Patent RU-2518453-C2 (RU)
Title: Иерархическая система управления батареей электрических накопителей энергии
Inventor: SIDORENKO OLEG IVANOVICH
IPC: H02J7/10
Filed: 2012-07-30
Granted: 2014-06-10
Abstract: Иерархическая система управления батареей электрических накопителей энергии относится к области электротехники и может быть использована при создании высоковольтных батарей электрических накопителей энергии для нужд транспорта и энергетики. Сущность изобретения состоит в том, что каждый из последовательно соединенных электрических накопителей энергии имеет на нижнем уровне управления блок управления единичным накопителем, запитанный от накопителя и связанный на среднем уровне управления через внутримодульный гальванически развязанный последовательный канал связи с соответствующим блоком управления модулем электрических накопителей, запитанный от модуля и подключенный на верхнем уровне управления через межмодульный гальванически развязанный последовательный канал связи с запитанным от батареи блоком управления батареей. Блок управления накопителем состоит из устройства контроля и управления на основе микроконтроллера и устройства выравнивания на основе трансформаторной схемы, выполненного в виде устройства двунаправленной передачи энергии от отдельного накопителя батареи через датчик тока в сквозную для батареи накопительную магистраль постоянного тока и обратно, содержащую параллельно соединенные конденсаторы блоков управления накопителями, подключенные параллельно вторичным обмоткам накопительного трансформатора, выполненного по типу трансформатора обратно-ходового преобразования напряжения, повышающего в сторону накопительной магистрали батареи, с зашунтированными диодами электронными ключами в первичной и вторичной обмотках трансформатора, управляемыми от соответствующих драйверов с помощью микроконтроллера блока управления накопителем. Блок управления модулем накопителей подключен к блоку терморегуляции, а блок управления батареей, выполненный на основе микроконтроллера с повышенными производительностью и объемом памяти, - к датчику тока батареи, коммутатору с предохранителем и бортовому зарядному устройству, а также через гальванически развязанный канал последовательной связи к бортовому зарядному устройству и к внешним системам. Технический результат заявленного изобретения состоит в том, что предложена иерархическая трехуровневая система управления батареей электрических накопителей энергии, в которой нижний уровень управления полностью интегрирован с каждым накопителем и содержит трансформаторную схему выравнивания, позволяющую контролируемо передавать энергию с любого накопителя и обратно в сквозную для батареи накопительную магистраль постоянного тока и тем самым селективно перераспределять энергию между накопителями независимо от их месторасположения под управлением блоков управления всех трех уровней, при этом блок управления модулем накопителей среднего уровня управления дополнительно решает задачу терморегуляции батареи, а блок управления батареей верхнего уровня управления решает задачи накопления статистических данных и выполнения функций электронного архива событий, экспертного анализа для диагностирования элементов батареи, оценки остаточного ресурса и оптимизации заряда от бортового зарядного устройства в зависимости от состояния накопителей и внешних условий, а также обеспечения толерантности к типу электрических накопителей энергии. 1 ил.