БАТАРЕЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2005 года по МПК H02J7/02 H01M10/44 H01M10/46 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании вторичных источников тока.

Наиболее близким к данному изобретению является источник тока, включающий множество идентичных единичных батарей, связанных последовательно и/или параллельно соответствующими выключателями. Указанные выключатели приводятся в действие центральным блоком управления в соответствии с требованиями нагрузки [Пат. США №5461264, опубл. 1995].

Недостатком известного источника тока при использовании перезаряжаемых электрических накопителей энергии (единичных элементов или модулей из химических аккумуляторов или электрохимических конденсаторов) является разбаланс напряжений электрических накопителей при циклировании источника тока.

Задачей изобретения является создание батареи электрических накопителей энергии, позволяющей уменьшить или практически полностью исключить разбаланс напряжений электрических накопителей при циклировании батареи.

Указанный технический результат достигается тем, что:

Батарея электрических накопителей энергии, содержащая множество единичных электрических накопителей энергии или модулей из нескольких единичных электрических накопителей энергии, соединенных с помощью переключателей в единую электрическую цепь, а также устройство управления переключателями, обеспечивающее перекоммутацию единичных накопителей или модулей в электрической цепи батареи по последовательной, параллельной или последовательно-параллельной схеме, имеет вход для подсоединения зарядного устройства и подачи управляющих сигналов на устройство управления переключателями и один или более выходов для подсоединения нагрузки, к которым при подаче соответствующего управляющего сигнала поочередно с помощью переключателей подключаются единичные электрические накопители энергии или модули, при этом при подключении к входу батареи они соединены по параллельной схеме, а при подключении к выходам батареи они соединены по последовательной или последовательно-параллельной схеме.

В батарее электрических накопителей энергии при подключении к входу батареи последовательно с каждым единичным накопителем энергии или модулем подключается электронный элемент или электронный блок, ограничивающий или регулирующий величину максимального зарядного тока единичных накопителей энергии или модулей.

В батарее электрических накопителей энергии в качестве электронного элемента, ограничивающего зарядный ток единичного накопителя энергии или модуля, используется резистор.

В батарее электрических накопителей энергии для ограничения зарядного тока используются резисторы с положительным коэффициентом сопротивления (позисторы).

Батарея электрических накопителей энергии содержит блок контроля состояния батареи, который использует резисторы в качестве датчиков зарядного тока единичных накопителей энергии или модулей.

В батарее электрических накопителей энергии в качестве переключателей использованы электромеханические реле с контактными группами на переключение.

В батарее электрических накопителей энергии каждый единичный накопитель энергии или модуль перекоммутируется электромеханическим реле, имеющим две контактные группы.

В батарее электрических накопителей энергии количество единичных электрических накопителей энергии или модулей в батарее численно равно квадрату количества выходов батареи, и клеммы одноименной полярности всех выходов батареи объединены между собой.

Батарея электрических накопителей энергии имеет встроенный программируемый микроконтроллер, осуществляющий перекоммутацию батареи путем подачи управляющих сигналов на устройство управления переключателями в соответствии с заложенной в него программой.

В батарее электрических накопителей энергии микроконтроллер измеряет напряжение на единичных электрических накопителях энергии или модулях.

Пример конкретного выполнения.

Батарея из 4-х литий-ионных аккумуляторов выполнена по электрической схеме, приведенной на чертеже. Батарея имеет входной разъем с контактами U_вх, U_yпp, U_(-) и выходной разъем с контактами U_вых, U_(-), в которых соединены между собой контакты U(-). Аккумуляторы G1...G4 коммутирует электромагнитное реле Кх с двумя контактными группами на переключение Кх.1 и Кх.2, где х = 1...4. Все управляющие обмотки реле К1...К4 соединены последовательно и подключены к входному разъему. В батарее использованы реле с нормально замкнутыми контактами. На чертеже схема батареи показана в положении ключей при поданном сигнале управления U_yпp - все аккумуляторы G1...G4 подключены параллельно к входному разъему (U_вx, U_(-)). В цепи заряда каждого аккумулятора включены резисторы R1...R4, ограничивающие максимальный зарядный ток через аккумулятор. При отключении сигнала управления аккумуляторы G1...G4 подключаются по последовательной схеме к выходному разъему (U_вых, U_(-)).

При изготовлении вторичных источников тока, в частности, батарей на основе литий-ионных аккумуляторов. Батарея электрических накопителей энергии, соединенных с помощью переключателей в единую электрическую цепь, имеет вход для подсоединения зарядного устройства и подачи управляющих сигналов на устройство управления переключателями и один или более выходов для подсоединения нагрузки, к которым при подаче соответствующего управляющего сигнала поочередно с помощью переключателей подключаются единичные электрические накопители энергии, при этом при подключении к входу батареи они соединены по параллельной схеме, а при подключении к выходам батареи они соединены по последовательной или последовательно-параллельной схеме. При подключении к зарядному устройству последовательно с каждым единичным накопителем энергии подключается электронный элемент (например, резистор) или электронный блок, ограничивающий или регулирующий величину его зарядного тока. Техническим результатом является уменьшение разбаланса напряжений накопителей при циклировании батареи. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Батарея электрических накопителей энергии, содержащая множество единичных электрических накопителей энергии, соединенных с помощью переключателей в единую электрическую цепь, а также устройство управления переключателями, обеспечивающее перекоммутацию единичных накопителей в электрической цепи батареи по последовательной, параллельной или последовательно-параллельной схеме, отличающаяся тем, что батарея имеет вход для подсоединения зарядного устройства и подачи управляющих сигналов на устройство управления переключателями и один или более выходов для подсоединения нагрузки, к которым при подаче соответствующего управляющего сигнала с помощью переключателей подключаются единичные электрические накопители энергии, при этом при подключении к входу батареи они соединены по параллельной схеме, а при подключении к выходам батареи они соединены по последовательной или последовательно-параллельной схеме.2. Батарея электрических накопителей энергии по п.1, отличающаяся тем, что при подключении к входу батареи последовательно с каждым единичным накопителем энергии или модулем подключается электронный элемент или электронный блок, ограничивающий или регулирующий величину максимального зарядного тока единичных накопителей энергии или модулей.3. Батарея электрических накопителей энергии по п.2, отличающаяся тем, что в качестве электронного элемента используется резистор.4. Батарея электрических накопителей энергии по п.3, отличающаяся тем, что содержит блок контроля состояния батареи, который использует резисторы в качестве датчиков зарядного тока единичных накопителей энергии или модулей.5. Батарея электрических накопителей энергии по п.3, отличающаяся тем, что используются резисторы с положительным коэффициентом сопротивления (позисторы).6. Батарея электрических накопителей энергии по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что в качестве переключателей использованы электромеханические реле с контактными группами на переключение.7. Батарея электрических накопителей энергии по п.6, отличающаяся тем, что каждый единичный накопитель энергии или модуль перекоммутируется одним электромеханическим реле, имеющим 2 контактные группы.8. Батарея электрических накопителей энергии по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что количество единичных электрических накопителей энергии или модулей в батарее численно равно квадрату количества выходов батареи и клеммы одноименной полярности всех выходов батареи объединены между собой.9. Батарея электрических накопителей энергии по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что имеет встроенный программируемый микроконтроллер, осуществляющий перекоммутацию батареи путем подачи управляющих сигналов на устройство управления переключателями в соответствии с заложенной в него программой.10. Батарея электрических накопителей энергии по п.9, отличающаяся тем, что микроконтроллер измеряет напряжение на единичных электрических накопителях энергии или модулях.