ТРЕХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЕЙ Российский патент 2020 года по МПК H01M10/46 H02J7/00 

Описание патента на изобретение RU2722112C1

Техническое решение относится к относится к области электротехники и может быть использовано при создании высоковольтных батарей для нужд энергетики и транспорта.

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.

Недостатками известной конструкции является узкая область применения, обусловленная одним типом батарей и низкой стабильностью работы.

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.

Недостатком известной конструкции являются низкая помехозащищенность.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение помехозащищенности, включая помехи от нагрева.

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.

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.

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.

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:

1 – модули аккумуляторные;

2 – аккумуляторные элементы;

3 – контроллеры аккумуляторных элементов;

4 – групповые контроллеры;

5 – главный контроллер;

6 – верхний уровень;

7 – зарядное устройство с защитно-коммутационная аппаратура;

8 – линия связи между групповым и главным контроллерами;

9 – линия связи между главным контроллером и верхним уровнем;

10 – аккумуляторная батарея;

11 – адаптеры аккумуляторных элементов;

12 – балансировочный резистор;

13 – датчик температуры;

14 – ключ коммутации балансировочного резистора;

15 – контроллер элемента с измерительными и управляющими цепями;

16 – проводниковые линии;

17 – групповой контролер;

18 – корпус группового контроллера;

19 – силовая цепь аккумуляторной батареи;

20 – канал связи с главным контроллером.

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.

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.

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.

Промышленное применение. Изобретение может с успехом применяться для изготовления и эксплуатации систем управления аккумуляторными батареями.

Похожие патенты RU2722112C1

название год авторы номер документа
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПИТАНИЕМ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2021
  • Гаврюшин Николай Михайлович
  • Германчук Александр Игоревич
  • Давиденко Василий Владимирович
  • Коробов Максим Леонидович
RU2779934C1
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ТРЕХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ БАТАРЕЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ 2012
  • Сидоренко Олег Иванович
  • Подлипалин Владимир Александрович
  • Евсейкин Алексей Александрович
  • Бузаджи Светлана Владимировна
  • Полулях Наталия Андреевна
  • Дистранов Константин Сергеевич
  • Данилов Эдуард Евгеньевич
RU2510658C1
Преобразователь напряжения для водородной системы энергоснабжения транспортного средства 2023
  • Пырков Павел Владимирович
  • Пыркова Анастасия Борисовна
  • Бутов Лев Николаевич
RU2808867C1
Способ проверки характеристик аккумуляторных батарей и устройство для его реализации 2022
  • Волхов Клим Вячеславович
  • Кривуценко Сергей Анатольевич
RU2813345C1
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАТАРЕЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ 2012
  • Сидоренко Олег Иванович
  • Подлипалин Владимир Александрович
  • Евсейкин Алексей Александрович
  • Бузаджи Светлана Владимировна
  • Полулях Наталия Андреевна
  • Дистранов Константин Сергеевич
  • Данилов Эдуард Евгеньевич
RU2518453C2
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ТРЕХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ БАТАРЕЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ 2012
  • Сидоренко Олег Иванович
  • Подлипалин Владимир Александрович
  • Евсейкин Алексей Александрович
  • Бузаджи Светлана Владимировна
  • Полулях Наталия Андреевна
  • Дистранов Константин Сергеевич
  • Данилов Эдуард Евгеньевич
RU2539864C2
БАЛАНСИР НАПРЯЖЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ И СПОСОБ ВЫРАВНИВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЗАРЯДА НА СОЕДИНЕННЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО N ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЯХ ЭНЕРГИИ 2020
  • Селиванов Вадим Валериевич
RU2743789C1
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ТРЕХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ БАТАРЕЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ 2012
  • Сидоренко Олег Иванович
  • Подлипалин Владимир Александрович
  • Евсейкин Алексей Александрович
  • Бузаджи Светлана Владимировна
  • Полулях Наталия Андреевна
  • Дистранов Константин Сергеевич
  • Данилов Эдуард Евгеньевич
RU2539866C2
Электроаккумуляторное устройство модульного типа 2022
  • Неганов Леонид Валериевич
RU2784016C1
АВТОМОБИЛЬНЫЙ ПРОТИВОУГОННЫЙ КОМПЛЕКС С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ 2006
  • Халявский Олег Аркадьевич
RU2333853C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 722 112 C1

Реферат патента 2020 года ТРЕХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЕЙ

Техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано при создании высоковольтных батарей для нужд энергетики и транспорта. Технический результат заключается в повышении помехозащищенности, включая помехи от нагрева, и 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. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 722 112 C1

1. 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, отличающаяся тем, что аккумуляторные элементы установлены в корпус конструктивного модуля аккумуляторных элементов, 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.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что контроллеры аккумуляторных элементов, включающие аналоговые цепи измерения и управления вместе с каналами связи и с групповым контроллером, расположены внутри корпуса группового контролера.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что корпус конструктивного модуля аккумуляторных элементов и корпус группового контроллера соединены механически и объединены в модуль аккумуляторного элемента.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2722112C1

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ТРЕХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ БАТАРЕЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ 2012
  • Сидоренко Олег Иванович
  • Подлипалин Владимир Александрович
  • Евсейкин Алексей Александрович
  • Бузаджи Светлана Владимировна
  • Полулях Наталия Андреевна
  • Дистранов Константин Сергеевич
  • Данилов Эдуард Евгеньевич
RU2539865C2
US 2010047672 A1, 25.02.2010
CN 203339807 U, 11.12.2013.

RU 2 722 112 C1

Авторы

Колесников Вячеслав Александрович

Ворошилов Алексей Николаевич

Метальников Денис Геннадьевич

Грачев Михаил Юрьевич

Молокоедов Сергей Анатольевич

Даты

2020-05-26Публикация

2019-08-20Подача