RU2672048C1 - Device for automatic heating of the battery in winter time - Google Patents

Device for automatic heating of the battery in winter time Download PDF

Info

Publication number
RU2672048C1
RU2672048C1 RU2017119785A RU2017119785A RU2672048C1 RU 2672048 C1 RU2672048 C1 RU 2672048C1 RU 2017119785 A RU2017119785 A RU 2017119785A RU 2017119785 A RU2017119785 A RU 2017119785A RU 2672048 C1 RU2672048 C1 RU 2672048C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery
energy storage
inductive energy
keys
storage device
Prior art date
Application number
RU2017119785A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Васильевич Бухтояров
Василий Федорович Бухтояров
Original Assignee
Игорь Васильевич Бухтояров
Василий Федорович Бухтояров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Васильевич Бухтояров, Василий Федорович Бухтояров filed Critical Игорь Васильевич Бухтояров
Priority to RU2017119785A priority Critical patent/RU2672048C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2672048C1 publication Critical patent/RU2672048C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • 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
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: proposed device relates to the field of electrical engineering and can be used in the circuits of internal heating of batteries in winter. Known device for automatic heating of a battery, comprising a switching unit, a switching control unit, an inductive energy storage powered from a battery, equipped with a current relay associated with the negative terminal of the battery and connected with its output to the control input of the switching control unit, made in the form of a pulse-width (PWD) controller, with two outputs, each of which, through two pairs of matching elements, is connected to two corresponding inputs of a switching unit containing two pairs of closing keys, one of which is installed in the direct connection circuit of the inductive energy storage device to the positive terminal of the battery, and another pair of locking keys is installed in the inverse circuit of the inductive energy storage device to the positive terminal of the battery, wherein the control inputs of the closing keys are connected to the corresponding outputs of the matching elements, and each pair of the above-mentioned direct and inverse circuits of the inductive energy storage is connected in parallel and connected via the aforementioned current relay to the negative terminal of the battery.EFFECT: technical result of the present invention is to simplify the scheme of the device for automatic heating of the battery in the winter and increase the reliability of operation.1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к области электротехники и может быть использовано в цепях внутреннего подогрева аккумуляторных батарей в зимнее время.The proposed device relates to the field of electrical engineering and can be used in the internal heating circuits of batteries in the winter.

Известно устройство для внутреннего подогрева аккумуляторных батарей при низких наружных температурах, содержащее в каждом аккумуляторе блок разноименных электродов с сепараторами и электрический нагревательный элемент, размещенный внутри каждого аккумулятора и подключенный к выводам своего аккумулятора через последовательно включенные контакты термореле и тиристор, управляющий электрод которого подключен к обмотке импульсного трансформатора, сердечник которого охватывает соединительную перемычку каждого аккумулятора со стороны его положительного вывода, а обмотка термореле подключена к выводам аккумулятора (Патент России №2398315, кл. Н01М 10/50, опубл. 27.08.2010 г.).A device is known for internal heating of storage batteries at low outside temperatures, containing in each battery a block of unlike electrodes with separators and an electric heating element located inside each battery and connected to the terminals of its battery through series-connected contacts of a thermal relay and a thyristor, the control electrode of which is connected to the winding pulse transformer, the core of which covers the jumper of each battery from the side us its positive terminal, and the thermostat winding is connected to the battery terminals (Russian Patent №2398315, cl. N01M 10/50, publ. 27.08.2010 city).

Одним из существенных недостатков известного устройства является его относительная дороговизна из-за наличия нагревательного элемента, термореле, импульсного трансформатора с тиристором, значительных затрат на установку и монтаж элементов. Кроме того, использование нагревательного элемента связано с расходом электроэнергии порядка 8-10% по отношению к мощности аккумуляторов в батарее.One of the significant disadvantages of the known device is its relative high cost due to the presence of a heating element, a thermal relay, a pulse transformer with a thyristor, and significant costs for the installation and installation of elements. In addition, the use of a heating element is associated with an energy consumption of about 8-10% with respect to the capacity of the batteries in the battery.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для подогрева аккумуляторной батареи, содержащее блоки переключения, модуль управления переключением, демпфирующий элемент в виде резистора, схему накопления энергии, соединенную с аккумуляторной батареей и содержащую элемент накопления тока (индуктивный накопитель энергии) и элемент накопления заряда, и блок инверсии полярности (См. патент России №2528622,. Н01М 10/42, опубл. 20.09.2014 г.).Closest to the claimed technical solution is a device for heating the battery, comprising switching units, a switching control module, a damping element in the form of a resistor, an energy storage circuit connected to the battery and containing a current storage element (inductive energy storage) and a charge storage element, and a polarity inversion unit (See Russian patent No. 2528622, Н01М 10/42, published on 09/20/2014).

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение схемы устройства, уменьшение его стоимости, повышение экономичности и надежности функционирования.The objective of the proposed technical solution is to simplify the circuit of the device, reduce its cost, increase efficiency and reliability.

Решение данной технической задачи достигается тем, что известное устройство для автоматического подогрева аккумуляторной батареи, содержащее блок переключения, блок управления переключением, запитанный от аккумуляторной батареи индуктивный накопитель энергии, снабжено реле тока, связанным с минусовым зажимом аккумуляторной батареи и подключенным своим выходом к управляющему входу блока управления переключением, выполненного в виде широтно-импульсного (ШИМ) контроллера, с двумя выходами, каждый из которых через две пары согласующих элементов подключен к двум соответствующим входам блока переключения, содержащего две пары замыкающих ключей, одна из которых установлена в цепи прямого подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, а другая пара замыкающих ключей установлена в цепи инверсного подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, при этом управляющие входы замыкающих ключей соединены с соответствующими выходами согласующих элементов, а каждая пара упомянутых выше цепей прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии соединена между собой параллельно и подключена через упомянутое выше реле тока к минусовому зажиму аккумуляторной батареи.The solution to this technical problem is achieved by the fact that the known device for automatically heating the battery, comprising a switching unit, a switching control unit, an inductive energy storage device powered by a battery, is equipped with a current relay connected to the negative terminal of the battery and connected to the control input of the unit by its output switching control, made in the form of a pulse-width (PWM) controller, with two outputs, each of which through two pairs of matching elements is connected to two corresponding inputs of the switching unit containing two pairs of closing keys, one of which is installed in the direct connection circuit of the inductive energy storage unit to the positive terminal of the battery, and the other pair of closing keys is installed in the inverse connection circuit of the inductive energy storage unit to the positive terminal of the battery while the control inputs of the closing keys are connected to the corresponding outputs of the matching elements, and each pair of the above The direct and inverse circuits of the inductive energy storage are interconnected in parallel and connected through the aforementioned current relay to the negative terminal of the battery.

Данное устройство имеет простую схему, реализуемую на типовых стандартных элементах (ШИМ контроллер, драйверы, ключи, катушка индуктивности и т.д.), небольшую стоимость, является более надежным и экономичным в работе.This device has a simple circuit implemented on standard standard elements (PWM controller, drivers, keys, inductor, etc.), low cost, is more reliable and economical to use.

Сущность устройства поясняется фиг. 1, на которой изображена его блок-схема.The essence of the device is illustrated in FIG. 1, which shows its block diagram.

Устройство для автоматического подогрева аккумуляторной батареи в зимнее время состоит из блока управления переключением 1 с двумя выходами, первый выход которого подключен к согласующим элементам 2 и 4, а второй - к согласующим элементам 3 и 5, блока переключения 6, содержащего попарно работающие ключи 7, 8 и 9, 10, образующих соответственно цепи прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии 11, реле тока 12, один вход которого подключен к минусовому зажиму аккумуляторной батареи 13, а второй - к общей точке цепей прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии 11, при этом выход реле тока 12 соединен с управляющим входом блока управления переключения 1.A device for automatically heating the battery in winter time consists of a switching control unit 1 with two outputs, the first output of which is connected to matching elements 2 and 4, and the second to matching elements 3 and 5, switching unit 6, containing pairwise working keys 7, 8 and 9, 10, forming respectively the direct and inverse connection circuits of the inductive energy storage 11, the current relay 12, one input of which is connected to the negative terminal of the battery 13, and the second to the common point of the direct and inverter circuits Nogo connecting the inductive energy storage device 11, the output current relay 12 is connected to the control input of the switching control unit 1.

Блок управления переключением 1 может быть выполнен в виде широтно-импульсного контроллера, а согласующие элементы 2-5 могут быть выполнены в виде драйверов.The switching control unit 1 can be made in the form of a pulse-width controller, and the matching elements 2-5 can be made in the form of drivers.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При включении его в работу на выходе блока управления 1 и соответственно на выходах согласующих элементов 2-5 появляются управляющие сигналы заданной длительности, поступающие на управляющие входы замыкающих ключей 7-10, работающих попарно: сначала замыкаются ключи 7 и 8, установленные в цепи прямого подключения индуктивного накопителя энергии 11, а затем, после размыкания ключей 7 и 8, замыкаются ключи 9 и 10, установленные в цепи инверсного подключения индуктивного накопителя энергии 11. При замыкании ключей 7 и 8 на вход индуктивного накопителя энергии 11 подается кратковременно напряжение аккумуляторной батареи 13, длительность подачи которого определяется длительностью замыкания ключей, и через накопитель 11 начинает протекать ток, изменяющийся от нуля до максимального значения в момент размыкания ключей 7 и 8. При достижении зарядным током своего максимального значения на выходе реле тока 12, работающего в пороговом режиме, появляется сигнал, поступающий на вход блока управления переключением 1. В результате этого происходит размыкание ключей 7 и 8 и замыкание ключей 9 и 10 и начинается процесс разряда (возврата) накопленной в накопителе 11 энергии на аккумуляторную батарею 13. После перехода (разряда) энергии из накопителя 11 в аккумуляторную батарею 13 начинается вновь процесс накопления энергии в накопителе 11. Накопление энергии заканчивается после размыкания ключей 9 и 10. Каждая пара ключей не только рекуперирует энергию, но и накапливает ее в следующей последовательности: цикл накопления энергии через ключи 7 и 8; цикл рекуперации энергии через ключи 9 и 10; цикл накопления энергии через ключи 9 и 10; цикл рекуперации через ключи 7 и 8 и т.д.When it is turned on, the control signals of a given duration appear at the outputs of the control unit 1 and, accordingly, at the outputs of the matching elements 2-5 and received at the control inputs of the closing keys 7-10, working in pairs: first, the keys 7 and 8 are installed in the direct connection circuit inductive energy storage 11, and then, after opening the keys 7 and 8, the keys 9 and 10 are installed, installed in the inverse connection circuit of the inductive energy storage 11. When the keys 7 and 8 are closed to the input of the inductive storage Energy 11 is supplied with a short-term voltage of the battery 13, the supply duration of which is determined by the duration of the key closure, and current begins to flow through the drive 11, changing from zero to the maximum value at the moment of opening of the keys 7 and 8. When the charging current reaches its maximum value at the output of the current relay 12, operating in the threshold mode, a signal appears that is input to the switching control unit 1. As a result of this, the keys 7 and 8 are opened and the keys 9 and 10 are closed and the start The process of discharging (returning) the energy stored in the accumulator 11 to the battery 13 is started. After the transition (discharging) of energy from the accumulator 11 to the accumulator battery 13, the energy accumulation process in the accumulator 11 starts again. The energy accumulation ends after opening the keys 9 and 10. Each pair The keys not only recover energy, but also accumulate it in the following sequence: energy storage cycle through keys 7 and 8; energy recovery cycle through keys 9 and 10; energy storage cycle through keys 9 and 10; recovery cycle through keys 7 and 8, etc.

Индуктивный накопитель 11 в заряженном состоянии потребляет от аккумуляторной батареи мощность, компенсирующую только потери в активном сопротивлении индуктивного накопителя.The inductive drive 11 in a charged state consumes power from the battery, compensating only for the loss in active resistance of the inductive drive.

Таким образом, подогрев аккумуляторной батареи 13 происходит как во время заряда накопителя 11, так и во время его разряда на батарею 13.Thus, the heating of the battery 13 occurs both during the charge of the drive 11, and during its discharge to the battery 13.

Упрощение схемы устройства, уменьшение его стоимости и повышение экономичности и надежности и функционирования достигаются выполнением блока управления переключением в виде ШИМ контроллера, управляемого вновь введенным реле тока, работающим в пороговом режиме, а блока переключения - в виде двух пар управляемых замыкающих ключей, работающих попарно и образующих соответственно цепи прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии 11 к аккумуляторной батареи 13, подключенные через упомянутое реле тока к минусовому зажиму аккумуляторной батареи.Simplification of the device circuit, reducing its cost and increasing efficiency and reliability and functioning are achieved by performing a switching control unit in the form of a PWM controller controlled by a newly introduced current relay operating in a threshold mode, and a switching unit in the form of two pairs of controlled closing keys working in pairs and forming respectively the circuit of direct and inverse connection of the inductive energy storage 11 to the battery 13 connected through the aforementioned current relay to the negative terminal battery pack.

Устройство осуществлено на основе серийно выпускаемых элементов и узлов (контроллер, полупроводниковые ключи, драйверы и т.п.).The device is implemented on the basis of commercially available elements and assemblies (controller, semiconductor switches, drivers, etc.).

Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволило существенно упростить его схему, повысить надежность и экономичность (в связи с отсутствием в схеме демпфирующего элемента (резистора) потеря активной мощности минимальна), уменьшить габариты и массу и в конечном счете снизить его стоимость.Using the proposed device in comparison with the prototype made it possible to significantly simplify its circuit, increase reliability and economy (due to the absence of a damping element (resistor) in the circuit, the loss of active power is minimal), reduce dimensions and weight, and ultimately reduce its cost.

Claims (1)

Устройство для автоматического подогрева аккумуляторной батареи, содержащее блок переключения, блок управления переключением, запитанный от аккумуляторной батареи индуктивный накопитель энергии, отличающееся тем, что оно снабжено реле тока, связанным с минусовым зажимом аккумуляторной батареи и подключенным своим выходом к управляющему входу блока управления переключением, выполненного в виде широтно-импульсного (ШИМ) контроллера, с двумя выходами, каждый из которых через две пары согласующих элементов подключен к двум соответствующим входам блока переключения, содержащего две пары замыкающих ключей, одна из которых установлена в цепи прямого подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, а другая пара замыкающих ключей установлена в цепи инверсного подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, при этом управляющие входы замыкающих ключей соединены с соответствующими выходами согласующих элементов, а каждая пара упомянутых выше цепей прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии соединена между собой параллельно и подключена через упомянутое выше реле тока к минусовому зажиму аккумуляторной батареи.A device for automatically heating the battery, comprising a switching unit, a switching control unit, an inductive energy storage device powered by a battery, characterized in that it is provided with a current relay connected to a negative terminal of the battery and connected to its output by the control input of the switching control unit in the form of a pulse-width (PWM) controller, with two outputs, each of which, through two pairs of matching elements, is connected to two corresponding the input inputs of the switching unit containing two pairs of closing keys, one of which is installed in the direct connection circuit of the inductive energy storage device to the positive terminal of the battery, and the other pair of closing keys is installed in the inverse connection circuit of the inductive energy storage device to the positive terminal of the battery, while the control the inputs of the closing keys are connected to the corresponding outputs of the matching elements, and each pair of the direct and inverse connection circuits mentioned above the inductive energy storage device is interconnected in parallel and connected through the aforementioned current relay to the negative terminal of the battery.
RU2017119785A 2017-10-12 2017-10-12 Device for automatic heating of the battery in winter time RU2672048C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119785A RU2672048C1 (en) 2017-10-12 2017-10-12 Device for automatic heating of the battery in winter time

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119785A RU2672048C1 (en) 2017-10-12 2017-10-12 Device for automatic heating of the battery in winter time

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2672048C1 true RU2672048C1 (en) 2018-11-09

Family

ID=64103278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119785A RU2672048C1 (en) 2017-10-12 2017-10-12 Device for automatic heating of the battery in winter time

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2672048C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072301A (en) * 1998-10-20 2000-06-06 Chrysler Corporation Efficient resonant self-heating battery electric circuit
US6340879B1 (en) * 1999-02-03 2002-01-22 Nokia Mobile Phones Ltd. Device for reactivating an electric battery
RU2398315C1 (en) * 2009-03-11 2010-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Транспорт" Storage battery with automatic inner heating
RU2528622C1 (en) * 2010-07-30 2014-09-20 ШЭНЬЧЖЭНЬ БИД АУТО Р энд Д КОМПАНИ ЛИМИТЕД Accumulator battery heating circuit
US9083196B2 (en) * 2010-07-30 2015-07-14 Byd Company Limited Circuits and methods for heating batteries in parallel using resonance components in series
US9160041B2 (en) * 2010-07-30 2015-10-13 Byd Company Limited Battery heating circuits and methods using resonance components in series and bridging charge storage components
US9431688B2 (en) * 2010-05-21 2016-08-30 GM Global Technology Operations LLC Method for heating a high voltage vehicle battery

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072301A (en) * 1998-10-20 2000-06-06 Chrysler Corporation Efficient resonant self-heating battery electric circuit
US6340879B1 (en) * 1999-02-03 2002-01-22 Nokia Mobile Phones Ltd. Device for reactivating an electric battery
RU2398315C1 (en) * 2009-03-11 2010-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Транспорт" Storage battery with automatic inner heating
US9431688B2 (en) * 2010-05-21 2016-08-30 GM Global Technology Operations LLC Method for heating a high voltage vehicle battery
RU2528622C1 (en) * 2010-07-30 2014-09-20 ШЭНЬЧЖЭНЬ БИД АУТО Р энд Д КОМПАНИ ЛИМИТЕД Accumulator battery heating circuit
US9083196B2 (en) * 2010-07-30 2015-07-14 Byd Company Limited Circuits and methods for heating batteries in parallel using resonance components in series
US9160041B2 (en) * 2010-07-30 2015-10-13 Byd Company Limited Battery heating circuits and methods using resonance components in series and bridging charge storage components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110116653B (en) Driving system and driving circuit of electric automobile and heating method of battery of electric automobile
US11522370B2 (en) Equalization circuit, a charging device and an energy storage device
EP2413454A1 (en) Battery heating circuit
JP6353062B2 (en) Electrochemical energy reservoir and method for equilibration
CN103066665A (en) Active balancing circuit of power Li-ion battery module and balancing method thereof
US20180076644A1 (en) Supercapacitor based energy storage device
CN103620911A (en) Secondary battery charging control device and charging control method
CN205753523U (en) Energy storage battery pack charging and discharging control and detection device
KR102215215B1 (en) Device for temperature conditioning of a battery, battery unit and method for temperature conditioning of a battery
CN206471857U (en) Electric vehicle motor controller active release electric control circuit and controller
CN210760284U (en) Electric automobile driving system and driving circuit
JP5196650B2 (en) Battery charge / discharge test equipment
CN106655409B (en) Active equalization circuit and method for battery pack
EP4068561A1 (en) Charging method and power conversion device
JP2015528267A (en) Safety concept for batteries
WO2018086459A1 (en) Method and circuit for equalizing charging/discharging of series battery pack, and direct-current isolated buck circuit
TWM484846U (en) Active charge balancing system of lithium battery set
CN102983607A (en) Precharge device for motor controller of electromobile
RU2672048C1 (en) Device for automatic heating of the battery in winter time
CN112019013A (en) High-power DCDC anti-impact reverse-connection-prevention slow starting circuit and control method
CN106655372A (en) Active discharge control circuit of motor controller of electric vehicle and controller
CN116325426A (en) Battery device, battery management system, and precharge method
CN108448185A (en) Electrokinetic cell system
WO2016121315A1 (en) Electricity storage device
TW201340439A (en) Active balancer for active balancing of battery sets in series connection

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191013