RU2686072C1 - Automatic monitoring of battery pack with temperature control - Google Patents

Automatic monitoring of battery pack with temperature control Download PDF

Info

Publication number
RU2686072C1
RU2686072C1 RU2018115444A RU2018115444A RU2686072C1 RU 2686072 C1 RU2686072 C1 RU 2686072C1 RU 2018115444 A RU2018115444 A RU 2018115444A RU 2018115444 A RU2018115444 A RU 2018115444A RU 2686072 C1 RU2686072 C1 RU 2686072C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
switching
bus
batteries
microcontroller
Prior art date
Application number
RU2018115444A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Горюнов
Юрий Александрович Сизов
Александр Валерьевич Кузнецов
Михаил Юрьевич Рачков
Владимир Васильевич Чернокозов
Максим Евгеньевич Ким
Original Assignee
Владимир Николаевич Горюнов
Юрий Александрович Сизов
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 Владимир Николаевич Горюнов, Юрий Александрович Сизов filed Critical Владимир Николаевич Горюнов
Priority to RU2018115444A priority Critical patent/RU2686072C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2686072C1 publication Critical patent/RU2686072C1/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
    • H01M10/42—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
    • 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
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to devices intended for monitoring and correction of accumulator parameters, including temperature control of each accumulator in the unit. Device comprises power supply in form of in-series connected accumulators of unit 1 AB, system of consumption and charging mode 2 (SDZ) of accumulators, group of single-position normally open electromechanical keys 3 with low internal resistance, common electric buses 4 (a) and 5 (b). Switching unit 6 switches buses 4 (a) and 5 (b) from the automatic control system 7 unit to the final alignment system unit 8 and performs charging of the problem battery from the backup accumulator for a certain period of time. Microcontroller 9 (MC) with the data bus is connected to digital indicator 10 (CI1) of sequence numbers of problem accumulators when measuring their electrical values, and control bus to input of dual demultiplexer 11 (DMS). Unit of measuring thermoresistors 12 (IT) with high internal resistance, commutation buses 13 (c) and 14 (d) and compensating unit 15 form measuring bridge, which measures temperature difference of two adjacent even and odd working accumulators of 1 AB unit by voltage difference between switching buses 13 (c) and 14 (d). Diode unit 16 consists of two diode connected diode and transformer 17 (T) with two primary and one secondary windings. Operational amplifier 18 (OA) with non-inverting input, instrumental amplifier 19 (AC), accurate temperature meter 20 (TIT) of near-to-ground working accumulator An unit 1 AB. Digital indicator 21 (CI2) of serial numbers of temperature-sensitive accumulators of unit 1 AB, information bus connected to microcontroller 9 (MC). Display 22 displays temperature field across all working accumulators 1 of SB unit, data bus is also connected to microcontroller 9 (MC).EFFECT: use of the proposed invention in devices intended for monitoring and correction of parameters of accumulators due to an extended range of diagnostic features, will significantly improve reliability and increase service life of accumulators in the battery.3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для мониторинга и коррекции параметров аккумуляторов, включая контроль температуры каждого из аккумуляторов в блоке, установленном на транспортном средстве (ТС), например, гибридном автомобиле или электромобиле.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in devices designed to monitor and correct the parameters of batteries, including temperature control of each of the batteries in the unit installed on the vehicle (TC), for example, a hybrid car or an electric vehicle.

Из уровня техники известно устройство подзарядки аккумуляторных батарей гибридного автомобиля, установленных на ТС по патенту на изобретение (RU 2524352, МПК (2006.01): Н021М 10/48, H02J 7/2, Н02М 9/4, H02J 7/34, опубликованное 27.07.2014), содержащее источник питания, накопительную емкость, датчик тока и электронные электромеханические ключи, причем, в режиме подзарядки аккумуляторная батарея в блоке одним из электронных ключей, подключается по сигналу датчика тока к предварительно заряженному конденсатору от источника питания. Устройство обеспечивает оценку состояния заряда каждой аккумуляторной батареи и их заряда посредством источника питания.In the prior art, a device for recharging hybrid batteries installed on a vehicle according to an invention patent (RU 2524352, IPC (2006.01): H021M 10/48, H02J 7/2, H02M 9/4, H02J 7/34, published 27.07. 2014), containing a power source, storage capacity, a current sensor and electronic electromechanical keys, and, in the charging mode, the battery in the unit is connected with one of the electronic keys using a current sensor signal to a precharged capacitor from the power source. The device provides an assessment of the state of charge of each battery and their charge through a power source.

К недостаткам известного аналога относится, в частности то, что оно не позволяет контролировать аккумуляторные батареи в блоке с общим напряжением свыше сотен вольт, поскольку мультиплексоры и полевые транзисторы, используемые в этой схеме, не выдерживают такие напряжения, а также не позволяет контролировать каждый отдельный аккумулятор в батарее.The disadvantages of the known analogue include, in particular, that it does not allow to control the batteries in a unit with a total voltage of over hundreds of volts, since the multiplexers and field-effect transistors used in this circuit do not withstand such voltages, and also do not allow to control each individual battery in the battery.

Из уровня техники известно также устройство балансировки заряда с конденсаторным распределителем, описанное в книгеFrom the prior art it is also known device charge balancing with a condenser distributor, described in the book

(IntroductiontoHybridVeMcleSysternModelingandControlCopyright © 2013 JohnWiley&Sons, Inc., Author(s):WeiLiuPublishedOnline: 14 MAR2013 10:41AMEST, PrintISBN: 9781118308400 OnlinelSBN: 9781118407400DOI: 10.1002/9781118407400AJOHNWILEY&SONS, INC., PUBLICATION, с. 181-185), содержащее систему выравнивания степени заряженности блока аккумуляторов включающую микроконтроллер, источник питания в виде блока последовательно соединенных аккумуляторов, при этом все положительные полюса аккумуляторов блока с нечетными номерами подключены к одной общей электрической шине, а все положительные полюса блока аккумуляторов с четными номерами к другой общей электрической шине, группу однопозиционных нормально разомкнутых электромеханических ключей для коммутации проблемного аккумулятора, пару двухпозиционных электромеханических ключей осуществляющих коммутацию конденсатора к аккумулятору, конденсатор для выравнивания степени заряженности проблемного аккумулятора.Disposal Services (IT), Insights (IS) a battery unit including a microcontroller, a power source in the form of a unit of series-connected batteries, with all the positive poles of an odd-numbered battery connected to one common electrical bus, and all the positive poles of an even-numbered battery pack to another common electrical bus bus, a group of single-position normally open electromechanical switches for switching a problem battery, a pair of two-position electromechanical switches for switching a capacitor to a battery, a capacitor for equalizing the charge level of the problem battery.

К недостаткам указанного устройства относится отсутствие возможности контроля степени заряженности и температуры каждого из аккумуляторов в блоке аккумуляторной батареи (АБ), а также отсутствие технической реализации автоматизации работы данного устройства на ТС, в частности на гибридных и электромобилях. Кроме того, из-за большого количества переключений надежность работы двухпозиционных электромеханических ключей в устройстве сильно ограничена.The disadvantages of this device include the inability to control the degree of charge and temperature of each of the batteries in the battery pack (AB), as well as the lack of technical implementation of automating the operation of this device on the vehicle, in particular on hybrid and electric vehicles. In addition, due to the large number of switching reliability of the two-position electromechanical keys in the device is severely limited.

Наиболее близко, по технической сущности к предлагаемому изобретению, относится устройство автоматического контроля и выравнивания степени заряженности блока аккумуляторов комбинированной энергетической установки по патенту на изобретение (RU 2626378, МПК (2016.01): Н01М 10/48, опубликованное 26.07.2017), содержащее микроконтроллер, источник питания в виде блока последовательно соединенных аккумуляторов, устройство контроля и первичного выравнивания степени заряженности блока аккумуляторов и систему управления процессом окончательного выравнивания степени заряженности блока аккумуляторов.The closest, by the technical nature of the present invention, is a device for automatic control and leveling of the state of charge of the battery pack of the combined power plant according to the patent for the invention (RU 2626378, IPC (2016.01): Н01М 10/48, published on July 26, 2017), containing a microcontroller, power supply in the form of a unit of series-connected batteries, a device for monitoring and initial leveling of the state of charge of the battery unit and the process control system of the final level and the state of charge of the battery pack.

К недостаткам прототипа относится отсутствие возможности одновременного контроля температуры каждого из аккумуляторов блока АБ, из-за чего существует необходимость в использовании дополнительной системы контроля температуры, что существенно усложняет всю систему контроля и выравнивания в целом. Кроме того, отсутствует индикация порядковых номеров аккумуляторов с недопустимым отклонением температуры.The disadvantages of the prototype include the inability to simultaneously control the temperature of each of the batteries of the AB unit, due to which there is a need to use an additional temperature control system, which significantly complicates the entire control and leveling system as a whole. In addition, there is no indication of the serial numbers of batteries with unacceptable temperature deviation.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении надежности и увеличении срока эксплуатации аккумуляторов в блоке АБ, универсальности в режиме работы энергопотребления и зарядки блока аккумуляторов за счет расширенного арсенала диагностических признаков.The task of the invention is to improve the reliability and increase the life of the battery in the AB unit, versatility in the mode of power consumption and charging the battery pack due to the expanded Arsenal of diagnostic features.

Технический результат предложенного изобретения заключается в следующем:The technical result of the proposed invention is as follows:

Figure 00000001
осуществляется одновременный автоматический контроль электрических параметров и температуры каждого из аккумуляторов блока АБ посредством того, что функциональная схема снабжена блоком измерительных терморезисторов, шинами коммутации и компенсирующим блоком, образующим измерительный мост, позволяющий измерять разницу температур двух соседних четного и нечетного рабочих аккумуляторов блока АБ по разнице напряжения между шинами коммутации;
Figure 00000001
simultaneous automatic control of electrical parameters and temperature of each of the batteries of the AB unit is carried out through the fact that the functional circuit is equipped with a block of measuring thermistors, switching buses and a compensating block forming a measuring bridge, allowing to measure the temperature difference between two adjacent even and odd AB batteries of the voltage difference between switching buses;

Figure 00000001
осуществляется индикация порядковых номеров аккумуляторов с недопустимым отклонением температуры посредством установки цифрового индикатора порядковых номеров проблемных по температуре аккумуляторов блока АБ, связанного с микроконтроллером информационной шиной;
Figure 00000001
battery numbers are displayed with unacceptable temperature deviation by installing a digital indicator of the number of problem batteries of the AB unit associated with the microcontroller informational by the bus temperature;

Figure 00000001
осуществляется отображение на дисплее измеренных значений через информационную шину в виде гистограммы, отклонений температуры каждого из рабочих аккумуляторов блока АБ от температуры An аккумулятора блока АБ.
Figure 00000001
The measured values are displayed on the display via a data bus in the form of a histogram, the deviations of the temperature of each of the working batteries of the AB unit from the temperature An of the battery of the AB unit.

Технический результат достигается за счет того, что устройство автоматического мониторинга блока аккумуляторов с контролем температуры, содержит источник питания в виде последовательно соединенных (n) рабочих аккумуляторов блока АБ, систему режима потребления и зарядки аккумуляторов блока АБ, группу однопозиционных нормально разомкнутых электромеханических ключей с малым внутренним сопротивлением, общие электрические шины (а) и (б), при этом, положительные полюса из последовательно соединенных (n) рабочих аккумуляторов блока АБ с нечетными номерами подключены к электрической шине (а), а все положительные полюса блока из последовательно соединенных рабочих аккумуляторов блока АБ с четными номерами к другой электрической шине (б), блок системы автоматического контроля (САК) и первичного выравнивания степени заряженности и блок системы окончательного выравнивания (СОВ) степени заряженности рабочих аккумуляторов блока АБ, блок коммутации (БК) переключающий общие электрические шины (а) и (б) с блока (САК) на блок (СОВ) и осуществляющий выравнивание степени заряженности проблемного аккумулятора от резервного аккумулятора на определенный период времени, цифровой индикатор порядковых номеров проблемных аккумуляторов блока АБ, информационной шиной связанный с микроконтроллером, а управляющей шиной с входом адресной коммутации сдвоенного демультиплексора. Отличие, согласно изобретения, состоит в том, что устройство дополнительно снабжено блоком измерительных терморезисторов с большим внутренним сопротивлением и шинами коммутации (в) и (г), причем каждый из измерительных терморезисторов одним концом связан с соответствующим выходом сдвоенного демультиплексора, другим концом измерительные терморезисторы с нечетными порядковыми номерами подключены к шине коммутации (в), а с четными порядковыми номерами подключены к шине коммутации (г), причем порядковые номера измерительных терморезисторов совпадают с порядковыми номерами рабочих аккумуляторов блока АБ, температуру которых они измеряют; снабжено компенсирующим блоком, состоящим из левого и правого компенсирующих терморезисторов, балансировочного потенциометра и сглаживающих конденсаторов, причем к шине коммутации (в), подключены верхние выводы левого компенсирующего терморезистора и левого сглаживающего конденсатора, а к шине коммутации (г) подключены верхние выводы правого компенсирующего терморезистора и правого сглаживающего конденсатора, нижние концы компенсирующих терморезисторов подключены соответственно на левый и правый выводы балансировочного потенциометра, а его движок и нижние концы сглаживающих конденсаторов подключены на землю; при этом пара соседних измерительных терморезисторов блока и компенсирующие терморезисторы компенсирующего блока через шины коммутации (в) и (г) образуют равноплечий измерительный мост, с двумя попарно меняющимися плечами с частотой коммутации, определяемой частотой опроса сдвоенного демультиплексора от микроконтроллера; снабжено диодным блоком, состоящим из двух встречно включенных диодов и трансформатором с двумя (I), (II) первичными и одной вторичной обмотками, причем анод верхнего диода и катод нижнего диода подсоединены к шине коммутации (в), катод верхнего диода подключен к нижнему выводу (II) первичной обмотки трансформатора, а анод нижнего диода к верхнему выводу (I) первичной обмотки трансформатора, причем, нижний вывод (I) первичной обмотки и верхний вывод (II) первичной обмотки трансформатора объединены и подключены к шине коммутации (г); снабжено операционным усилителем с неинвертирующим входом, инструментальным усилителем, точным измерителем температуры ближнего к земле рабочего аккумулятора An блока АБ, при этом верхний вывод вторичной обмотки трансформатора подсоединен к не инвертирующему входу операционного усилителя, а нижний вывод подключен к земле, выход операционного усилителя подключен к 1 входу микроконтроллера, входы инструментального усилителя подключены к шинам коммутации (в) и (г), его выход подключен ко 2 входу микроконтроллера, а к 3 входу микроконтроллера подается сигнал от точного измерителя температур; также снабжено цифровым индикатором порядковых номеров проблемных по температуре аккумуляторов блока АБ и дисплеем отображения температурного поля по всем аккумуляторам блока АБ, информационной шиной связанные с микроконтроллером.The technical result is achieved due to the fact that the automatic monitoring device of the battery pack with temperature control contains a power source in the form of series-connected (n) working batteries of the AB block, a system of consumption mode and charging of the AB block batteries, a group of single-position normally open electromechanical switches with a small internal resistance, common electrical busbars (a) and (b), while the positive poles of series-connected (n) working batteries of the AB unit with All numbers are connected to the electrical bus (a), and all the positive poles of the unit are from series-connected working batteries of the AB unit with even numbers to another electrical bus (b), automatic control system (SAC) and primary charge level equalization unit and final alignment unit (SER) of the state of charge of the working batteries of the AB block, switching unit (BC) switching the common electric buses (a) and (b) from the block (SAK) to the block (SOC) and performing leveling of the charge level of the probl a small battery from a backup battery for a certain period of time, a digital indicator of the sequence numbers of problem batteries of the AB unit, a data bus associated with a microcontroller, and a control bus with an input switching address of a dual demultiplexer. The difference, according to the invention, is that the device is additionally equipped with a block of measuring thermistors with large internal resistance and switching buses (c) and (d), each of the measuring thermistors with one end connected to the corresponding output of the dual demultiplexer, the other end measuring thermistors with odd sequence numbers are connected to the switching bus (c), and with even sequence numbers connected to the switching bus (d), with the sequence numbers of the measuring thermistor They coincide with the sequence numbers of the working batteries of the AB unit, the temperature of which they measure; is provided with a compensating unit, consisting of left and right compensating thermistor, a balancing potentiometer and a smoothing capacitor, and a bus switching unit (c) connected upper terminals of the left compensating thermistor and left of the smoothing capacitor, and a switching bus (z) connected right compensating thermistor upper terminals and the right smoothing capacitor, the lower ends of the compensating thermistors are connected respectively to the left and right pins of the balancing potential Etra, and its engine and lower ends of the smoothing capacitor connected to the ground; however, a pair of adjacent measuring thermistors of the block and compensating thermistors of the compensating block through the switching buses (c) and (d) form an equal-shouldered measuring bridge with two pairwise varying shoulders with a switching frequency determined by the sampling frequency of the dual demultiplexer from the microcontroller; equipped with a diode unit consisting of two oppositely connected diodes and a transformer with two (I), (II) primary and one secondary windings, with the anode of the upper diode and the cathode of the lower diode connected to the switching bus (c), the cathode of the upper diode is connected to the lower terminal (Ii) the primary winding of the transformer, and the anode of the lower diode to the upper terminal (I) of the primary winding of the transformer, moreover, the lower terminal (I) of the primary winding and the upper terminal (II) of the primary winding of the transformer are connected and connected to the switching bus (d); equipped with an operational amplifier with a non-inverting input, an instrumentation amplifier, an accurate temperature meter for an AB battery operating to the ground, the upper output of the transformer secondary winding is connected to a non-inverting input of the operational amplifier, and the lower output is connected to ground, the output of the operational amplifier is connected to 1 the input of the microcontroller, the inputs of the instrumental amplifier are connected to the switching buses (c) and (d), its output is connected to the 2nd input of the microcontroller, and to the 3rd input of the microcontroller and a signal from the exact temperature meter; It is also equipped with a digital indicator of the sequence numbers of the AB battery batteries problematic with temperature and a display of the temperature field display for all AB battery batteries associated with the microcontroller.

Кроме того, отличия также состоят в том, что устройство выполнено с возможностью одновременного автоматического контроля электрических параметров, и температуры каждого из аккумуляторов блока АБ посредством равноплечевого измерительного моста, позволяющего измерять разницу температур двух соседних четного и нечетного рабочих аккумуляторов блока АБ по разнице напряжения между шинами коммутации (в) и (г);In addition, the differences also consist in the fact that the device is made with the possibility of simultaneous automatic control of electrical parameters, and the temperature of each battery of the AB unit through an equal-arm measuring bridge, which allows to measure the temperature difference between two adjacent even and odd working batteries of the AB unit by the voltage difference between the tires commutation (c) and (d);

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная блок схема устройства автоматического мониторинга блока аккумуляторов 1 АБ.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional block diagram of the device for automatic monitoring of the battery pack 1 AB.

Устройство по предложенному изобретению содержит следующие функциональные элементы блок схемы.The device according to the proposed invention contains the following functional elements of the block diagram.

Источник питания в виде последовательно соединенных из (n) рабочих аккумуляторов (А1, А2, …, Ai, Ai+1, …, An-1, An) блока 1 АБ, систему режима потребления и зарядки 2 (СПЗ) аккумуляторов блока 1 АБ транспортного средства (ТС) в условиях эксплуатации, группу однопозиционных нормально разомкнутых электромеханических ключей 3 (SF1, SF2, …, SFi, SFi+1, …, SFn-1, SFn) с малым внутренним сопротивлением (например, герконы), общие электрические шины 4 (а) и 5 (б). При этом, положительные полюса из последовательно соединенных (n) рабочих аккумуляторов блока 1 АБ с нечетными номерами (SF1, SF3, …) подключены к электрической шине 4 (а), а все положительные полюса блока из последовательно соединенных рабочих аккумуляторов 1 с четными номерами (SF2, SF4, …) к другой электрической шине 5 (б).The power source in the form of working batteries connected in series from (n) (A 1 , A 2 , ..., A i , A i + 1 , ..., A n-1 , A n ) of the AB unit 1, system of consumption and charging mode 2 ( SDR) of the block 1 of the vehicle battery (TS) under operating conditions, a group of single-position normally open electromechanical switches 3 (SF 1 , SF 2 , ..., SF i , SF i + 1 , ..., SF n-1 , SF n ) low internal resistance (for example, reed switches), common electrical busbars 4 (a) and 5 (b). At the same time, the positive poles of the series-connected (n) working batteries of the 1 AB unit with odd numbers (SF 1 , SF 3 , ...) are connected to the electrical bus 4 (a), and all the positive poles of the unit of the series-connected working batteries 1 with even numbers (SF 2 , SF 4 , ...) to another electrical bus 5 (b).

Блок коммутации 6 (БК) общих шин 4 (а) и 5 (б), блок системы автоматического контроля 7 (САК) и первичного выравнивания степени заряженности аккумуляторов блока 1 АБ, блок системы окончательного выравнивания 8 (СОВ) степени заряженности аккумуляторов блока 1 АБ. Выходной сигнал блока 7 (САК) подается на вход микроконтроллера 9 (МК), который через блок коммутации 6 (БК) переключает шины 4 (а) и 5 (б) с блока 7 (САК) на блок 8 (СОВ) и осуществляет выравнивание степени заряженности проблемного аккумулятора от резервного аккумулятора на определенный период времени.The switching unit 6 (BC) common tires 4 (a) and 5 (b), the block of the automatic control system 7 (SAC) and the primary leveling of the state of charge of the batteries of the AB unit, the unit of the final leveling system 8 (COM) of the state of charge of the batteries of the 1B block . The output signal of the block 7 (SAC) is fed to the input of the microcontroller 9 (MC), which through the switching unit 6 (BC) switches the buses 4 (a) and 5 (b) from block 7 (SAC) to block 8 (SOW) and performs alignment the degree of charge of the problem battery from the backup battery for a certain period of time.

Микроконтроллер 9 (МК) информационной шиной связан с цифровым индикатором 10 (ЦИ1) порядковых номеров проблемных аккумуляторов блока 1 АБ при измерении их электрических величин, а управляющей шиной с входом адресной коммутации сдвоенного демультиплексора 11 (DMS).The microcontroller 9 (MK) is connected to the digital indicator 10 (CI1) of the serial numbers of the problem batteries of the AB unit when measuring their electrical quantities, and the control bus to the input switching address of the dual demultiplexer 11 (DMS).

Дополнительно устройство содержит:Additionally, the device contains:

Figure 00000002
блок измерительных терморезисторов 12 (ИТ) с большим внутренним сопротивлением (Rt1, Rt2, …, Ri, Ri+1, …, Rtn-1, Rtn), например, полупроводниковый терморезистор КМТ, шины коммутации 13 (в) и 14 (г), при этом каждый из измерительных терморезисторов 12 (ИТ) одним концом связан с соответствующим выходом демультиплексора 11 (DMS), а другим концом измерительные терморезисторы 12 (ИТ) с нечетными порядковыми номерами подключены к шине коммутации 13 (в), а с четными порядковыми номерами подключены к шине коммутации 14 (г), причем, порядковые номера измерительных терморезисторов 12 (ИТ) совпадают с порядковыми номерами рабочих аккумуляторов блока 1 АБ, температуру которых они измеряют;
Figure 00000002
a measuring thermistor unit 12 (IT) with a large internal resistance (R t1 , R t2 , ..., R i , R i + 1 , ..., Rt n-1 , Rt n ), for example, a KMT semiconductor thermistor, switching bus 13 (in ) and 14 (g), with each of the measuring thermistors 12 (IT) at one end connected to the corresponding output of the demultiplexer 11 (DMS), and the other end measuring thermistors 12 (IT) with odd sequence numbers connected to the switching bus 13 (c) , and with even serial numbers are connected to the switching bus 14 (g), moreover, the serial numbers of measuring thermo ezistorov 12 (IT) coincide with the sequence numbers of workers AB battery pack 1, the temperature of which they measure;

Figure 00000002
компенсирующий блок 15, состоящий из левого (Rtk1) и правого (Rtk2) компенсирующих терморезисторов, балансировочного потенциометра Rb и сглаживающих конденсаторов (С1, С2), при этом к шине коммутации 13 (в), подключены верхние выводы левого компенсирующего терморезистора (Rtk1) и левого сглаживающего конденсатора (С1), а к шине коммутации 14 (г) подключены верхние выводы правого компенсирующего терморезистора (Rtk2) и правого сглаживающего конденсатора (С2), нижние концы компенсирующих терморезисторов (Rtk1, Rtk2) подключены соответственно на левый и правый выводы балансировочного потенциометра Rb, а его движок и нижние концы сглаживающих конденсаторов (С1, С2) подключены на землю.
Figure 00000002
compensating unit 15, consisting of left (Rt k1 ) and right (Rt k2 ) compensating thermistors, balancing potentiometer R b and smoothing capacitors (C 1 , C 2 ), the upper terminals of the left compensating are connected to the switching bus 13 (c) thermistor (Rt k1) and left of the smoothing capacitor (C 1) and to the bus switch 14 (g) are connected upper terminals right compensating thermistor (Rt k2) and right smoothing capacitor (C 2), the lower ends of the compensating thermistor (Rt k1, Rt k2 ) connected respectively to the left and the right pins of the balancing potentiometer R b , and its engine and lower ends of the smoothing capacitors (C 1 , C 2 ) are connected to earth.

При таком соединении выше перечисленных элементов функциональной блок схемы, а именно: блока измерительных терморезисторов 12 (ИТ), шин коммутации 13 (в) и 14 (г) и компенсирующего блока 15 (КБ) образуется измерительный мост, определяющий разницу температур двух соседних - четного и нечетного рабочих аккумуляторов блока 1 АБ по разнице напряжения между шинами коммутации 13 (в) и 14 (г).With such a connection, the above listed elements of the functional block of the circuit, namely: the block of measuring thermistors 12 (IT), switching buses 13 (c) and 14 (g), and the compensating block 15 (KB) form a measuring bridge, which determines the temperature difference between two neighboring and the odd working batteries of the AB unit with respect to the voltage difference between the switching buses 13 (c) and 14 (g).

Figure 00000002
диодный блок 16, состоящий из двух встречно включенных диодов (D1, D2) и трансформатора 17 (Т) с двумя (I), (II) первичными и одной вторичной обмотками, при этом анод верхнего диода (D1) и катод нижнего диода (D2) подсоединены к шине коммутации 13 (в), катод верхнего диода (D1) подключен к нижнему выводу (II) первичной обмотки трансформатора (Т), а анод нижнего диода (D2) к верхнему выводу (I) первичной обмотки трансформатора (Т), причем, нижний вывод (I) первичной обмотки и верхний вывод (II) первичной обмотки трансформатора (Т) объединены и подключены к шине коммутации 14 (г);
Figure 00000002
diode unit 16, consisting of two oppositely connected diodes (D 1 , D 2 ) and a transformer 17 (T) with two (I), (II) primary and one secondary windings, the anode of the upper diode (D 1 ) and the lower cathode the diode (D 2 ) is connected to the switching bus 13 (V), the cathode of the upper diode (D 1 ) is connected to the lower terminal (II) of the transformer primary winding (T), and the lower anode diode (D 2 ) to the upper terminal (I) of the primary transformer windings (T), moreover, the lower terminal (I) of the primary winding and the upper terminal (II) of the primary winding of the transformer (T) are combined and connected to the bus com utatsii 14 (g);

Figure 00000002
операционный усилитель 18 (ОУ) с неинвертирующим входом, инструментальный усилитель 19 (ИУ), точный измеритель температуры 20 (ТИТ) с чувствительным элеменом, установленным на ближнем к земле рабочем аккумуляторе An блока 1 АБ, при этом верхний вывод вторичной обмотки трансформатора 17 (Т) подсоединен к неинвертирующему входу операционного усилителя 18 (ОУ), а нижний вывод подключен к земле, выход операционного усилителя 18 (ОУ) подключен к 1 входу микроконтроллера 9 (МК), входы инструментального усилителя 19 (ИУ) подключены к шинам коммутации 13 (в) и 14 (г), его выход подключен ко 2 входу микроконтроллера 9 (МК), а к 3 входу микроконтроллера 9 (МК) подается сигнал от точного измерителя температур 20 (ТИТ);
Figure 00000002
operational amplifier 18 (OU) with a non-inverting input, instrumentation amplifier 19 (IC), accurate temperature meter 20 (TIT) with a sensing element installed on the battery 1 of the AB, close to the ground operating battery An, with the upper output of the secondary winding of the transformer 17 (T ) connected to the non-inverting input of the operational amplifier 18 (OA), and the bottom output is connected to ground, the output of the operational amplifier 18 (OA) is connected to the 1st input of the microcontroller 9 (MC), the inputs of the instrumental amplifier 19 (DUT) are connected to the switching buses 13 (in ) and 14 ( ), Its output being connected to two entry 9 microcontroller (MC), and 3 to 9 Valid microcontroller (MC) a signal from the exact temperature meter 20 (TIT);

Figure 00000002
цифровой индикатор 21 (ЦИ2) порядковых номеров проблемных по температуре аккумуляторов блока 1 АБ, информационной шиной связанный с микроконтроллером 9 (МК);
Figure 00000002
digital indicator 21 (CI2) of the serial numbers of the problem-based battery temperature of the AB unit, connected with the microcontroller 9 (MK) with an information bus;

Figure 00000002
дисплей 22 отображения температурного поля по всем рабочим аккумуляторам 1 блока АБ, информационной шиной также связанный с микроконтроллером 9 (МК).
Figure 00000002
the display 22 of the temperature field display for all working batteries of the AB unit 1, the information bus also associated with the microcontroller 9 (MC).

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

По сигналам микроконтроллера 9 (МК), подаваемым на вход адресной коммутации сдвоенного демультиплексора 11 с числом выходов (n) в каждом демультиплексоре 11 осуществляется последовательное подключение рабочих аккумуляторов блока 1 АБ через (n+1) однопозиционных нормально-разомкнутых электромеханических ключей 3 с малым внутренним сопротивлением к общим шинам 4 (а) и 5 (б). Причем, все положительные полюса аккумуляторов блока 1 АБ с нечетными номерами (SF1, SF3, …), подключены к одной общей электрической шине 4 (а), а все положительные полюса аккумуляторов блока 1 АБ с четными номерами (SF2, SF4, …) к другой общей электрической шине 5 (6).The signals of the microcontroller 9 (MK) supplied to the input of the address switching of the dual demultiplexer 11 with the number of outputs (n) in each demultiplexer 11 are used to connect the working batteries of the AB unit through (n + 1) single-position normally open electromechanical keys 3 with small internal resistance to common tires 4 (a) and 5 (b). Moreover, all the positive poles of the batteries of the 1 AB unit with odd numbers (SF 1 , SF 3 , ...) are connected to one common electrical bus 4 (a), and all the positive poles of the batteries of the 1 AB unit with even numbers (SF 2 , SF 4 , ...) to another common electric bus 5 (6).

В результате происходит чередование положительных и отрицательных напряжений, которые через электрические шины 4 (а) и 5 (б) подаются на блок коммутации 6 (БК), связанный с блоками 7 (САК) и 8 (СОВ).As a result, alternating positive and negative voltages occur, which are supplied through electric buses 4 (a) and 5 (b) to switching unit 6 (BK) connected to blocks 7 (SAC) and 8 (COM).

При превышении амплитуды импульса рассогласования электрических параметров на проблемном аккумуляторе блока 1 АБ, на выходе блока 7 (САК) заданного граничного напряжения, на микроконтроллер 9 (МК) подается запускающий сигнал в ответ на который микроконтроллер 9 (МК) по управляющей шине останавливает опрос рабочих аккумуляторов блока 1 АБ, индицирует на цифровом индикаторе 10 (ЦИ1) порядковый номер проблемного по электрическим параметрам рабочего аккумулятора блока 1 АБ с указанием вида неисправности (перезаряд, недозаряд) и подает управляющий сигнал на блок коммутации 6 (БК) и блок 8 (СОВ). При этом, блок коммутации 6 (БК) переключает шины 4 (а) и 5 (б) с блока 7 (САК) на блок 8 (СОВ) и осуществляется выравнивание степени заряженности проблемного аккумулятора блока 1 АБ от резервного аккумулятора на определенный период времени, задаваемый от микроконтроллера 9 (МК).When the amplitude of the error pulse of the electrical parameters on the problematic accumulator of the AB unit 1, at the output of the unit 7 (SAC) of a given boundary voltage, is exceeded, a microcontroller 9 (MK) sends a trigger signal in response to which the microcontroller 9 (MK) stops polling the working batteries via the control bus 1 AB unit, indicates on the digital indicator 10 (DI1) the ordinal number of the operating battery of the AB unit problematic by electrical parameters, indicating the type of malfunction (overcharge, undercharging) and gives control second signal to the switching unit 6 (BC) and block 8 (SOC). At the same time, the switching unit 6 (BC) switches the buses 4 (a) and 5 (b) from block 7 (SAC) to block 8 (SOW) and the charge level of the problem battery of the AB unit from the backup battery is equalized for a certain period of time asked from the microcontroller 9 (MK).

Одновременно с последовательным переключением рабочих аккумуляторов блока 1 АБ происходит синхронное измерение температуры каждого из аккумуляторов блока 1АБ с помощью измерительных терморезисторов блока 12 следующим образом.Simultaneously with the sequential switching of the working batteries of the 1 AB unit, the temperature of each of the 1AB batteries is synchronously measured using the measuring thermistors of the unit 12 as follows.

По сигналам микроконтроллера 9 (МК), подаваемым на вход адресной коммутации сдвоенного демультиплексора 11 (DMS) с числом выходов (n) в каждом демультиплексоре 11 (DMS), одновременно с последовательным подключением измерительных терморезисторов 12 (ИТ) с нечетным порядковым номером (Rt1, Rt3, …) к шине коммутации 13 (в), происходит подключение измерительных терморезисторов с четным порядковым HOMepOM(Rt12, Rt4, …) к шине коммутации 14 (г).Based on the signals of the microcontroller 9 (IC) supplied to the input of the address switching dual demultiplexer 11 (DMS) from the outputs of a number (n) in each demultiplexer 11 (DMS), simultaneously with the series connection of the measuring thermistors 12 (IT) with an odd sequence number (R t1 , R t3 , ...) to the switching bus 13 (в), the measuring thermistors with an even ordinal HOMepOM (R t12 , R t4 , ...) are connected to the switching bus 14 (g).

При активизации каждой пары выходов сдвоенного демультиплексора 11 (DMS) происходит одновременное подключение А; рабочего аккумулятора блока 1 АБ к шинам 4 (а) и 5 (б) и соответствующих измерительных терморезисторов (Rt1, Rti+1), к шинам коммутации 13 (в) и 14 (г), измеряющих его температуру и температуру следующего по порядку Ai+i аккумулятора. В результате, между шинами коммутации 13 (в) и 14 (г) появляется напряжение пропорциональное разнице температур Ai и Ai+1 аккумуляторов.When activating each pair of outputs of the dual demultiplexer 11 (DMS), A is simultaneously connected; the working battery of the unit 1 AB to the tires 4 (a) and 5 (b) and the corresponding measuring thermistors (Rt 1 , Rt i + 1 ), to the switching buses 13 (c) and 14 (g), measuring its temperature and the temperature of the next order A i + i battery. As a result, a voltage appears between the switching buses of 13 (c) and 14 (d) proportional to the temperature difference A i and A i + 1 of batteries.

Шины коммутации 13 (в) и 14 (г) через компенсационные терморезисторы (Rtk1, Rtk2) блока 15 подключены соответственно на левый и правый выводы балансировочного потенциометра Rb, а его движок и нижние концы сглаживающих конденсаторов (C1,C2) подключены на землю, при этом балансировочным потенциометром Rb обеспечивается первоначальная балансировка измерительного моста, включающего: 12 ИТ, 13 (в), 14 (г) и 15 (КБ), а гашение напряжения выбросов, при коммутации измерительных терморезисторов (Rt1, Rt2, …, Rtn) из блока измерительных терморезисторов 12 (ИТ) происходит сглаживающими конденсаторами (C1,C2).Switching buses 13 (c) and 14 (g) through compensation thermistors (Rt k1 , Rt k2 ) of block 15 are connected to the left and right pins of a balancing potentiometer R b , respectively, and its engine and lower ends of smoothing capacitors (C 1 , C 2 ) connected to earth, with a balancing potentiometer R b provided initial balancing of the measuring bridge, including: 12 IT, 13 (c), 14 (g) and 15 (KB), and damping voltage emissions, when switching measuring thermistors (R t1 , R t2 , ..., R tn ) from the block of measuring thermistors 12 (IT) is happening dit smoothing capacitors (C 1 , C 2 ).

Компенсационные терморезисторы (Rtk1, Rtk2) компенсирующего блока 15 (КБ), установленные на An аккумуляторе (первый из аккумуляторов блока 1 АБ ближайший к земле), измеряют его температуру. На An аккумуляторе также установлен чувствительный элемент точного измерителя температуры 20 (ТИТ). Аккумулятор An имеет наименьший электрический потенциал относительно земли, поэтому выбор его в качестве опорного при измерении температуры аккумуляторов блока 1 АБ обеспечивает наиболее благоприятные по гальванической развязке условия эксплуатации для установленных на нем компенсационных терморезисторов компенсирующего блока 15 (КБ) и датчика точного измерения температуры 20 (ТИТ) и не требует специальной гальванической развязки между аккумулятором An и перечисленными измерительными элементами, измеряющими температуру аккумуляторов блока 1 АБ.The compensation thermistors (Rt k1 , Rt k2 ) of the compensating unit 15 (KB) installed on an A n battery (the first of the batteries of the AB unit 1 closest to the ground) measure its temperature. The A n battery also has a sensitive element of an accurate temperature meter 20 (TIT). The battery A n has the smallest electrical potential relative to the ground, so choosing it as a reference when measuring the temperature of the batteries of the 1B battery provides the most favorable galvanically isolated operating conditions for compensating thermistors of the compensating unit 15 (KB) installed on it and the exact temperature measuring sensor 20 ( TIT) and does not require special galvanic isolation between the battery A n and the listed measuring elements measuring the temperature of the battery in block 1 AB.

В результате измерительные терморезисторы (Rt1, Rt2, …, Rtn) блока 12 (ИТ) и компенсационные терморезисторы (Rtk1, Rtk2) блока 15 (КБ) через шины коммутации 13 (в) и 14 (г) образуют равноплечий измерительный мост с двумя попарно меняющимися плечами с частотой коммутации, определяемой частотой опроса сдвоенного демультиплексора 11 (DMS) от микроконтроллера 9 (МК), возникающее при коммутации измерительных терморезисторов (Rt1, Rt2, …, Rtn) блока 12 (ИТ), разностное напряжение между шинами коммутации 13 (в) и 14 (г) подается на первичную обмотку трансформатора 17 (Т), причем через диод D1 диодного блока 16, шина коммутации 13 (в) подключается к нижней первичной обмотке трансформатора 17 (Т), а через диод D2 диодного блока 16, шина коммутации 13 (в) подключается к верхней первичной обмотке трансформатора 17 (Т), средняя точка первичной обмотки трансформатора 17 (Т) подключена к шине коммутации 14 (г), таким образом разностное напряжение на первичной обмотке трансформатора 17 (Т) появляется только когда не равны сопротивления двух соседних измерительных терморезисторов из блока 12 (ИТ), и, следовательно, температуры двух соседних аккумуляторов блока 1 АБ, в результате на вторичной обмотке трансформатора 17 (Т) появляется импульс напряжения с амплитудой, пропорциональной величине разносного напряжения между шинами коммутации 13 (в) и 14 (г), т.е. пропорциональной измеряемой относительной разности температур соседних рабочих аккумуляторов блока 1 АБ и длительностью, определяемой частотой опроса сдвоенного демультиплексора 11 (DMS). Далее сигнал, усиленный на операционном усилителе 18 (ОУ) с неинвертирующим входом, поступает на вход 1 микроконтроллера 9 (МК) и в случае превышения порогового значения, отображается на цифровом индикаторе 21 (ЦИ2) в виде номера проблемного по температуре аккумулятора блока 1 АБ. Пороговое значение задается с помощью микроконтроллера 9 (МК) по допустимой величине импульса напряжения на 1 входе микроконтроллера 9 (МК), возникающего при появлении относительной разницы температур двух соседних рабочих аккумуляторов блока 1 АБ, что особенно важно в случае резкого изменения температуры одного из рабочих аккумуляторов блока 1 АБ.As a result, the measuring thermistors (Rt 1 , Rt 2 , ..., Rt n ) of the block 12 (IT) and compensating thermistors (Rt k1 , Rt k2 ) of the block 15 (KB), using the switching buses 13 (c) and 14 (d), form equal-shoulders a measuring bridge with two pairs of changing shoulders with a switching frequency determined by the sampling frequency of the dual demultiplexer 11 (DMS) from the microcontroller 9 (MK), which occurs when switching measuring thermistors (Rt 1 , Rt 2 , ..., Rt n ) of block 12 (IT), the differential voltage between the switching buses 13 (c) and 14 (g) is applied to the primary winding of the transformer 17 (T), p Via diode D 1 of diode block 16, the switching bus 13 (в) is connected to the lower primary winding of the transformer 17 (T), and through diode D 2 of the diode block 16, the switching bus 13 (в) is connected to the upper primary winding of the transformer 17 (T ), the midpoint of the primary winding of the transformer 17 (T) is connected to the switching bus 14 (g), so the differential voltage on the primary winding of the transformer 17 (T) appears only when the resistance of two adjacent measuring resistors from block 12 (IT) does not equal, and hence the temperatures of two neighboring battery cartridge 1 AB, resulting in voltage pulse appears at the secondary winding 17 of the transformer (T) with an amplitude proportional to the voltage between buses Versatile switching 13 (a) and 14 (g), i.e. proportional to the measured relative temperature difference of neighboring working batteries of the 1 AB unit and the duration determined by the sampling frequency of the dual demultiplexer 11 (DMS). Next, the signal amplified at the operational amplifier 18 (OA) with a non-inverting input is fed to input 1 of the microcontroller 9 (MK) and in case of exceeding the threshold value, is displayed on the digital indicator 21 (CI2) as the number of the AB unit with temperature problems. The threshold value is set using a microcontroller 9 (MK) for the permissible magnitude of the voltage pulse at the 1st input of the microcontroller 9 (MK), which occurs when a relative temperature difference occurs between two adjacent working batteries of the AB unit, which is especially important in the case of an abrupt change in temperature of one of the working batteries block 1 AB.

Разностное напряжение между шинами коммутации 13 (в) и 14 (г), пропорциональное сигналу, представляющему собой ступенчатые абсолютные отклонения температуры рабочих аккумуляторов Ai блока 1 АБ относительно температуры An аккумулятора и после усиления на инструментальном усилителе 19 (ИУ) поступает на 1 вход микроконтроллера 9 (МК), который отображает измеренные значения через информационную шину в виде гистограммы, отображающей отклонения температуры каждого из рабочих аккумуляторов блока 1 АБ от температуры An аккумулятора на дисплее 22.The differential voltage between the switching buses 13 (c) and 14 (g) is proportional to the signal, which is a stepped absolute deviation of the temperature of the working batteries A i of the 1 AB unit relative to the battery temperature A n and after amplification at the instrumentation amplifier 19 (RI) goes to 1 input microcontroller 9 (MK), which displays the measured values through the information bus in the form of a histogram showing the temperature deviations of each of the working batteries of the AB unit 1 from the battery temperature A n on the display 22.

В микроконтроллере 9 (МК) программно осуществляется сложение сигналов, поступающих на его 2 вход от инструментального усилителя 19 (ИУ) и на его 3 вход от точного измерителя температур 20 (ТИТ), в результате восстанавливается полная абсолютная температура каждого из рабочих аккумуляторов блока 1 АБ с уменьшенной относительной погрешностью по сравнению с вариантом измерения этой температуры только с помощью измерительных терморезисторов из блока 12 (ИТ).In the microcontroller 9 (MK), the addition of signals arriving at its 2nd input from instrumental amplifier 19 (RI) and to its 3rd input from an accurate temperature meter 20 (TIT) is programmatically performed, as a result the full absolute temperature of each of the working batteries of the AB unit is restored with a reduced relative error compared to the option of measuring this temperature only with the help of measuring thermistors from block 12 (IT).

При превышении пороговой абсолютной температуры проблемного по температуре аккумулятора, микроконтроллер 9 (МК) осуществляет индикацию номера проблемного по абсолютной температуре аккумулятора через информационную шину на цифровом индикаторе 21 (ЦИ2) порядковых номеров проблемных по температуре аккумуляторов блока 1 АБ.When the threshold absolute temperature of the problematic battery temperature is exceeded, microcontroller 9 (MK) displays the number of the problematic battery by absolute temperature via the information bus on the digital indicator 21 (CI2) of the serial numbers of the problematic battery temperature of the AB unit.

Использование предложенного изобретения в устройствах, предназначенных для мониторинга электрических параметров аккумуляторов и одновременного измерения их температуры за счет расширенного арсенала диагностических признаков, позволит значительно повысить не только надежность и увеличить срок эксплуатации аккумуляторов в блоке АБ, но также улучшить универсальность и глубину диагностики в режиме энергопотребления и зарядки блока аккумуляторов 1 АБ.The use of the proposed invention in devices designed to monitor electrical parameters of batteries and simultaneously measure their temperature due to an expanded arsenal of diagnostic features will significantly improve not only reliability and increase battery life in the AB unit, but also improve the versatility and depth of diagnostics in power consumption and charging battery pack 1 AB.

Claims (3)

1. Устройство автоматического мониторинга блока аккумуляторов с контролем температуры, содержащее источник питания в виде последовательно соединенных (n) рабочих аккумуляторов блока АБ, систему режима потребления и зарядки аккумуляторов блока АБ, группу однопозиционных нормально разомкнутых электромеханических ключей с малым внутренним сопротивлением, общие электрические шины (а) и (б), при этом положительные полюса из последовательно соединенных (n) рабочих аккумуляторов блока АБ с нечетными номерами подключены к электрической шине (а), а все положительные полюса последовательно соединенных рабочих аккумуляторов блока АБ с четными номерами к другой электрической шине (б), блок системы автоматического контроля и первичного выравнивания степени заряженности и блок системы окончательного выравнивания степени заряженности рабочих аккумуляторов блока АБ, блок коммутации, переключающий общие электрические шины (а) и (б) с блока системы автоматического контроля и первичного выравнивания степени заряженности на блок системы окончательного выравнивания степени заряженности рабочих аккумуляторов блока АБ и осуществляющий выравнивание степени заряженности проблемного аккумулятора от резервного аккумулятора на определенный период времени, цифровой индикатор порядковых номеров проблемных аккумуляторов блока АБ, информационной шиной связанный с микроконтроллером, а управляющей шиной с входом адресной коммутации сдвоенного демультиплексора, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено блоком измерительных терморезисторов с большим внутренним сопротивлением и шинами коммутации (в) и (г), причем каждый из измерительных терморезисторов одним концом связан с соответствующим выходом сдвоенного демультиплексора, другим концом измерительные терморезисторы с нечетными порядковыми номерами подключены к шине коммутации (в), а с четными порядковыми номерами подключены к шине коммутации (г), причем порядковые номера измерительных терморезисторов совпадают с порядковыми номерами рабочих аккумуляторов блока АБ, температуру которых они измеряют; снабжено компенсирующим блоком, состоящим из левого и правого компенсационных терморезисторов, балансировочного потенциометра и сглаживающих конденсаторов, причем к шине коммутации (в) подключены верхние выводы левого компенсирующего терморезистора и левого сглаживающего конденсатора, а к шине коммутации (г) подключены верхние выводы правого компенсирующего терморезистора и правого сглаживающего конденсатора, нижние концы компенсирующих терморезисторов подключены соответственно на левый и правый выводы балансировочного потенциометра, а его движок и нижние концы сглаживающих конденсаторов подключены на землю; при этом пара соседних измерительных терморезисторов блока и компенсационные терморезисторы компенсирующего блока через шины коммутации (в) и (г) образуют равноплечий измерительный мост с двумя попарно меняющимися плечами с частотой коммутации, определяемой частотой опроса сдвоенного демультиплексора от микроконтроллера; снабжено диодным блоком, состоящим из двух встречно включенных диодов, и трансформатором с двумя (I), (II) первичными и одной вторичной обмотками, причем анод верхнего диода и катод нижнего диода подсоединены к шине коммутации (в), катод верхнего диода подключен к нижнему выводу (II) первичной обмотки трансформатора, а анод нижнего диода к верхнему выводу (I) первичной обмотки трансформатора, причем нижний вывод (I) первичной обмотки и верхний вывод (II) первичной обмотки трансформатора объединены и подключены к шине коммутации (г); снабжено операционным усилителем с неинвертирующим входом, инструментальным усилителем, точным измерителем температуры с чувствительным элементом, при этом верхний вывод вторичной обмотки трансформатора подсоединен к неинвертирующему входу операционного усилителя, а нижний вывод подключен к земле, выход операционного усилителя подключен к первому входу микроконтроллера, входы инструментального усилителя подключены к шинам коммутации (в) и (г), его выход подключен к второму входу микроконтроллера, а к третьему входу микроконтроллера подается сигнал от точного измерителя температуры; снабжено цифровым индикатором порядковых номеров проблемных по температуре аккумуляторов блока АБ и дисплеем отображения температурного поля по всем аккумуляторам блока АБ, информационной шиной связанным с микроконтроллером.1. Automatic monitoring device of a battery unit with temperature control, containing a power source in the form of serially connected (n) working batteries of an AB unit, a system for consuming and charging batteries for an AB unit, a group of single-position normally open electromechanical switches with low internal resistance, common electrical buses ( a) and (b), while the positive poles of the series-connected (n) working batteries of the AB unit with odd numbers are connected to the electrical bus (a ), and all positive poles of series-connected working batteries of the AB block with even numbers to another electrical bus (b), block of the automatic control system and primary leveling of the charge level and block of the final leveling system of the charge level of the working batteries of the AB block, switching unit switching the common electric tires (a) and (b) from the block of the automatic control system and the primary leveling of the state of charge per unit of the system of the final leveling degree charged These working batteries of the AB unit and equalizing the degree of charge of the problem battery from the backup battery for a certain period of time, a digital indicator of the sequence numbers of the problem batteries of the AB unit, the information bus associated with the microcontroller, and the control bus with the dual-input demultiplexer switching input, characterized in that the device additionally equipped with a block of measuring thermistors with high internal resistance and switching buses (c) and (d), etc. each end of the measuring thermistor with one end connected to the corresponding output of the dual demultiplexer, the other end measuring thermistors with odd sequence numbers are connected to the switching bus (c), and with even sequence numbers connected to the switching bus (d), and the sequence numbers of the measuring thermistors resistors coincide with serial numbers of working batteries of the AB unit, the temperature of which they measure; equipped with a compensating unit consisting of left and right compensation thermistors, a balancing potentiometer and smoothing capacitors, with the upper terminals of the left compensating thermistor and the left smoothing capacitor connected to the switching bus (c), and the upper terminals of the right compensating capacitor and the switching center capacitor (d) are connected to the upper terminals of the right compensating capacitor and the switching bus (d), which are connected to the switching balance (d), and the upper terminals of the right compensation compensator capacitor and the switching bus (d) are connected to the switching center compensator and the left smoothing capacitor connected to the commutation bus (d), which has the upper terminals of the right compensation compensator capacitor and left switching capacitor connected to the switching bus (d). right smoothing capacitor, the lower ends of the compensating thermistors are connected respectively to the left and right pins of the balancing potential meter, and its engine and the lower ends of the smoothing capacitors are connected to ground; the pair of adjacent measuring thermistors of the unit and compensating thermistors of the compensating unit through the commutation busses (c) and (d) form an equal-shouldered measuring bridge with two pairwise varying arms with a switching frequency determined by the sampling frequency of the dual demultiplexer from the microcontroller; equipped with a diode block consisting of two oppositely connected diodes, and a transformer with two (I), (II) primary and one secondary windings, the anode of the upper diode and the cathode of the lower diode connected to the switching bus (c), the cathode of the upper diode is connected to the lower the output (II) of the primary winding of the transformer, and the anode of the lower diode to the upper output (I) of the primary winding of the transformer, with the lower output (I) of the primary winding and the upper output (II) of the primary winding of the transformer combined and connected to the switching bus (g); equipped with an operational amplifier with a non-inverting input, an instrumentation amplifier, an accurate temperature meter with a sensitive element, the upper output of the secondary winding of the transformer connected to the non-inverting input of the operational amplifier, and the lower output connected to ground, the output of the operational amplifier connected to the first input of the microcontroller, the inputs of the instrumentation amplifier connected to the switching bus (c) and (d), its output is connected to the second input of the microcontroller, and to the third input of the microcontroller a signal from an accurate temperature meter; it is equipped with a digital indicator of the sequence numbers of the battery-dependent batteries of the AB unit and a display of the temperature field display for all batteries of the AB unit, an information bus connected to the microcontroller. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью одновременного автоматического контроля электрических параметров и температуры каждого из аккумуляторов блока АБ посредством равноплечего измерительного моста, позволяющего измерять разницу температур двух соседних четного и нечетного рабочих аккумуляторов блока АБ по разнице напряжения между шинами коммутации (в) и (г).2. The device according to p. 1, characterized in that it is made with the possibility of simultaneous automatic control of electrical parameters and temperature of each of the batteries of the AB unit by means of an equal-arm measuring bridge, allowing to measure the temperature difference between two adjacent even and odd working batteries of the AB unit by the voltage difference between the tires switching (c) and (d). 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что чувствительный элемент точного измерителя температуры установлен на ближнем к земле рабочем аккумуляторе An блока АБ.3. The device according to p. 1, characterized in that the sensitive element of the exact temperature meter is installed on the working battery An of the AB unit close to the ground.
RU2018115444A 2018-04-25 2018-04-25 Automatic monitoring of battery pack with temperature control RU2686072C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018115444A RU2686072C1 (en) 2018-04-25 2018-04-25 Automatic monitoring of battery pack with temperature control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018115444A RU2686072C1 (en) 2018-04-25 2018-04-25 Automatic monitoring of battery pack with temperature control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2686072C1 true RU2686072C1 (en) 2019-04-24

Family

ID=66314627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018115444A RU2686072C1 (en) 2018-04-25 2018-04-25 Automatic monitoring of battery pack with temperature control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2686072C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022093668A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 Texas Instruments Incorporated Management of modular subsystems using variable length frame length

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470440C2 (en) * 2010-10-08 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" Method to control autonomous system of spacecraft power supply
EP2830187A1 (en) * 2012-03-23 2015-01-28 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Storage battery control device and electricity storage device
EP2843432A1 (en) * 2012-04-27 2015-03-04 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery monitoring device and battery system monitoring device
RU2557014C1 (en) * 2014-04-03 2015-07-20 Закрытое акционерное общество "Орбита" Automatic control method for accumulator battery consisting of n galvanic coupled accumulator cells and device for automatic control
WO2016029202A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Pathion Inc. Method and apparatus for performing string-level dynamic reconfiguration in an energy system
RU2626378C1 (en) * 2016-08-19 2017-07-26 Сергей Васильевич Бахмутов Device for automatic control and equalization of battery unit charging rate in combined power plant

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470440C2 (en) * 2010-10-08 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" Method to control autonomous system of spacecraft power supply
EP2830187A1 (en) * 2012-03-23 2015-01-28 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Storage battery control device and electricity storage device
EP2843432A1 (en) * 2012-04-27 2015-03-04 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery monitoring device and battery system monitoring device
RU2557014C1 (en) * 2014-04-03 2015-07-20 Закрытое акционерное общество "Орбита" Automatic control method for accumulator battery consisting of n galvanic coupled accumulator cells and device for automatic control
WO2016029202A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Pathion Inc. Method and apparatus for performing string-level dynamic reconfiguration in an energy system
RU2626378C1 (en) * 2016-08-19 2017-07-26 Сергей Васильевич Бахмутов Device for automatic control and equalization of battery unit charging rate in combined power plant

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022093668A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 Texas Instruments Incorporated Management of modular subsystems using variable length frame length
US11703546B2 (en) 2020-10-30 2023-07-18 Texas Instruments Incorporated Management of modular subsystems using variable frame length

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4326415B2 (en) Power supply for vehicle
RU2603260C2 (en) Method for increasing service life of capacitors in sequential units and device for its implementation
EP1798839B1 (en) Battery management system and method
US10429449B2 (en) Battery pack tester
KR101195515B1 (en) Status detector for power supply, power supply, and initial characteristic extracting device for use with power supply
EP3816644A1 (en) Battery monitoring device, integrated circuit, and battery monitoring system
US10048319B2 (en) Estimating of the state of charge of a battery
CN103376361B (en) battery direct current resistance evaluation system
EP2720054A1 (en) Battery control device and battery system
WO2021092109A1 (en) System for charging a series of connected batteries
CN108333522B (en) Differential voltage measuring device
JP6895541B2 (en) Secondary battery monitoring device, secondary battery status calculation device and secondary battery status estimation method
CN112557933B (en) Method and device for calculating battery health state
CN112557928B (en) Method and device for calculating state of charge of battery and power battery
EP3832331A1 (en) Cell state estimation device and cell control device
EP4099027B1 (en) Earth fault detection apparatus
RU2686072C1 (en) Automatic monitoring of battery pack with temperature control
KR20100099421A (en) Voltage sensing instrument for hev energy storage system
JP2012220344A (en) Cell voltage measurement device
JP7225897B2 (en) battery monitoring system
RU2695646C1 (en) Device for automatic monitoring and equalization of charging degree of parallel-series connection of accumulators of unit
KR20230162253A (en) Battery diagnosis method, battery diagnosis apparatus and battery system providing the same
JP7402320B2 (en) Calibration of balancing systems in battery systems
RU2697185C1 (en) Method for automatic monitoring and equalization of charging degree of parallel-serial connection of accumulators of unit
CN111478391A (en) Battery pack

Legal Events

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

Effective date: 20200426