RU2744011C2 - Method for utilization of accumulator batteries discharge energy - Google Patents

Method for utilization of accumulator batteries discharge energy Download PDF

Info

Publication number
RU2744011C2
RU2744011C2 RU2018144899A RU2018144899A RU2744011C2 RU 2744011 C2 RU2744011 C2 RU 2744011C2 RU 2018144899 A RU2018144899 A RU 2018144899A RU 2018144899 A RU2018144899 A RU 2018144899A RU 2744011 C2 RU2744011 C2 RU 2744011C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
batteries
charged
energy
battery
discharge
Prior art date
Application number
RU2018144899A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018144899A (en
RU2018144899A3 (en
Inventor
Борис Абрамович Каганский
Original Assignee
Борис Абрамович Каганский
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 Борис Абрамович Каганский filed Critical Борис Абрамович Каганский
Priority to RU2018144899A priority Critical patent/RU2744011C2/en
Publication of RU2018144899A3 publication Critical patent/RU2018144899A3/ru
Publication of RU2018144899A publication Critical patent/RU2018144899A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744011C2 publication Critical patent/RU2744011C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

FIELD: electrical equipment.SUBSTANCE: according to the battery discharge energy recovery method, during the control-training cycles, charged batteries energy is used to charge discharged batteries by switching a group of charged accumulator batteries from a charging battery charging device which is loaded on batteries to be charged, to group of in-series charged batteries by means of mechanical switch.EFFECT: technical result consists in reduction of time required for carrying out of control-training cycles, and saving of electric energy.1 cl, 2 dwg

Description

Эксплуатация аккумуляторных батарей (АКБ) требует их технического обслуживания, в том числе проведения периодических контрольно-тренировочных циклов (КГЦ), состоящих из одного или нескольких контрольных зарядов и разрядов батарей.Operation of rechargeable batteries (accumulator batteries) requires their maintenance, including carrying out periodic control and training cycles (KHC), consisting of one or more control charges and battery discharges.
При этом оценивается состояние АКБ, возможность их дальнейшего использования, необходимость восстановительных действий (1).At the same time, the condition of the battery, the possibility of their further use, the need for recovery actions are assessed (1).
Известные (2) устройства для разряда АКБ делятся по способу утилизации энергии на две группы: устройства с тепловым разрядом батарей на балластные сопротивления или реостаты, и устройства с рекуперацией энергии АКБ в электрическую сеть.Known (2) devices for battery discharge are divided according to the method of energy utilization into two groups: devices with a thermal discharge of batteries into ballast resistors or rheostats, and devices with battery energy recovery into the electrical network.
Мощность разрядных устройств составляет от единиц до десятков кВт, работают они, при выполнении КПД автомобильных и танковых батарей, несколько суток в различное время года. Использовать полученную тепловую энергию, а в летнее время и просто избавиться от нее, сложно.The power of the discharge devices ranges from units to tens of kW, they work, when the efficiency of automobile and tank batteries is achieved, for several days at different times of the year. It is difficult to use the obtained heat energy, and in the summertime and simply get rid of it.
Разрядные устройства с рекуперацией энергии АКБ в электрическую сеть имеют два серьезных недостатка: далеко не всегда есть подходящая однофазная сеть напряжением 220 В, особенно при работе в полевых условиях, да и преобразование постоянного напряжения АКБ в синусоидальное напряжение требуемой фазы, амплитуды и качества синусоиды достаточно дорого стоит. Например, разрядное устройство с функцией рекуперации энергии для АКБ напряжением от 10 до 40 В серии КРОН-РУР-40 (http:4akb.ru/p/ustroystvo-rekuperator-rur-40/) типа КРОН-РУР-40 В. R200A (8000 Вт) стоит 342000 рублей.Discharge devices with battery energy recuperation into the electrical network have two serious drawbacks: there is not always a suitable single-phase network with a voltage of 220 V, especially when working in the field, and converting the DC voltage of the battery into a sinusoidal voltage of the required phase, the amplitude and quality of the sinusoid is quite expensive worth it. For example, a discharge device with an energy recovery function for batteries with a voltage of 10 to 40 V of the KRON-RUR-40 series (http: 4akb.ru/p/ustroystvo-rekuperator-rur-40/) of the KRON-RUR-40 V type. R200A ( 8000 W) costs 342,000 rubles.
Цель изобретения - упрощение и снижение стоимости оборудования, необходимого для проведения контрольно-тренировочных циклов, уменьшение времени, необходимого для проведения этих циклов, и экономия электроэнергии.The purpose of the invention is to simplify and reduce the cost of equipment necessary for conducting control-training cycles, reducing the time required for these cycles, and saving energy.
В предлагаемом изобретении предложен третий способ утилизации энергии разряда АКБ, способ, при котором энергия разряда одних батарей переходит в энергию заряда других.The present invention proposes a third method for utilizing the discharge energy of a battery, a method in which the discharge energy of some batteries is converted into the charge energy of others.
Предпосылкой такого решения стало широкое распространение в стране, прежде всего в частях Министерства Обороны Российской Федерации, устройств для заряда свинцовых стартерных автомобильных и танковых аккумуляторных батарей типа «Каскад-4М».The prerequisite for such a decision was the widespread in the country, primarily in units of the Ministry of Defense of the Russian Federation, devices for charging lead starter automobile and tank batteries of the "Kaskad-4M" type.
Зарядное устройство «Каскад-4М», в разработке которого участвовал заявитель, основано на известной и повсеместно применяемой схеме транзисторного широтно-импульсного преобразователя («чоппера»), работающего на фиксированной частоте коммутации в нескольких десятков кГц.The charger "Cascade-4M", in the development of which the applicant participated, is based on the well-known and widely used scheme of a transistor pulse-width converter ("chopper") operating at a fixed switching frequency of several tens of kHz.
На фиг. 1 представлена упрощенная схема зарядного блока установки «Каскад-4М». Напряжение сетевого выпрямителя 1, параллельно выходным зажимам которого включен алюминиевый электролитический конденсатор 2, поступает на подлежащие заряду аккумуляторные батареи 9 через силовой полупроводниковый ключ 4, дроссель зарядного тока 5 и датчик значения зарядного тока 6.FIG. 1 shows a simplified diagram of the charging unit of the Kaskad-4M installation. The voltage of the mains rectifier 1, parallel to the output terminals of which an aluminum electrolytic capacitor 2 is connected, is supplied to the storage batteries 9 to be charged through the power semiconductor switch 4, the charging current choke 5 and the charging current value sensor 6.
Замкнутому состоянию ключа 4 соответствует нарастание тока заряда, при размыкании ключа ток батарей, поддерживаемый индуктивностью дросселя 5, замыкается через диод Шоттки 3. В качестве ключа 4 использован мощный полевой транзистор, на затвор которого поступают импульсы от электронного блока 7, который содержит микросхемы широтно-импульсного модулятора (ШИМ) и драйвера управления силовым транзистором 4. Задание значения зарядного тока устанавливает оператор потенциометром 8.The closed state of the key 4 corresponds to an increase in the charge current, when the key is opened, the battery current maintained by the inductance of the choke 5 is closed through the Schottky diode 3. A powerful field-effect transistor is used as key 4, the gate of which receives pulses from the electronic unit 7, which contains a pulse modulator (PWM) and a power transistor control driver 4. The setting of the charging current value is set by the operator with a potentiometer 8.
Разность сигналов задания значения зарядного тока U зад. и сигнала обратной связи по току заряда U о.с. определяет коэффициент заполнения периода Кз=tи/T, где tи - длительность импульса (время замкнутого состояния ключа 4), Т=1/fk - период коммутации ключа для фиксированной частоты работы преобразователя fk.The difference between the signals for setting the value of the charging current U back. and a feedback signal for the charge current U о.s. determines the fill factor of the period K z = t and / T, where t and is the pulse duration (the time of the closed state of the key 4), T = 1 / f k is the switching period of the key for a fixed frequency of the converter operation f k .
Если пренебречь потерями энергии в преобразователе и в соединительных проводах, и принять равными мощность на входе и на выходе устройства, то I1 хU1=I2 хU2, или I1/I2=U2/U1.If we neglect the energy losses in the converter and in the connecting wires, and take equal power at the input and output of the device, then I 1 x U 1 = I 2 x U 2 , or I 1 / I 2 = U 2 / U 1 .
Дополнив устройство механическим переключателем 10 так, как это показано на фиг. 2, можно заменить сетевой выпрямитель 1 группой или группами последовательно соединенных заряженных батарей 11 и продолжать заряд группы батарей 9, при этом ток заряда I2 не изменится.By complementing the device with a mechanical switch 10 as shown in FIG. 2, you can replace the mains rectifier 1 with a group or groups of series-connected charged batteries 11 and continue charging the battery group 9, while the charge current I 2 will not change.
Все батареи зарядной и разрядной групп должны быть одного типа. Как и положено при проведении КТЦ, все АКБ группы 11 предварительно должны быть полностью заряжены, а АКБ группы 9 разряжены до т.н. конечного разрядного напряжения (10,2 В для 12-вольтовой батареи и 20,4 В для 24-вольтовой батареи). Группы 9 и 11 должны иметь равное количество батарей; число последовательно включенных батарей в группах, подлежащих разряду, должны быть больше числа батарей в заряжаемых группах, то есть U1>U2.All batteries in the charging and discharging groups must be of the same type. As it should be during the BTC, all the batteries of group 11 must be fully charged beforehand, and the batteries of group 9 are discharged to the so-called. final discharge voltage (10.2 V for a 12-volt battery and 20.4 V for a 24-volt battery). Groups 9 and 11 must have an equal number of batteries; the number of batteries connected in series in the groups to be discharged must be greater than the number of batteries in the charged groups, that is, U 1 > U 2 .
Предлагаемый способ утилизации энергии разряда батарей при проведении КТЦ может быть реализован во всех случаях, когда устройство заряда АКБ имеет в своем составе питающий его сетевой выпрямитель.The proposed method for utilizing the energy of the discharge of batteries during the BTC can be implemented in all cases when the battery charger has a mains rectifier supplying it.
Батареи группы разряда, в силу неизбежных потерь их энергии в преобразователе и в соединительных проводах, закончат разряд раньше полного заряда АКБ группы 9, поэтому по окончании разряда необходимо поставить переключатель 10 в положение заряда от питающего сетевого выпрямителя и закончить полностью заряд батарей.The batteries of the discharge group, due to the inevitable losses of their energy in the converter and in the connecting wires, will end the discharge before the battery of group 9 is fully charged, therefore, at the end of the discharge, it is necessary to put switch 10 in the position of charging from the supplying mains rectifier and completely finish charging the batteries.
Предлагаемый способ утилизации энергии разряда аккумуляторных батарей имеет, по мнению заявителя, следующие преимущества перед известными:The proposed method of utilizing the discharge energy of storage batteries has, according to the applicant, the following advantages over the known ones:
- сокращение необходимого набора оборудования для проведения КТЦ;- reduction of the required set of equipment for the CTZ;
- возможность одновременного заряда и разряда АКБ снижает затраты времени на их проведение;- the possibility of simultaneous charging and discharging of the battery reduces the time spent on their implementation;
- экономия затрачиваемой электроэнергии.- saving consumed electricity.
Источники информацииSources of information
1. Свинцовые стартерные аккумуляторные батареи. Руководство. Воениздат, Москва, 1983 г.1. Lead starter batteries. Leadership. Military Publishing House, Moscow, 1983
2. www.4akb.ru2.www.4akb.ru

Claims (1)

  1. Способ утилизации энергии разряда аккумуляторных батарей при проведении контрольно-тренировочных циклов, отличающийся тем, что энергия заряженных батарей используется для заряда разряженных батарей путем переключения группы заряжаемых аккумуляторных батарей от сетевого выпрямителя зарядного устройства, нагруженного на подлежащие заряду батареи, к группе последовательно включенных заряженных батарей посредством механического переключателя.The method of utilizing the energy of the discharge of batteries during the control-training cycles, characterized in that the energy of the charged batteries is used to charge the discharged batteries by switching the group of rechargeable batteries from the mains rectifier of the charger loaded on the batteries to be charged to the group of series-connected charged batteries by means of mechanical switch.
RU2018144899A 2018-12-17 2018-12-17 Method for utilization of accumulator batteries discharge energy RU2744011C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144899A RU2744011C2 (en) 2018-12-17 2018-12-17 Method for utilization of accumulator batteries discharge energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144899A RU2744011C2 (en) 2018-12-17 2018-12-17 Method for utilization of accumulator batteries discharge energy

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018144899A3 RU2018144899A3 (en) 2020-06-17
RU2018144899A RU2018144899A (en) 2020-06-17
RU2744011C2 true RU2744011C2 (en) 2021-03-02

Family

ID=71095481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018144899A RU2744011C2 (en) 2018-12-17 2018-12-17 Method for utilization of accumulator batteries discharge energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744011C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140091749A1 (en) * 2012-12-04 2014-04-03 Paul M. Nevins Switch-Controlled Energy Cycling Apparatus
RU2546978C2 (en) * 2013-06-27 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭнСол Технологии" Battery and battery control system
RU2595267C1 (en) * 2015-06-02 2016-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Мехатроника" Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)" Mobile charge-discharge complex for ship storage batteries
RU2669698C1 (en) * 2017-08-09 2018-10-15 Сергей Борисович Куров Cascade charging device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140091749A1 (en) * 2012-12-04 2014-04-03 Paul M. Nevins Switch-Controlled Energy Cycling Apparatus
RU2546978C2 (en) * 2013-06-27 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭнСол Технологии" Battery and battery control system
RU2595267C1 (en) * 2015-06-02 2016-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Мехатроника" Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)" Mobile charge-discharge complex for ship storage batteries
RU2669698C1 (en) * 2017-08-09 2018-10-15 Сергей Борисович Куров Cascade charging device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018144899A3 (en) 2020-06-17
RU2018144899A (en) 2020-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018533346A (en) Method, circuit and device for energy management of friction nanogenerator
EP3286816A1 (en) A power supply system
CN110828918A (en) Control system and control method for automobile power battery
RU2744011C2 (en) Method for utilization of accumulator batteries discharge energy
Werulkar et al. Design of a constant current solar charge controller with microcontroller based soft switching buck converter for solar home lighting system
RU2479091C1 (en) Method of accumulator charging from solar battery and device for implementation thereof
KR20150087694A (en) Battery charging apparatus using ultra capacitor
RU120291U1 (en) BACK-UP POWER SUPPLY SYSTEM WITH BOOSTER CIRCUIT
ChandraShekar et al. Design and Simulation of Improved Dc-Dc Converters Using Simulink For Grid Connected Pv Systems
Marcos-Pastor et al. Digital control of a unidirectional battery charger for electric vehicles
Khedekar et al. Bidirectional on-board EV battery charger with V2H application
Hu et al. Hybrid sinusoidal-pulse charging method for the Li-ion batteries in electric vehicle applications based on AC impedance analysis
Amador et al. Design and implementation of power management system utilizing supercapacitors for hybrid vehicles
Radmand et al. A novel switched-capacitor based high step-up DC/DC converter for renewable energy system applications
Sahoo et al. A Novel Circuit for Battery Charging and Motor Control of Electric Vehicle
Savio et al. Development of charging system for multiple electric vehicle using bidirectional DC–DC buck–boost converter
RU179979U1 (en) ELECTRICITY DISTRIBUTION CONTROLLER OF THE AUTONOMOUS POWER INSTALLATION
Frivaldský et al. Start—Up power supply for automotive applications
RU2601439C2 (en) Converter for charging and discharging of accumulator batteries
KR102064427B1 (en) Apparatus for charging solar energy and control method thereof
RU172180U1 (en) POWER SUPPLY
JP2013198393A (en) Charge/discharge system for photovoltaic power generation using storage battery
SU699589A1 (en) Method and device for charging storage battery
JP2016067131A (en) Charger system
RU2624822C2 (en) Method of electric power supply and device for its implementation