more embodiments, such features are not necessarily part of each embodiment of the invention, and not all of any of the various advantages mentioned are necessarily associated with one embodiment of the invention. On the contrary, it is intended to cover all alternatives, modifications, and equivalents included within the spirit and scope of the invention, as defined in the appended claims. In addition, it should be understood in the context of the present invention that the claims are not necessarily limited to the specific options presented in the description.
Следует отметить, что здесь ссылка на аккумулятор относится к одному аккумуляторному элементу, а ссылка на набор аккумуляторных элементов (или набор аккумуляторов) относится к нескольким аккумуляторным элементам, включенным параллельно. Для того чтобы помочь пониманию представленного ниже описания, аккумуляторный блок, используемый здесь, представляет собой либо аккумуляторный элемент или набор аккумуляторных элементов. Кроме того, следует отметить, что сделанная здесь ссылка на модуль относится к аккумуляторным элементам, которые соединены последовательно и/или параллельно (например, литиево-железный аккумулятор 13,3В 40А⋅ч содержит модуль, который состоит из четырех наборов аккумуляторных элементов, включенных последовательно, каждый набор состоит из четырех аккумуляторных элементов по 10А⋅ч, включенных параллельно). Аккумуляторная система, используемая здесь, относится к аккумуляторным модулям, которые соединены последовательно и параллельно. Вся упомянутая выше терминология будет использоваться в настоящем изобретении.It should be noted that here the reference to the battery refers to one battery cell, and the link to the set of battery cells (or a set of batteries) refers to several battery cells connected in parallel. In order to help understanding the description below, the battery pack used here is either a battery cell or a set of battery cells. In addition, it should be noted that the reference made here to the module refers to battery cells that are connected in series and / or in parallel (for example, a 13.3V 40A⋅h lithium-iron battery contains a module that consists of four sets of battery cells connected in series , each set consists of four 10A⋅h battery cells connected in parallel). The battery system used here refers to battery modules that are connected in series and in parallel. All the above terminology will be used in the present invention.
На фиг. 1А показана блок-схема, которая иллюстрирует пример аккумуляторной системы 10, в которой воплощен вариант контролируемой аккумуляторной системы. Для специалиста в данной области техники должно быть понятно, в контексте настоящего изобретения, что аккумуляторная система 10, представленная на фиг. 1А (и 1В) является просто иллюстративной, и что другие аккумуляторные системы с другим размещением компонентов могут использоваться, и они могут объединять некоторые варианты контролируемой аккумуляторной системы. Система 10 аккумуляторов содержит множество аккумуляторных блоков, включающих в себя аккумуляторные блоки 12-26, включенные последовательно, как представлено на фиг. 1А. Множество аккумуляторных блоков 12-26 может в общем быть обозначено цифровой позицией 28. Чтобы способствовать пониманию различных вариантов контролируемой аккумуляторной системы, предполагается, что аккумуляторные блоки 28 воплощены как аккумуляторные элементы, с пониманием того, что в некоторых вариантах аккумуляторные блоки 28 могут быть воплощены как наборы аккумуляторов. Кроме того, множество аккумуляторных блоков 28 совместно определяет один модуль в данном примере. Аккумуляторная система 10 также содержит контроллер 30, соединенный с каждым из множества аккумуляторных блоков 28. Множество аккумуляторных блоков 28 также соединено последовательно с нагрузкой 32. В одном варианте контролируемая аккумуляторная система содержит контроллер 30 и множество аккумуляторных блоков 28, хотя некоторые варианты могут включать в себя меньше или больше компонентов. В некоторых вариантах модуль и контроллер 30 могут быть упакованы в одно и то же интегрированное устройство, и в некоторых вариантах модуль и контроллер могут быть соединены, хотя они и являются отдельными устройствами.In FIG. 1A is a block diagram that illustrates an example of a
В представленном варианте на фиг. 1А контроллер 30 используется при отслеживании напряжения каждого аккумуляторного блока 12-26, соединенных последовательно. Для каждого аккумуляторного блока 12-26 отслеживаются два напряжения: первое напряжение представляет собой абсолютное значение напряжения отключения, и второе напряжение представляет собой напряжение предупреждения, которое выше, чем первое напряжение. Следует отметить, что для аккумуляторных блоков, выполненных, как наборы аккумуляторов, отслеживание набора должно выполняться только при условии параллельной компоновки набора аккумуляторов. В то же время общее напряжение на всех аккумуляторных блоках 28, соединенных последовательно, также отслеживается как напряжение системы. Используя транспортное средство в качестве примера среды, где может использоваться аккумуляторная система 10, с пониманием того, что аккумуляторная система 10 может использоваться в других вариантах, во время разряда аккумуляторной системы 10, если достигается второе напряжение, первое предупреждение (например, сигнал), поступает пользователю транспортного средства через механизмы, такие как звуковой сигнал, световой индикатор или любые аналоговые или цифровые механизмы. В этот момент пользователь транспортного средства должен уменьшить нагрузку 32 (например, уменьшить скорость или количество оборотов двигателя) для предотвращения постоянного генерирования первого предупредительного сигнала. Если снижение нагрузки не предотвращает непрерывное генерирование первого предупредительного сигнала, это состояние называется "концом" разряда. В этот момент напряжение системы (например, отслеживаемое в аккумуляторном модуле) может использоваться при определении состояния исправности аккумуляторных блоков 28, соединенных последовательно. Если это напряжение все еще выше, чем напряжение системы, что означает, что напряжение системы еще не было достигнуто (например, обычно напряжение системы выше, чем произведение второго напряжения на количество аккумуляторных блоков 28, включенных последовательно), это означает, что один из аккумуляторных блоков 28, соединенных последовательно, имеет более низкую емкость, что вынуждает аккумуляторную систему 10 окончить рабочий цикл. В таких обстоятельствах генерируется второе предупреждение, представляющее (или отображающее) "требуется техническое обслуживание", и поступает пользователю или в транспортное средство, используя любой механизм, такой как разные звуки, такие, как гудки, световые индикаторы или любые аналоговые или цифровые формы. В отличие от представленной выше ситуации, если напряжение системы достигается перед продолжением первого предупредительного сигнала, или если напряжение достигает напряжения системы и понижается дальше (то есть, становится ниже напряжения системы), когда постоянно поступает первое предупреждение, тогда предупреждение "требуется техническое обслуживание" не генерируется.In the embodiment shown in FIG. 1A, the
На фиг. 1В показана блок-схема, которая иллюстрирует другой пример аккумуляторной системы 10А, в которой воплощается вариант контролируемой аккумуляторной системы. И снова, предполагая один аккумуляторный элемент для каждого аккумуляторного блока, понимая, что аккумуляторный блок может также представлять собой набор аккумуляторных элементов, в некоторых вариантах, примерная аккумуляторная система 10А содержит частично аналогичные свойства, как показано на фиг. 1А. Например, множество аккумуляторных блоков 28 показаны последовательно соединенными вместе, при этом каждый аккумуляторный блок 28 отслеживается контроллером 30А для детектирования первого и второго напряжений. Также, на фиг. 1В, показано другое множество аккумуляторных блоков 34, включенных последовательно, при этом контроллер 36 отслеживает в каждом аккумуляторном блоке 34 первое и второе напряжения. Множество аккумуляторных блоков 28 и 34 соединены вместе последовательно, и каждый из них также соединен с нагрузкой 38. Множество аккумуляторных блоков 28 составляют модуль 40, и множество аккумуляторных блоков 34 составляют другой модуль 42. В некоторых вариантах модуль 40 и контроллер 30А (и модуль 42 и контроллер 36) могут быть упакованы в одном интегрированном устройстве. В некоторых вариантах модуль 40 и контроллер 30А могут быть упакованы в одном интегрированном устройстве, и модуль 42 и контроллер 36 могут быть упакованы в одном интегрированном устройстве, которое является другим, чем интегрированное устройство, содержащее модуль 40 и контроллер 30А. В некоторых вариантах модули и контроллеры могут быть соединены, хотя и представляют собой отдельные устройства. В отличие от контроллера 30 в первом примере на фиг. 1А, контроллеры 30А и 36 на фиг. 1В выполнены без возможности отслеживания состояния исправности и напряжений системы. Следует отметить, что в некоторых вариантах контроллеры 30А и 36 могут быть выполнены с возможностью отслеживания состояния исправности и напряжений системы, и при этом они не работают таким образом (например, функционально деактивированы или отключены). Контроллер 44 включен в примерную аккумуляторную систему 10А, и выполнен с возможностью отслеживать нагрузку 38 и, следовательно, напряжение системы и обеспечивает определение состояния исправности (например, проблем с недостаточной емкостью). Контроллеры 30А, 36 и 44 связываются (например, через проводную или беспроводную среду) друг с другом (например, как представлено пунктирной линией), для обеспечения функции предупреждения пользователя или устройства (например, транспортного средства), когда достигается напряжение предупреждения одним или больше аккумуляторными блоками 28 и 34, и выполняют это перед достижением напряжения отключения, которое, если оно возникнет, может привести к отключению или отказу без предупреждения. Другими словами, при использовании контролируемой аккумуляторной системы, как описано на фиг. 1А-1В, первое напряжение не будет достигнуто неожиданно. Информация о емкости аккумуляторного блока (например, емкость или информация о емкости, в отличие от емкости, используемой в разделе Уровень техники настоящего изобретения, относится к знанию или показателю недостатка емкости) между вторым напряжением и первым напряжением, обеспечивает для пользователя или устройства возможность выполнения соответствующих действий перед тем, как произойдет отключение аккумуляторной системы 10 (или 10А). Например, в случае последовательного гибридного электрического транспортного средства, генератор (обычно приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания) может быть включен прежде, чем произойдет отказ аккумуляторных систем 10 или 10А.In FIG. 1B is a block diagram that illustrates another example of a
Следует отметить, что контроллеры 30, 30А и 36 используются для отслеживания (например, детектирования) первого и второго напряжений каждого аккумуляторного блока среди множества аккумуляторных блоков 28 и 34, соответственно, и контроллер 44 (и 30) используется для отслеживания напряжения системы и обеспечения определения состояния исправности каждого из множества аккумуляторных блоков 28 и 34, включенных последовательно. В некоторых вариантах контроллеры 30А и 36 могут быть выполнены с возможностью отслеживать напряжения модуля для сравнения с напряжением системы, которое отслеживается контроллером 44. В некоторых вариантах контроллер 44 может быть соединен с или может быть интегрирован с одним или больше модулями аккумуляторных блоков, при этом контролируемая аккумуляторная система может быть воплощена в каждом аккумуляторном модуле путем отслеживания напряжения каждого аккумуляторного блока (например, элемента или набора аккумуляторов) и сравнения с напряжением аккумуляторной системы, которая содержит несколько таких аккумуляторных модулей (или, в некоторых вариантах, контроллер 44 не содержит один или больше аккумуляторных модулей).It should be noted that the
В одном варианте контроллеры 30, 30А, 36 и 44 (и один или больше модулей аккумуляторных блоков в некоторых вариантах) могут быть все интегрированы в одном едином устройстве, таком как интегральная схема (IС), блок микроконтроллера (MCU) или контроллер с программируемой логикой (PLC), наряду с другими упакованными блоками. В некоторых вариантах контроллеры 30, 30А, 36 и 44 могут быть дискретными и отдельными упакованными модулями. Другими словами, одновременное детектирование общего напряжения и определение состояния исправности (например, такое, как выполняется контроллером 44) могут быть воплощены с помощью отдельной IС, MCU или PLC (то есть отдельной от контроллеров 30А и 36). Предполагается, что любое устройство или система, которая используется для предотвращения отключения аккумулятора без предупреждения, и определения состояния исправности посредством отслеживания напряжения аккумуляторного элемента и отслеживания общего напряжения аккумуляторной системы, находится в пределах объема настоящего изобретения.In one embodiment,
Несколько наблюдений могут быть выполнены с учетом изложенного выше описания, включая в себя следующее: (а) во время описанной выше процесса контроля аккумуляторов, состояние исправности аккумулятора может отслеживаться, и может быть диагностировано во время ежедневной процедуры; (b) контролируемая аккумуляторная система и способ, описанные выше, могут быть воплощены локально в каждом аккумуляторном модуле, что исключает необходимость использования сложных датчиков, передачи данных и/или объемных расчетов для отслеживания состояния заряда аккумулятора; (с) простота контролируемых аккумуляторных систем, описанных здесь, обеспечивают более надежную и эффективную работу электронного блока управления (ECU) транспортного средства (или устройства), чем у обычной системы. Например, в некоторых вариантах, единственные данные, которые требуется передавать, могут представлять исключительно либо "снизить скорость" (например, связанные с первым предупреждением) или "требуется техническое обслуживание" (например, связанные со вторым предупреждением); и (d) контролируемые аккумуляторные системы используют только детектирование напряжения и позволяют обеспечить как "предотвращение отключения аккумуляторной системы без предупреждения", так и "определение состояния исправности". В общем, некоторые варианты контролируемых аккумуляторных систем являются простыми и надежными, и могут применяться в любых вариантах применения, которые требуют емких и динамически используемых источников питания.Several observations can be made taking into account the above description, including the following: (a) during the battery monitoring process described above, the health status of the battery can be monitored, and can be diagnosed during the daily procedure; (b) the controlled battery system and method described above can be implemented locally in each battery module, which eliminates the need for complex sensors, data transfer and / or volumetric calculations to track the state of charge of the battery; (c) the simplicity of the monitored battery systems described herein provides more reliable and efficient operation of the vehicle’s electronic control unit (or device) than a conventional system. For example, in some embodiments, the only data that needs to be transmitted may exclusively be “slow down” (for example, associated with the first warning) or “maintenance required” (for example, associated with the second warning); and (d) monitored battery systems only use voltage detection and can provide both "preventing the battery system from shutting down without warning" and "determining the health status". In general, some controlled battery systems are simple and reliable, and can be used in any application that requires capacious and dynamically used power supplies.
Как следует понимать в контексте настоящего изобретения, определенные варианты контролируемых аккумуляторных систем и способов могут быть воплощены в каждом аккумуляторном модуле, который отслеживает каждый аккумуляторный блок (например, аккумуляторной элемент или набор аккумуляторов) и сравнивает с напряжением модуля или может быть воплощен в аккумуляторной системе, которая содержит контролируемую аккумуляторную систему, в которой отслеживается напряжение каждого аккумуляторного модуля и сравнивается с напряжением аккумуляторной системы. В некоторых вариантах контролируемые аккумуляторные системы и способы могут быть воплощены в каждом аккумуляторном модуле путем отслеживания напряжений каждого аккумуляторного блока (например, аккумуляторного элемента или набора), и сравнения с напряжением аккумуляторной системы, которая содержит несколько таких аккумуляторных модулей.As should be understood in the context of the present invention, certain variants of monitored battery systems and methods can be implemented in each battery module, which monitors each battery unit (for example, a battery cell or a set of batteries) and compares with the voltage of the module or can be implemented in a battery system, which contains a controlled battery system in which the voltage of each battery module is monitored and compared with the battery voltage th system. In some embodiments, controlled battery systems and methods may be implemented in each battery module by monitoring the voltages of each battery pack (e.g., a battery cell or kit), and comparing with the voltage of the battery system that contains several such battery modules.
С учетом представленного выше описания, следует понимать, что один способ 10В контроля аккумуляторов, как представлено на фиг. 2, и воплощенный с использованием одного или больше контроллеров, включает отслеживание каждого аккумуляторного блока (например, аккумуляторного элемента батареи или набора элементов) среди множества аккумуляторных блоков (46), и определение, имеет ли какой-либо из множества аккумуляторных блоков напряжение, которое достигло напряжения (48) предупреждения. Если это не так, отслеживание продолжается (например, возврат к отслеживанию (46). Если напряжение любого из множества аккумуляторных блоков равно напряжению предупреждения ("Да"), тогда вырабатывается первое предупреждение (предупреждение №1) (50), которое может включать в себя или может быть связано с командой уменьшить нагрузку (например, уменьшить скорость или количество оборотов транспортного средства). Способ 10В контроля аккумуляторов затем определяет, было ли устранено первое предупреждение в ответ на снижение нагрузки (52), и если это так, процесс возвращается к отслеживанию (46), и если нет, состояние соответствует окончанию разряда, и процесс продолжает отслеживать общее состояние исправности системы (54). С помощью способа 10В контроля определяется, было ли достигнуто напряжение системы (56). Например, как описано выше, процесс (56)включает в себя определение, упало ли напряжение или находится ниже, чем напряжение системы. Если это так, согласно способу 10В контроля аккумуляторов, происходит воздержание, т.е. не выполняется подача предупреждения (62), в противном случае, подается второе предупреждение (например, предупреждение №2) (60). Другими словами, если напряжение системы достигается перед непрерывным первым предупреждением, или если напряжение достигает напряжения системы и опускается дальше (то есть становится ниже напряжения системы), когда непрерывно поступает первое предупреждение, тогда не требуется подавать предупреждение "требуется техническое обслуживание". Следует отметить, что предупреждение, когда оно генерируется, может сопровождать или может включать в себя сообщение о том, что требуется техническое обслуживание.In view of the above description, it should be understood that one
Другой вариант способа, который называется способом 10С контроля аккумуляторов и который показан на фиг. 3, включает отслеживание с помощью контроллера каждого аккумуляторного блока среди множества аккумуляторных блоков аккумуляторной системы (64), определение, равно ли напряжение какого-либо из аккумуляторных блоков напряжению предупреждения, причем напряжение предупреждения установлено для каждого аккумуляторного блока выше абсолютного напряжения отключения, установленного для каждого аккумулятора (66); и в ответ на достижение одним из аккумуляторных блоков напряжения предупреждения, формируется первое предупреждение для уменьшения нагрузки, подключенной к множеству аккумуляторных блоков, прежде чем любой из множества аккумуляторных блоков достигнет абсолютного напряжения отключения (68).Another variant of the method, which is called the
Несколько примеров могут помочь в иллюстрации некоторых примерных режимов с использованием раскрытой здесь контролируемой аккумуляторной системы. Следует понимать, что значения, используемые в этих примерах, являются только иллюстративными, и что другие значения могут быть достигнуты, в зависимости от обстоятельств. В одном примере, со ссылкой на Пример I, предполагается аккумуляторная система, воплощенная в гольф-мобиле, этот гольф-мобиль оборудован двумя модулями, включенными последовательно. Каждый модуль содержит восемь (8) аккумуляторных блоков, реализованных как набор аккумуляторных элементов, включенных последовательно, и каждый набор аккумуляторных элементов содержит восемь аккумуляторов емкостью 8 А⋅ч, включенных параллельно. В настоящем примере используются литий-железные аккумуляторы. Как будет понятно для специалиста обычного уровня в данной области техники, литий-железными аккумуляторами называются аккумуляторы, в которых используются LiFePO4 или нестехиометрическая форма LiFePO4, в качестве катодного материала, как раскрыто, например, в US 7494744 (В2), US 7585593 (В2), US 7629084 (В2) и US 7718320 (В2). В каждом аккумуляторном модуле используется контроллер для отслеживания восьми наборов аккумуляторных элементов, включенных последовательно. Второе напряжение (например, напряжение предупреждения) установлено равным 2,8 В, и первое напряжение (напряжение отключения) установлено равным 2,0 В для каждого набора аккумуляторов. Напряжение системы в данном случае отслеживается и установлено равным 48 В. На фиг. 4 показаны результаты рабочих испытаний, которые продолжались на расстоянии 22 км (эквивалентно 13,8 милям).A few examples may help illustrate some exemplary modes using the monitored battery system disclosed herein. It should be understood that the meanings used in these examples are illustrative only, and that other meanings may be achieved, as the case may be. In one example, with reference to Example I, a battery system implemented in a golf mobile is assumed, this golf mobile is equipped with two modules connected in series. Each module contains eight (8) battery packs implemented as a set of battery cells connected in series, and each set of battery cells contains eight 8 Ah batteries in parallel. In this example, lithium-iron batteries are used. As will be understood by one of ordinary skill in the art, lithium-iron batteries are batteries that use LiFePO 4 or the non-stoichiometric form of LiFePO 4 as a cathode material, as disclosed, for example, in US 7494744 (B2), US 7585593 ( B2), US 7629084 (B2) and US 7718320 (B2). Each battery module uses a controller to track eight sets of battery cells in series. A second voltage (e.g., warning voltage) is set to 2.8 V, and a first voltage (cut-off voltage) is set to 2.0 V for each set of batteries. The system voltage in this case is monitored and set to 48 V. FIG. Figure 4 shows the results of operational tests that continued over a distance of 22 km (equivalent to 13.8 miles).
Как отмечено со ссылкой на фиг. 4, непрерывный звуковой сигнал, слышимый во время рабочих испытаний, включился в районе точки, которая помечена "Самое низкое напряжение 45,59 во время разряда". В этот момент, поскольку 45,59 В ниже, чем заданное напряжение системы 48 В, предупреждение "требуется техническое обслуживание" (например, сигнал) не генерируется. Это означает, что аккумуляторные блоки по существу имеют одинаковую емкость, таким образом, общее напряжение меньше, чем заданное напряжение 48 В системы. Другими словами, будет достигнуто показание напряжения 45,59, поскольку один из аккумуляторных элементов достиг 2,8 В, и остальные наборы аккумуляторных элементов составляют (45,59-2,8)=42,79 В. Если получить среднее от 42,79 по оставшимся 15 наборам аккумуляторов, каждый набор аккумуляторов имел напряжение 2,85 В, что очень близко к напряжению, которое инициировало предупреждение 2,8 В. Если один из наборов аккумуляторных элементов достиг 2,8 В, когда напряжение системы находится на уровне 50 В (выше, чем заданное напряжение 48 В системы), тогда среднее значение от (50-2,8)=47,2 В для оставшихся 15 наборов аккумуляторов составляет 47,2/15=3,15 В, что очень отличается от 2,8 В, таким образом, должно быть сгенерировано сообщение "требуется техническое обслуживание". Следует отметить, что только напряжение системы может не отражать реальное напряжение отдельного аккумулятора. Более надежно использовать напряжение отдельного аккумулятора (второе напряжение), как основание для первого предупредительного сигнала, и использовать напряжение системы как контрольную сумму состояния исправности аккумулятора.As noted with reference to FIG. 4, a continuous beep audible during operational tests is turned on at the point marked “Lowest voltage 45.59 during discharge”. At this point, since 45.59 V is lower than the set system voltage of 48 V, the warning “maintenance required” (for example, a signal) is not generated. This means that the battery packs essentially have the same capacitance, so the total voltage is less than the set voltage of the 48 V system. In other words, a voltage reading of 45.59 will be reached, since one of the battery cells has reached 2.8 V, and the remaining sets of battery cells are (45.59-2.8) = 42.79 V. If you get an average of 42.79 for the remaining 15 sets of batteries, each set of batteries had a voltage of 2.85 V, which is very close to the voltage that triggered a warning of 2.8 V. If one of the sets of battery cells reached 2.8 V when the system voltage is at 50 V (higher than the set voltage of 48 V system), then the average is f from (50-2.8) = 47.2 V for the remaining 15 sets of batteries is 47.2 / 15 = 3.15 V, which is very different from 2.8 V, so the message “technical required service". It should be noted that only the system voltage may not reflect the actual voltage of an individual battery. It is more reliable to use the voltage of a single battery (second voltage) as the basis for the first warning signal, and use the system voltage as a checksum of the battery health condition.
В качестве другого примера, называемого Примером II и который описан в контексте электрического транспортного средства, для демонстрации использовалось электрическое транспортное средство TOYOTA® COMS. Аккумуляторная система, воплощенная в COMS, состоит из трех модулей, включенных последовательно. Каждый модуль содержит 8 аккумуляторных блоков, выполненных как наборы, включенные последовательно, и каждый из наборов аккумуляторов содержит аккумуляторы емкостью пять по 10А⋅ч, включенных параллельно. Литий-железные аккумуляторы снова используются в данном случае. В каждом аккумуляторном модуле используется контроллер при отслеживании восьми наборов аккумуляторов, включенных последовательно. Второе напряжение установлено равным 2,8 В, и первое напряжение (напряжение отключения) установлено равным 2,0 В для каждого набора аккумуляторов. Напряжение системы, в данном случае, отслеживается и установлено равным 72 В. После пробега 64,7 км включился звуковой сигнал. В этом случае скорость движения была понижена до 20 км/час, и звуковой сигнал прекратился. После движения на расстояние 4 км звуковой сигнал постоянно включился в транспортном средстве. Сигнал "требуется техническое обслуживание" не был сгенерирован в это время, и напряжение аккумуляторных модулей было измерено, как равное 21,3 В, 24,16 В и 23,72 В, что ниже, чем заданное напряжение системы 72В.As another example, called Example II and which is described in the context of an electric vehicle, the TOYOTA® COMS electric vehicle was used for demonstration. The battery system implemented in COMS consists of three modules connected in series. Each module contains 8 battery packs, made as sets connected in series, and each of the sets of batteries contains batteries with a capacity of five 10A⋅h connected in parallel. Lithium iron batteries are again used in this case. Each battery module uses a controller to track eight sets of batteries in series. The second voltage is set to 2.8 V, and the first voltage (cut-off voltage) is set to 2.0 V for each set of batteries. The system voltage, in this case, is monitored and set to 72 V. After a 64.7 km run, an audible signal is activated. In this case, the speed was reduced to 20 km / h, and the sound signal stopped. After driving a distance of 4 km, the sound signal was constantly turned on in the vehicle. The “maintenance required” signal was not generated at this time, and the voltage of the battery modules was measured to be 21.3 V, 24.16 V, and 23.72 V, which is lower than the set system voltage of 72 V.
Считается, что такая же технология может использоваться для отслеживания напряжения трех модулей и для сравнения с напряжением системы. Если один из модулей имеет более низкое напряжение (например, 20 В) и генерирует сигнал тревоги, и общее напряжение выше, чем 72 В (например, 75 В), может быть идентифицирована существенная несбалансированность между модулями, поскольку другие два блока должны иметь среднее напряжение (75-20)/2=27,5 В, и, таким образом, должно генерироваться предупреждение (например, сигнал) "требуется техническое обслуживание" для привлечения внимания пользователя.It is believed that the same technology can be used to track the voltage of three modules and to compare with the voltage of the system. If one of the modules has a lower voltage (for example, 20 V) and generates an alarm, and the total voltage is higher than 72 V (for example, 75 V), a significant imbalance between the modules can be identified, since the other two blocks must have an average voltage (75-20) / 2 = 27.5 V, and thus a warning (for example, a signal) “maintenance required” is to be generated to attract the user's attention.
Еще в одном примере, который называется здесь Примером III, блок бесперебойного питания (UPS) используется в качестве примера среды для варианта контролируемой аккумуляторной системы. В этом примере для демонстрации используется UPS мощностью 3 кВт. Аккумуляторная система, воплощенная в UPS, состоит только из одного модуля. Модуль содержит 16 наборов аккумуляторов, включенных последовательно, и каждый набор аккумуляторов содержит четыре аккумулятора емкостью 10 А⋅ч, включенные параллельно (модуль емкостью 2 кВт/ч). Литий-железные аккумуляторы снова используются в данном случае. В аккумуляторном модуле используются два контроллера при отслеживании 16 наборов аккумулятора (8 каналов в каждом), которые включены последовательно. Второе напряжение установлено равным 2,8 В, и первое напряжение (напряжение отключения) установлено равным 2,0 В для каждого набора аккумуляторов. Напряжение системы отслеживается и установлено равным 48 В для включения сигнала тревоги. Наблюдалось, что, если один из наборов аккумуляторов разряжался на 20% сильнее, чем другие наборы аккумуляторов, и сигнал тревоги по второму напряжению (2,8 В) был отключен, сигнал тревоги 48 В мог не включаться до инициирования отключения системы по первому напряжению (2,0 В, напряжение отключения набора аккумуляторов). Это демонстрирует недостаток использования только напряжения системы в качестве тревоги. Поскольку обычный UPS работает следующим образом: подается сигнал тревоги, когда напряжение системы ниже 48 В, отключается, когда напряжение системы ниже 45 В. Таким образом, можно идеально скомбинировать другие сигналы тревоги, генерируемые по второму напряжению, для уведомления пользователей перед отключением системы. Если сигнал тревоги по второму напряжению непрерывно звучит до достижения сигнала тревоги по напряжению системы (48 В), состояние исправности набора аккумуляторов определяют, как NG, и должно быть сгенерировано "требуется техническое обслуживание" для привлечения внимания пользователя.In yet another example, which is referred to as Example III here, an uninterruptible power supply (UPS) is used as an example environment for a variant of a monitored battery system. In this example, a 3 kW UPS is used for demonstration. The battery system embodied in the UPS consists of only one module. The module contains 16 sets of batteries connected in series, and each set of batteries contains four batteries with a capacity of 10 Ah, connected in parallel (module with a capacity of 2 kW / h). Lithium iron batteries are again used in this case. The battery module uses two controllers to track 16 sets of battery (8 channels each), which are connected in series. The second voltage is set to 2.8 V, and the first voltage (cut-off voltage) is set to 2.0 V for each set of batteries. System voltage is monitored and set to 48 V to trigger an alarm. It was observed that if one of the battery packs was discharged 20% more than the other battery packs and the second voltage alarm (2.8 V) was turned off, the 48 V alarm could not be turned on until the system was turned off by the first voltage ( 2.0 V, battery pack cut-off voltage). This demonstrates the disadvantage of using only system voltage as an alarm. Since a typical UPS operates as follows: an alarm sounds when the system voltage is below 48 V, it turns off when the system voltage is below 45 V. Thus, you can ideally combine other alarms generated by the second voltage to notify users before turning off the system. If the second voltage alarm sounds continuously until the system voltage alarm (48 V) is reached, the health status of the battery set is defined as NG and a “maintenance required” should be generated to attract the user's attention.
Следует отметить, что альтернативные воплощения могут быть включены в объем изобретения, в которых функции могут выполняться не в том порядке, который представлен или который был описан со ссылкой на фиг. 2-3, включая в себя, по существу, одновременное выполнение или в обратном порядке, в зависимости от используемой функции, как будет понятно для специалистов достаточного уровня в данной области техники.It should be noted that alternative embodiments may be included in the scope of the invention in which functions may not be performed in the order that is presented or which has been described with reference to FIG. 2-3, including, in essence, the simultaneous execution or in the reverse order, depending on the function used, as will be clear to specialists of a sufficient level in the art.
Следует подчеркнуть, что описанные выше варианты осуществления настоящего изобретения представляют собой только возможные примеры воплощения, представленные здесь только для ясного понимания принципов контролируемой аккумуляторной системы и вариантов осуществления способа. Множество вариантов и модификаций могут быть выполнены в отношении описанного выше варианта (вариантов) воплощения, без выхода, по существу, за пределы его сущности и принципов. Предполагается, что все такие модификации и вариации должны быть включены здесь в пределах объема данного изобретения и должны быть защищены следующей формулой изобретения.It should be emphasized that the above-described embodiments of the present invention are only possible examples of embodiments presented here only for a clear understanding of the principles of a controlled battery system and embodiments of the method. Many variations and modifications may be made in relation to the embodiment (s) described above, without going substantially beyond its essence and principles. It is intended that all such modifications and variations be included herein within the scope of this invention and should be protected by the following claims.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/IB2014/001216 WO2015136320A1 (en) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | State of health determination without unnoticed battery shut down |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016139442A RU2016139442A (en) | 2018-04-10 |
RU2663087C2 true RU2663087C2 (en) | 2018-08-01 |
Family
ID=54070993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016139442A RU2663087C2 (en) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | Determination of battery serviceability without turning it off without warning |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20160132890A (en) |
CN (1) | CN106164688A (en) |
HK (1) | HK1231562A1 (en) |
RU (1) | RU2663087C2 (en) |
WO (1) | WO2015136320A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785194C1 (en) * | 2019-07-24 | 2022-12-05 | ЛАЙФСКЕН АйПи ХОЛДИНГЗ, ЭлЭлСи | Portable test measuring device with monitoring of the full discharge of the backlight battery |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2961094A1 (en) | 2016-03-16 | 2017-09-16 | Tti (Macao Commercial Offshore) Limited | Power tool battery pack with wireless communication |
KR102047935B1 (en) | 2019-05-30 | 2019-12-02 | 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 | Apparatus for diagnosing actuator of electronic control unit for vehicle and method thereof |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1443058A1 (en) * | 1987-05-15 | 1988-12-07 | Новосибирский электротехнический институт связи им.Н.Д.Псурцева | Device for cell-wise monitoring of storage battery voltage |
RU2265921C2 (en) * | 2003-12-05 | 2005-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) | System for diagnosing lead storage batteries |
US20090146610A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-06-11 | Antonio Trigiani | Battery management system |
CN101499676A (en) * | 2009-02-24 | 2009-08-05 | 向琪 | Vehicular power cell diagnosis method and alarm thereof |
EP2428809A2 (en) * | 2010-09-10 | 2012-03-14 | Hitachi Vehicle Energy, Ltd. | Battery controller and voltage abnormality detection method |
EP2571093A1 (en) * | 2010-05-14 | 2013-03-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method of secondary battery |
US20140068310A1 (en) * | 2012-08-28 | 2014-03-06 | Andrew T. Sultenfuss | Systems and methods for implementing persistent battery shutdown for information handling systems |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6014012A (en) * | 1998-07-28 | 2000-01-11 | Ntt Power And Building Facilities Inc. | Apparatus for managing a battery unit having storage batteries |
CN101078750B (en) * | 2007-06-28 | 2010-07-28 | 中国科学院电工研究所 | Vehicle mounted battery monitor system |
CN100574000C (en) * | 2007-08-31 | 2009-12-23 | 奇瑞汽车股份有限公司 | Vehicle power management system |
US20090079391A1 (en) * | 2007-09-25 | 2009-03-26 | O2Micro Inc. | Systems and methods for cell balancing |
US20090102672A1 (en) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Honeywell International, Inc. | Features to reduce low-battery reporting to security services at night |
CN101570181A (en) * | 2009-06-03 | 2009-11-04 | 奇瑞汽车股份有限公司 | Hybrid vehicle battery fault management system and management method thereof |
KR101256952B1 (en) * | 2010-03-05 | 2013-04-25 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus and Method for diagnosis of cell balancing unit |
CN102455410B (en) * | 2010-10-18 | 2014-09-10 | 深圳中兴力维技术有限公司 | Remote discharging control system, monitoring unit device and detecting method of storage battery pack |
KR101293635B1 (en) * | 2010-12-29 | 2013-08-05 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus and method for managing battery pack based on retrogression degree of secondary electric cell and battery pack using it |
US9184605B2 (en) * | 2011-03-28 | 2015-11-10 | Changs Ascending Enterprise Co., Ltd. | High voltage battery system for vehicle applications |
CN102694404B (en) * | 2012-06-07 | 2014-10-22 | 中国科学技术大学 | Control method, control module and control system for power lithium battery pack |
US9297861B2 (en) * | 2012-11-28 | 2016-03-29 | Changs Ascending Enterprise Co., Ltd. | State of health determination without unnoticed battery shut down |
-
2014
- 2014-03-10 CN CN201480077844.4A patent/CN106164688A/en active Pending
- 2014-03-10 RU RU2016139442A patent/RU2663087C2/en active
- 2014-03-10 KR KR1020167027352A patent/KR20160132890A/en not_active Application Discontinuation
- 2014-03-10 WO PCT/IB2014/001216 patent/WO2015136320A1/en active Application Filing
-
2017
- 2017-05-16 HK HK17104909.3A patent/HK1231562A1/en unknown
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1443058A1 (en) * | 1987-05-15 | 1988-12-07 | Новосибирский электротехнический институт связи им.Н.Д.Псурцева | Device for cell-wise monitoring of storage battery voltage |
RU2265921C2 (en) * | 2003-12-05 | 2005-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) | System for diagnosing lead storage batteries |
US20090146610A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-06-11 | Antonio Trigiani | Battery management system |
CN101499676A (en) * | 2009-02-24 | 2009-08-05 | 向琪 | Vehicular power cell diagnosis method and alarm thereof |
EP2571093A1 (en) * | 2010-05-14 | 2013-03-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method of secondary battery |
EP2428809A2 (en) * | 2010-09-10 | 2012-03-14 | Hitachi Vehicle Energy, Ltd. | Battery controller and voltage abnormality detection method |
US20140068310A1 (en) * | 2012-08-28 | 2014-03-06 | Andrew T. Sultenfuss | Systems and methods for implementing persistent battery shutdown for information handling systems |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785194C1 (en) * | 2019-07-24 | 2022-12-05 | ЛАЙФСКЕН АйПи ХОЛДИНГЗ, ЭлЭлСи | Portable test measuring device with monitoring of the full discharge of the backlight battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HK1231562A1 (en) | 2017-12-22 |
WO2015136320A1 (en) | 2015-09-17 |
KR20160132890A (en) | 2016-11-21 |
CN106164688A (en) | 2016-11-23 |
RU2016139442A (en) | 2018-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10132868B2 (en) | Battery management system and method thereof | |
JP5356579B2 (en) | Cell balance circuit abnormality diagnosis apparatus and method | |
US10250043B2 (en) | Initializer-based control of a module bypass switch for balancing of battery pack system modules | |
JP6409140B2 (en) | Battery expansion detection system and method | |
JP5231677B2 (en) | Cell balance circuit abnormality diagnosis apparatus and method | |
US8655535B2 (en) | Electric vehicle and method for controlling same | |
KR101588188B1 (en) | Module bypass switch for balancing battery pack system modules with bypass current monitoring | |
CN104471417B (en) | For the apparatus and method for the failure for diagnosing battery cell balancing circuitry | |
JP6228666B2 (en) | Battery system | |
US9297861B2 (en) | State of health determination without unnoticed battery shut down | |
JP2007282375A (en) | Hybrid vehicle control system and hybrid vehicle control method | |
TW201539937A (en) | Battery system and method of operating battery system | |
CN202633996U (en) | Intelligent management monitoring system of lithium battery pack | |
CN202455122U (en) | Device for intelligently managing charge-discharge of battery group in parallel | |
RU2663087C2 (en) | Determination of battery serviceability without turning it off without warning | |
CN104076292B (en) | The method for monitoring power supply of engineering truck and system | |
US7982593B2 (en) | Alarm device of vehicle battery for monitoring voltage ranges in charging and discharging processes of vehicle battery | |
KR102610270B1 (en) | Power suplly circuit, and battery pack including the same | |
TWI610514B (en) | Energy storage system and battery balancing and repairing method | |
CN209843888U (en) | Battery with a battery cell | |
JP2021173551A (en) | Assembled battery state determination device and state determination method | |
JP6281118B2 (en) | Power storage system or power storage system display device or display method | |
CN111208444A (en) | Power battery system branch circuit breaking diagnosis method and device | |
TWI620392B (en) | Battery control system and method for determining state of health without unnoticed battery shut down | |
US8164469B2 (en) | System and method for controlling battery cool-down |