Аккумуляторный блок

Авторы патента:

Самсонов Геннадий Валерьевич (RU)

Викулин Артем Михайлович (RU)

Архипенко Владимир Александрович (RU)

Иванов Владимир Михайлович (RU)

Сенчаков Дмитрий Олегович (RU)

H02J7/00 - Схемы зарядки или деполяризации батарей; схемы питания сетей от батарей

H01M2/02 - футляры, кожухи, корпусы (обработка пластиков или веществ в пластическом состоянии B29)

H01M10/42 - способы и устройства для обслуживания и поддержания в рабочем состоянии вторичных элементов или вторичных полуэлементов

H01M10/0525 - Вторичные элементы; их изготовление

Владельцы патента RU 2726164:

Акционерное общество "Энергия" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к литий-ионным аккумуляторам и батареям на их основе, используемым для электропитания средств связи. Аккумуляторный блок содержит кожух с размещенными в нем литий-ионной аккумуляторной батареей с подключенными к ней электрическими компонентами, панелью и монитором заряда и разряда. Кожух выполнен в виде герметичного полиамидного корпуса, литий-ионная аккумуляторная батарея состоит из двух последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов, электрические компоненты и панель управления выполнены в виде платы контроля и управления, в качестве монитора заряда и разряда используют ЭВМ верхнего уровня, литий-ионная аккумуляторная батарея подключена к плате контроля и управления посредством пайки через ее выводы, на торце герметичного полиамидного корпуса расположены: положительный и отрицательный выводы платы контроля и управления, выполненные дублированными; выводы для обмена информацией с ЭВМ верхнего уровня, кнопка выключения режима хранения платы контроля и управления, плата контроля и управления, выполненная с возможностью вывода по стандартным протоколам связи информации о номинальных и текущих эксплуатационных характеристиках литий-ионной аккумуляторной батареи, а также управления зарядом и разрядом литий-ионной аккумуляторной батареи. Повышение оптимизации режимов управления эксплуатацией аккумуляторного блока, а также обеспечение защиты литий-ионной аккумуляторной батареи от перегрузок по току и напряжению при заряде и разряде и выравнивание зарядной емкости литий-ионных аккумуляторов в процессе эксплуатации является техническим результатом изобретения. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к литий-ионным аккумуляторам и батареям на их основе, используемых для электропитания средств связи.

Известен литий-ионная аккумуляторная батарея (Патент РФ на ПМ №124842, опубликовано: 10.02.2013, МПК Н01М 10/00), содержащая источники тока в виде литий-ионных аккумуляторов, корпуса которых имеют призматическую форму и на крышках которых расположены положительные и отрицательные выводы, а внутри корпуса помещен блок электродов, литий-ионные аккумуляторы соединены последовательно в электрическую цепь в количестве, необходимом для обеспечения требуемого напряжения и электрической емкости батареи, и снабжены предохранительным средством для сброса избыточного давления, отличающаяся тем, что блок электродов литий-ионного аккумулятора составлен из не менее двух электродных сборок, запаянных в герметичные электроизолирующие пакеты с электролитом, положительный и отрицательный выводы расположены на противоположных сторонах электродных сборок, выводы электродных сборок образуют выводы блока электродов, а литий-ионные аккумуляторы собраны в литий-ионные аккумуляторные блоки, состоящие из не менее двух литий-ионных аккумуляторов, соединенных в две или более параллельные цепи, каждая из которых содержит один литий-ионный аккумулятор либо два или более последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов, а литий-ионные аккумуляторные блоки собраны в литий-ионную аккумуляторную батарею, состоящую из не менее двух литий-ионных аккумуляторных блоков, соединенных в две или более параллельные цепи, каждая из которых содержит один литий-ионный аккумуляторный блок либо два или более последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторных блоков.

Недостатком данного технического решения является отсутствие устройства управления батареей, что в случае литий-ионных аккумуляторов является необходимым ввиду зависимости характеристик батареи от режимов заряда.

Известен аккумуляторный блок автоматически управляемого транспортного средства (Патент РФ на ИЗ №2569935, опубликовано 10.12.2015, МПК Н01М 2/10, Н01М 10/04), содержащий кожух, установленный в кузове автоматически управляемого транспортного средства, аккумулятор (у нас - литий-ионная аккумуляторная батарея), который размещен в кожухе и имеет отверстие, проходящее в вертикальном направлении, панель управления, размещенную в кожухе и включенную в монитор заряда и разряда, чтобы отслеживать состояние заряда и разряда литий-ионной аккумуляторной батареи, и электрические компоненты, размещенные в кожухе и электрически подключенные к литий-ионной аккумуляторной батарее.

Недостатком данного технического решения является то, что устройство управления не обеспечивает управление зарядом, разрядом и режимом эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи.

Проблемой литий-ионных аккумуляторных блоков является зависимость характеристик блока от режимов заряда и эксплуатации, а следовательно, от набора функций устройства управления. В особенности это актуально для аккумуляторных блоков средней и малой мощности, работающих в сложных эксплуатационных режимах электропитания средств связи.

Техническим результатом изобретения является получение и применение информации для обеспечения оптимальных режимов управления эксплуатацией аккумуляторного блока: времени работы, токе заряда или разряда, текущей емкости, температуре аккумуляторного блока, количестве заряд-разрядных циклов, информации о неисправностях блока, а также обеспечение защиты аккумуляторного блока от перегрузок по току и напряжению при заряде и разряде и выравнивание зарядной емкости литий-ионных аккумуляторов в процессе эксплуатации.

Указанный технический результат достигается предлагаемой конструкцией аккумуляторного блока. Аккумуляторный блок, содержит кожух с размещенными в нем литий-ионной аккумуляторной батареей с подключенными к ней электрическими компонентами, панелью и монитором заряда и разряда, причем кожух выполнен в виде герметичного полиамидного корпуса, литий-ионная аккумуляторная батарея состоит из двух последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов, электрические компоненты и панель управления выполнены в виде платы контроля и управления, в качестве монитора заряда и разряда используют ЭВМ верхнего уровня, литий-ионная аккумуляторная батарея подключена к плате контроля и управления посредством пайки через ее выводы, на торце герметичного полиамидного корпуса расположены: положительный и отрицательный выводы платы контроля и управления, выполненные дублированными; выводы для обмена информацией с ЭВМ верхнего уровня; кнопка выключения режима хранения платы контроля и управления, плата контроля и управления выполнена с возможностью вывода по стандартным протоколам связи информации о номинальных и текущих эксплуатационных характеристиках литий-ионной аккумуляторной батареи, а также управления зарядом и разрядом литий-ионной аккумуляторной батареи.

Литий-ионная аккумуляторная батарея из двух источников тока надежна в работе и управляема, так как при этом значительно снижается влияние отличий характеристик литий-ионных аккумуляторов, составляющих батарею, а также расширяются возможности их выбора в соответствии с электрическими характеристиками. Это является одной из составляющих оптимальных режимов эксплуатации. Закрепление литий-ионной аккумуляторной батареи в герметичном полиамидном корпусе позволяет избежать влияния факторов внешней среды на корпуса аккумуляторов, контакты и плату контроля и управления. Выполнение корпуса батареи из полиамида обеспечивает его коррозионную стойкость, надежную фиксацию и поджим источников тока, необходимые для его оптимальных режимов работы. Подключение литий-ионной аккумуляторной батареи к плате контроля и управления посредством пайки снижает сопротивление токоподводящих контактов и минимизирует потери электроэнергии на токоподводах. Расположение выводов литий-ионной аккумуляторной батареи, кнопки выключения режима хранения и выводов для обмена информацией с ЭВМ верхнего уровня на торце герметичного полиамидного корпуса исключает нарушение этих выводов вследствие механических воздействий, такое расположение является оптимальным. Дублирование токовыводов литий-ионной аккумуляторной батареи, а также выводов для обмена информацией с ЭВМ верхнего уровня обеспечивает многовариантность подключения аккумуляторного блока к устройствам потребления различного вида. Вывод информации о состоянии батареи по стандартным протоколам связи обеспечивает минимизацию затрат на передачу информации и способствует унификации аккумуляторного блока. Возможность вывода информации о производителе и номинальных характеристиках батареи обеспечивает качественное и своевременное принятие решений по вопросам, связанным с назначением и соответствием аккумуляторного блока необходимым требованиям. Информация о времени работы аккумуляторного блока и его текущей емкости дает возможность проводить непрерывную диагностику и мониторинг текущего состояния литий-ионной аккумуляторной батареи, на основании которой могут приниматься решения об изменении режимов эксплуатации. Информация о токе разряда или заряда позволяет определить соответствие режимов эксплуатации техническим характеристикам литий-ионной аккумуляторной батареи и в случае несоответствия принять решение о способах его устранения. Температура литий-ионной аккумуляторной батареи является индикатором нарушения оптимальных режимов эксплуатации и позволяет своевременно отключать литий-ионную аккумуляторную батарею до возникновения теплового разгона. Количество заряд-разрядных циклов показывает, насколько выработан номинальный ресурс литий-ионной аккумуляторной батареи, на основании чего могут быть своевременно приняты решения о ее замене. Информация о неисправностях коммутационных элементов литий-ионной аккумуляторной батареи необходима для заблаговременной ее замены в случае выхода их из строя. Управление зарядом литий-ионной аккумуляторной батареи необходимо для получения максимальной емкости, энергии и мощности при последующем разряде, а также автоматического отключения батареи при достижении хотя бы одним из ее аккумуляторов порогового значения напряжения. Режимы заряда литий-ионных аккумуляторных батарей включают сочетание заряда постоянным током двух уровней, периода релаксации и заряда постоянным напряжением. Переключение фаз заряда происходит по выполнению условий, для чего необходима работа платы контроля и управления. Для снижения собственного энергопотребления аккумуляторного блока и исключения саморазряда литий-ионной аккумуляторной батареи в процессе хранения, предусмотрено введение платы контроля и управления в режим хранения. Выход из режима хранения возможен после нажатия кнопки выключения режима хранения. Выравнивание зарядной емкости аккумуляторов при заряде позволяет получать максимум зарядной емкости от литий-ионной аккумуляторной батареи.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана конструкция аккумуляторного блока в продольном сечении.

На фиг. 2 показан вид аккумуляторного блока со стороны размещения выводов устройства управления.

1 - герметичный полиамидный корпус

2 - литий-ионные аккумуляторы

3 - плата контроля и управления

4 - токовыводы положительного полюса платы контроля и управления

5 - токовыводы отрицательного полюса платы контроля и управления

6 - кнопка выключения режима хранения

7 - выводы для получения информации о номинальных характеристиках литий-ионной аккумуляторной батареи

8 - выводы для получения информации о текущих эксплуатационных характеристиках литий - ионной аккумуляторной батареи

Аккумуляторный блок состоит из двух последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов 2, закреплены относительно друг друга в герметичном полиамидном корпусе 1, внутри которого расположена плата контроля и управления 3, к которой припаяны выводы литий-ионных аккумуляторов 2, на торце герметичного полиамидного корпуса расположены положительный 4 и отрицательный 5 выводы платы контроля и управления, выводы 7 и 8 для обмена информацией с ЭВМ верхнего уровня (на фигурах не показана), кнопка выключения режима хранения платы контроля и управления 6.

Аккумуляторный блок работает следующим образом. Аккумуляторный блок устанавливается в посадочное место и подключается к цепи электропитания потребителя через токовыводы 4 и 5, и к ЭВМ верхнего уровня со специальным программным обеспечением через выводы 7 и 8. При запуске программного обеспечения плата контроля и управления 3 обеспечивает вывод информации о производителе, номинальных характеристиках батареи, температуре литий-ионных аккумуляторов, количестве заряд-разрядных циклов, информацию о неисправностях аккумуляторного блока. На основании этих данных принимается решение о возможности запуска аккумуляторного блока. Аккумуляторный блок работает в режимах: хранения, заряда и разряда. В режиме хранения плата контроля и управления 3 отключает аккумуляторы 2 литий-ионной аккумуляторной батареи от внешних цепей, а также собственные узлы контроля и управления, кроме датчика зарядного импульса и кнопки выключения режима хранения. При появлении напряжения во внешней силовой цепи аккумуляторного блока (включение зарядного устройства) или нажатии кнопки 6 он переходит в режим заряда. В этом режиме через литий-ионную аккумуляторную батарею протекает зарядный ток до достижения напряжения 4,24-4,26 В на каждом из аккумуляторов, после чего аккумуляторный блок переключается в фазу поддержания постоянного напряжения, затем, по достижению порогового значения тока, в фазу релаксации, после которой происходит дозаряд постоянным током. В случае перегрузки по зарядному току, напряжению и несответствию температуры литий-ионных аккумуляторов 2 допустимым значениям плата контроля и управления 3 отключает батарею от цепи заряда и через некоторое время снова включает режим заряда и, если перегрузка исчезает, продолжает заряд. При возникновении режима перегрузки возможно увеличение объема литий-ионных аккумуляторов 2. В этом случае герметичный полиамидный корпус батареи 1 за счет упругих свойств сохраняет поджим электродов литий-ионных аккумуляторов 2. В режиме разряда плата контроля и управления 3 обеспечивает протекание требуемого разрядного тока. В случае возникновения короткого замыкания электродов хотя бы одного из литий-ионных аккумуляторов 2 или перегрузки по разрядному току плата контроля и управления 3 отключает батарею от цепи разряда и через некоторое время снова включает режим разряда и, если перегрузка исчезает, продолжает разряд. При возникновении режима перегрузки возможно увеличение объема литий-ионных аккумуляторов 2. В этом случае герметичный полиамидный корпус батареи 1 за счет упругих свойств сохраняет поджим электродов литий-ионных аккумуляторов и, тем самым, препятствует нарушению герметичности литий-ионной аккумуляторной батареи. В режиме разряда через выводы 7 и 8 возможна передача в ЭВМ верхнего уровня информации о токе разряда, времени работы, текущей емкости и информации о возникавших перегрузках. По окончании режима заряда при достижении хотя бы одним аккумулятором батареи порогового значения плата контроля и управления 3 переключается в режим хранения. В результате чего предлагаемая конструкция аккумуляторного блока позволяет достичь заявленного технического результата.

Аккумуляторный блок, содержащий кожух с размещенными в нем литий-ионной аккумуляторной батареей с подключенными к ней электрическими компонентами, панелью и монитором заряда и разряда, отличающийся тем, что литий-ионная аккумуляторная батарея состоит из двух последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов, кожух выполнен в виде герметичного полиамидного корпуса, электрические компоненты и панель управления выполнены в виде платы контроля и управления, в качестве монитора заряда и разряда используют ЭВМ верхнего уровня, литий-ионная аккумуляторная батарея подключена к плате контроля и управления посредством пайки через их выводы, на торце герметичного полиамидного корпуса расположены: положительный и отрицательный выводы батареи, выполненные дублированными, выводы для обмена информацией с ЭВМ верхнего уровня, кнопка выключения режима хранения платы контроля и управления, плата контроля и управления выполненная с возможностью вывода по стандартным протоколам связи информации о номинальных и текущих эксплуатационных характеристиках литий-ионной аккумуляторной батареи, а также управления зарядом и разрядом литий-ионной аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к области беспроводной зарядки, и более конкретно к беспроводному зарядному устройству, заряжаемому устройству, способу управления беспроводным зарядным устройством и способу управления заряжаемым устройством.

Способ эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата // 2723302

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) в автономных системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), функционирующих на низкой околоземной орбите.

Противосолнечный козырек транспортного средства // 2722154

Группа изобретений относится к противосолнечным козырькам для транспортных средств. Противосолнечный козырек транспортного средства содержит часть основы, туалетное зеркальце и осветительное устройство.

Трехуровневая система управления аккумуляторной батареей // 2722112

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.

Предварительная зарядка конденсаторной батареи // 2721013

Предложены системы и способы предварительной зарядки конденсаторной батареи. Силовой ключ и токоограничивающее устройство включены последовательно между источником электропитания и конденсаторной батареей.

Устройство для заряда и десульфатации аккумуляторов // 2721006

Изобретение относится к электротехнической области техники, а именно к устройствам заряда аккумуляторов асимметричным током, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства.

Зарядная станция для электрических транспортных средств // 2720394

Группа изобретений относится к зарядным станциям для транспортных средств. Зарядная система для электрических транспортных средств содержит вычислительное устройство, имеющее процессор и запоминающее устройство.

Система беспроводной передачи энергии // 2719472

Изобретение в целом относится к системам передачи энергии и зарядным устройствам для аккумуляторных батарей и, в частности, к беспроводному передатчику и беспроводному приемнику электромагнитной энергии.

Способ помощи при парковке и устройство помощи при парковке // 2719085

Изобретение относится к способу и устройству помощи при парковке. Способ помощи при парковке для помощи в совмещении между катушками при парковке транспортного средства в месте для парковки, содержащем катушку для передачи мощности.

Способ электрической зарядки накопителя энергии // 2717962

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности быстрой зарядки накопителя энергии устройством, которое не может обеспечить напряжение, необходимое для полной зарядки накопителя энергии в рабочем состоянии, и достигается тем, что способ включает следующие этапы: запуск процесса электрической зарядки накопителя энергии в первой конфигурации (S1); прерывание процесса зарядки (S4); изменение конфигурации накопителя энергии с первой конфигурации на вторую конфигурацию (S5); возобновление процесса зарядки во второй конфигурации (S6); при этом в первой конфигурации накопитель энергии выполнен с возможностью зарядки более высоким электрическим напряжением, чем во второй конфигурации, причем накопитель энергии заряжают электрической энергией из источника энергии, при этом перед прерыванием процесса зарядки включают потребитель электрического тока (S3), на который при прерывании процесса зарядки посредством источника энергии подают электрическую энергию.

Устройство для защиты литий-ионного аккумулятора от возгорания // 2717076

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для защиты литий-ионных аккумуляторов от возгорания, обеспечивающим повышенное быстродействие в обнаружении и ликвидации очага возгорания литий-ионного аккумулятора.