RU2722112C1 - Three-level battery control system - Google Patents
Three-level battery control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722112C1 RU2722112C1 RU2019126166A RU2019126166A RU2722112C1 RU 2722112 C1 RU2722112 C1 RU 2722112C1 RU 2019126166 A RU2019126166 A RU 2019126166A RU 2019126166 A RU2019126166 A RU 2019126166A RU 2722112 C1 RU2722112 C1 RU 2722112C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- controllers
- cells
- housing
- accumulator
- Prior art date
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
- H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
-
- 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
Description
Техническое решение относится к относится к области электротехники и может быть использовано при создании высоковольтных батарей для нужд энергетики и транспорта.The technical solution relates to the field of electrical engineering and can be used to create high-voltage batteries for the needs of energy and transport.
Известна «Интегрированная система мониторинга электроснабжения подстанции на литиево-фосфатной батарее» CN 203339807 [1], содержащая терминал мониторинга на уровне станции, интегрированный контроллер, систему управления литий-железо-фосфатной батареей BMS. Интегрированный контроллер соединен с сенсорным экраном, системой управления литий-железо-фосфатной батареей BMS, модулем мониторинга экрана постоянного тока и терминалом контроля уровня станции с помощью шины RS485.The well-known “Integrated monitoring system for power supply of a substation on a lithium phosphate battery” is CN 203339807 [1], which contains a monitoring terminal at the station level, an integrated controller, and a BMS lithium iron phosphate battery control system. The integrated controller is connected to the touch screen, the BMS lithium-iron-phosphate battery control system, the DC screen monitoring module and the station level control terminal using the RS485 bus.
Недостатками известной конструкции является узкая область применения, обусловленная одним типом батарей и низкой стабильностью работы.The disadvantages of the known design is a narrow scope, due to one type of battery and low stability.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ТРЕХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ БАТАРЕЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ» RU 2539865 [2], включающую трехуровневую систему управления аккумуляторной батареей, содержащую связанные с борнами накопителей батареи блоки управления накопителями нижнего уровня управления, включающие балансировочные резисторы, ключи, датчики температуры, микроконтроллеры элементов, включающие аналоговые цепи измерения и управления, микроконтроллеры элементов подключены по каналу связи к групповым контроллерам, которые подключены по каналу связи к главному контроллеру, подключенному к внешней ЭВМ по каналу связи.Closest to the claimed technical solution is the “HIERARCHICAL THREE-LEVEL HIGH-VOLTAGE ELECTRIC ENERGY STORAGE BATTERY CONTROL SYSTEM” RU 2539865 [2], which includes a three-level battery management system that contains batteries with switches for controlling the level of the batteries, which are connected to the control devices of the accumulators, temperature sensors, element microcontrollers, including analog measurement and control circuits, element microcontrollers are connected via a communication channel to group controllers, which are connected via a communication channel to the main controller connected to an external computer via a communication channel.
Недостатком известной конструкции являются низкая помехозащищенность.A disadvantage of the known design are low noise immunity.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение помехозащищенности, включая помехи от нагрева.The technical result of the proposed solution is to increase the noise immunity, including interference from heating.
Технический результат достигается тем, что трехуровневая система управления аккумуляторной батареей, содержащая связанные с борнами аккумуляторных элементов блоки управления нижнего уровня, включающие балансировочные резисторы, ключи, датчики температуры, контроллеры аккумуляторных элементов, включающие аналоговые цепи измерения и управления, контроллеры аккумуляторных элементов подключены по каналам связи к групповым контроллерам, которые подключены по каналам связи к главному контроллеру, подключенному к внешней ЭВМ по каналу связи, характеризуется тем, что аккумуляторные элементы установлены в корпус конструктивного модуля, адаптеры аккумуляторных элементов, включающие балансировочные резисторы, ключи, датчики температуры, расположены непосредственно на аккумуляторных элементах, а контроллеры аккумуляторных элементов, включающие аналоговые цепи измерения и управления расположены за пределами корпуса конструктивного модуля аккумуляторных элементов и связаны с адаптерами аккумуляторных элементов проводниковыми линиями.The technical result is achieved by the fact that a three-level battery management system containing lower level control units associated with the battery elements, including balancing resistors, keys, temperature sensors, battery controllers, including analog measurement and control circuits, battery controllers are connected via communication channels to group controllers that are connected via communication channels to the main controller connected to an external computer via a communication channel, characterized in that the battery cells are installed in the housing of the structural module, the battery cell adapters, including balancing resistors, keys, temperature sensors, are located directly on the battery elements, and battery cell controllers, including analog measurement and control circuits, are located outside the housing of the structural module of the battery cells and are connected to the battery adapters x elements with conductor lines.
Контроллеры аккумуляторных элементов, включающие аналоговые цепи измерения и управления вместе с каналами связи и с групповым контроллером могут располагаться внутри корпуса группового контролера. Размещение измерительных цепей и микроконтроллеров нижнего уровня в отдельном корпусе позволит дополнительно повысить их помехозащищенность в том числе и от неравномерного, от различающихся элементов аккумулятора, тепловыделения как при работе самих элементов аккумулятора так и балансировочных резисторов. Также повышается электромагнитная помехозащищенность каналов связи между контролерами аккумуляторных элементов и групповыми контролерами благодаря компактному расположению указанных контролеров.Controllers for battery cells, including analog measurement and control circuits together with communication channels and with a group controller, can be located inside the group controller case. The placement of the measuring circuits and microcontrollers of the lower level in a separate case will further increase their noise immunity, including from uneven, from different battery elements, heat dissipation during operation of the battery elements themselves and balancing resistors. Also, the electromagnetic noise immunity of communication channels between the battery controllers and group controllers is increased due to the compact arrangement of these controllers.
Корпус конструктивного модуля и корпус группового контроллера могут быть соединены механически и объединены в модуль аккумуляторного элемента, что позволит дополнительно повысить электромагнитную помехозащищенность благодаря компактности и снижению длины проводниковых линий.The housing of the structural module and the housing of the group controller can be mechanically connected and combined into a battery cell module, which will further increase the electromagnetic noise immunity due to its compactness and reduced length of the conductor lines.
На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемой системы в целом, на фиг. 2 схема расположения компонентов системы в аккумуляторном модуле, по П. 1 и 3 фиг. 3 схема расположения компонентов системы в аккумуляторном модуле, по П.1, 2 и 3; где:In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed system as a whole, in FIG. 2 arrangement of system components in the battery module, according to
1 – модули аккумуляторные;1 - battery modules;
2 – аккумуляторные элементы;2 - battery cells;
3 – контроллеры аккумуляторных элементов;3 - controllers of battery cells;
4 – групповые контроллеры;4 - group controllers;
5 – главный контроллер;5 - main controller;
6 – верхний уровень;6 - upper level;
7 – зарядное устройство с защитно-коммутационная аппаратура;7 - charger with protective switching equipment;
8 – линия связи между групповым и главным контроллерами;8 - communication line between group and main controllers;
9 – линия связи между главным контроллером и верхним уровнем;9 - communication line between the main controller and the upper level;
10 – аккумуляторная батарея;10 - rechargeable battery;
11 – адаптеры аккумуляторных элементов;11 - adapters of battery cells;
12 – балансировочный резистор;12 - balancing resistor;
13 – датчик температуры;13 - temperature sensor;
14 – ключ коммутации балансировочного резистора;14 - switch key balancing resistor;
15 – контроллер элемента с измерительными и управляющими цепями;15 - element controller with measuring and control circuits;
16 – проводниковые линии;16 - conductor lines;
17 – групповой контролер;17 - group controller;
18 – корпус группового контроллера;18 - group controller housing;
19 – силовая цепь аккумуляторной батареи;19 - power circuit of the battery;
20 – канал связи с главным контроллером.20 - communication channel with the main controller.
Устройство действует следующим образом: Аккумуляторные элементы 2 расположены в модулях аккумуляторных 1. К борнам – выводам аккумуляторных элементов подключены контроллеры аккумуляторных элементов 3, которые соединены с групповым контроллером 4. Групповые контролеры соединены линиями связи 8 с главным контроллером 5. Главный контроллер соединен линией связи 9 с верхним уровнем 6, в качестве которого может использоваться компьютер с ПО мониторинга или иная мониторинговая система. Главный контролер управляет зарядным устройством (преобразователем) с защитно-коммутационной аппаратурой 7, который осуществляет зарядку электроэнергии из сети в аккумуляторы и отдачу электроэнергии из аккумуляторов в сеть. Аккумуляторная батарея 10 состоит из модулей аккумуляторных 1.The device operates as follows: The
Адаптеры аккумуляторных элементов 11, установлены на борнах аккумуляторных элементов 2. В состав адаптера аккумуляторных элементов входят балансировочный резистор 12, датчик температуры 13, ключ коммутации балансировочного резистора 14. Контроллер элемента с измерительными и управляющими цепями 15 соединен с адаптером аккумуляторного элемента проводниковой линией, например, шлейфом из серии проводников 16. Контроллеры аккумуляторных элементов соединены информационными линиями связи с групповым контроллером 17. Силовая цепь аккумуляторной батареи показана 19. Канал связи с главным контроллером показан 20. Согласно одному из вариантов выполнения контролеры аккумуляторных элементов и групповой контролер расположены в корпусе группового контролера.The adapters of the
Технический результат – повышение помехозащищенности от температурных воздействий достигается тем, что выделяющие тепло аккумуляторные элементы и балансировочные резисторы расположены за пределами конструктивных модулей аккумуляторных элементов, при этом уменьшается влияние тепловыделения от аккумуляторных элементов и балансировочных резисторов на работу контролеров аккумуляторных элементов и измерительных цепей контролеров. Все контролеры аккумуляторных элементов находятся в близком температурном режиме, что уменьшает ошибки измерений, вызванных неравномерностью тепловыделения от различающихся аккумуляторных элементов и балансировочных резисторов. Повышение электромагнитной защищенности достигается тем, что контроллеры аккумуляторных элементов и групповой контроллер расположены в непосредственной близости и линии связи между ними имеют короткую длину, что существенно понижает их восприимчивость к электромагнитным помехам.EFFECT: increased noise immunity from temperature effects is achieved by the fact that the heat-generating battery elements and balancing resistors are located outside the structural modules of the battery cells, while the influence of heat generation from the battery cells and balancing resistors on the operation of the battery cell controllers and measuring circuits of the controllers is reduced. All controllers of battery cells are in close temperature conditions, which reduces measurement errors caused by uneven heat generation from different battery cells and balancing resistors. Increased electromagnetic immunity is achieved by the fact that the battery controllers and the group controller are located in close proximity and the communication lines between them have a short length, which significantly reduces their susceptibility to electromagnetic interference.
Промышленное применение. Изобретение может с успехом применяться для изготовления и эксплуатации систем управления аккумуляторными батареями.Industrial application. The invention can be successfully applied for the manufacture and operation of battery management systems.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126166A RU2722112C1 (en) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | Three-level battery control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126166A RU2722112C1 (en) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | Three-level battery control system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2722112C1 true RU2722112C1 (en) | 2020-05-26 |
Family
ID=70803203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019126166A RU2722112C1 (en) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | Three-level battery control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2722112C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100047672A1 (en) * | 2008-08-20 | 2010-02-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater power supply method of sodium-sulfur battery |
CN203339807U (en) * | 2013-06-28 | 2013-12-11 | 国家电网公司 | Lithium iron phosphate battery based substation direct-current power supply integrated monitoring system |
RU2539865C2 (en) * | 2012-09-03 | 2015-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Hierarchical three-level control system for high-voltage battery of electric energy accumulators |
-
2019
- 2019-08-20 RU RU2019126166A patent/RU2722112C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100047672A1 (en) * | 2008-08-20 | 2010-02-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Heater power supply method of sodium-sulfur battery |
RU2539865C2 (en) * | 2012-09-03 | 2015-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") | Hierarchical three-level control system for high-voltage battery of electric energy accumulators |
CN203339807U (en) * | 2013-06-28 | 2013-12-11 | 国家电网公司 | Lithium iron phosphate battery based substation direct-current power supply integrated monitoring system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103168406B (en) | Battery pack, for the method for batteries charging/electric discharge and power consumption devices | |
KR20150110427A (en) | Battrery pack, cell module and cell module assembly | |
KR20130123098A (en) | Balancing system for battery and method for balancing of battery using the same | |
CN103427452A (en) | Battery management system and energy storage system | |
CN103580214A (en) | Charging apparatus and operation method thereof | |
WO2018029937A1 (en) | Power supply device | |
CN105655528A (en) | Battery module and driving method thereof | |
CN205811601U (en) | Charging control circuit, charging device and mobile terminal | |
US20130260213A1 (en) | Battery System | |
KR20100099421A (en) | Voltage sensing instrument for hev energy storage system | |
Kim et al. | Series-connected reconfigurable multicell battery: A novel design towards smart batteries | |
RU2722112C1 (en) | Three-level battery control system | |
CN209674259U (en) | Battery voltage analog circuit and battery analog machine | |
CN217544711U (en) | Modularization BMS battery protection device | |
JP5122699B1 (en) | Power storage system and storage module control method | |
JP2010200579A (en) | Storage management system | |
CN114156551A (en) | Battery system and control method of battery system | |
CN206595885U (en) | Power supply electric appliance function expansion module | |
KR102340097B1 (en) | Method and apparatus for managing a battery | |
KR102623337B1 (en) | Pouch-type Cell Built-in Battery Management System | |
CN220273367U (en) | Energy storage device and power supply system | |
CN204289648U (en) | The formation device of monomer secondary cell | |
US12081024B1 (en) | Power path control management circuit | |
US20230369870A1 (en) | Systems and methods for balancing batteries | |
CN218976399U (en) | Battery pack parallel operation circuit and energy storage device |