УСТРОЙСТВО ВЫРАВНИВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В БАТАРЕЕ

УСТРОЙСТВО ВЫРАВНИВАНИЯ НАНРЯЖЕНИЯ В БАТАРЕЕ
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано при создании и эксплуатации батарей электрических накопителей.
Наиболее близким к данной полезной модели является устройство выравнивания напряжения в батарее электрических накопителей (аккумуляторов или конденсаторов), включающее трансформатор, имеющий одинаковые рабочие обмотки на одном сердечнике, число которых соответствует числу единичных электрических накопителей, управляющий ключевой элемент, последовательно соединенный с каждой рабочей обмоткой, и систему управления устройством выравнивания. Пат. РФ, №2156533, опубл. 09.2000 г..
Недостатком известного устройства выравнивания напряжения в батарее является то, что для функционирования устройства требуется размагничивание сердечника трансформатора после каждого рабочего цикла, для чего используются дополнительные обмотки трансформатора и электротехнические элементы.
Задачей полезной модели является создание устройства выравнивания напряжения в батарее, позволяющего исключить разбаланс напряжений электрических накопителей при циклировании батареи. Устройство применимо как к батареям единичных электрических накопителей, так и группам и батареям, состоящим из модулей, содержащих несколько единичных накопителей.
Указанный технический результат достигается тем, что:
В устройстве выравнивания напряжения в батарее, состоящем по крайней мере из двух последовательно соединенных электрических накопителей, содержащем трансформатор с общим сердечником и одинаковыми по количеству витков рабочими обмотками, управляющие ключевые элементы, соединенные последовательно с каждой рабочей
H02J7/00
обмоткой и одним из электрических накопителей, и систему управления в виде генератора импульсов и формирователя сигналов управления ключевыми элементами, согласно полезной модели рабочие обмотки попарно соединены согласно и общими точками подключены к одному из выводов накопителей, а другими выводами соответствующих обмоток подключены через управляющие ключевые элементы к другому выводу соответствующих накопителей.
В устройстве выравнивания напряжения в батарее согласно полезной модели по крайней мере два соседних электрических накопителя имеют одну общую пару рабочих обмоток, которая своей общей точкой подключена к общей точке соединения этих электрических накопителей, а свободными концами эта пара рабочих обмоток подключена через управляющие ключевые элементы к другим выводам соответствующих электрических накопителей.
В устройстве выравнивания напряжения в батарее согласно полезной модели генератор импульсов выполнен в виде преобразователя постоянного напряжения, а управляемые ключевые элементы выполнены на полевых транзисторах.
Пример конкретного выполнения.
На фиг. 1 приведен один из возможных вариантов выполнения устройства выравнивания напряжения в батарее, состоящей из трех последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов G1, G2 и G3. Устройство содержит трансформатор с шестью одинаковыми по количеству витков рабочими обмотками Т1:1 ... Т1:6 , управляемые ключевые элементы УКЭ1 ... УКЭ6 и систему управления ключевыми элементами СУ, состоящую из генератора импульсов ГИ и формирователя сигналов управления ключевыми элементами ФСУ. Все обмотки Т1:1 ... Т1:6 намотаны на одном сердечнике и имеют хорошую взаимоиндукцию. Три
первом такте управляющие сигналы подаются на выход (+ и -) ФСУ таким образом, что замыкаются УКЭ2, УКЭЗ и УКЭ6, а УКЭ1, УКЭ4 и УКЭ5 остаются в разомкнутом состоянии. При этом напряжение аккумулятора G1 подается на обмотку Т1:2 и далее через обмотку трансформатора Т1:3 - на аккумулятор G2, а через обмотку трансформатора Т1:6 - на аккумулятор G3. Если напряжение на аккумуляторе G1 выше чем на G2 и (или) G3 (с учетом падения напряжения в цепях коммутации), то будет происходить подзаряд аккумуляторов с меньшим напряжением (G2 или G3) за счет энергии аккумулятора G1, Аналогично происходит перераспределение энергии в случае превышения напряжения на других аккумуляторах. Во втором такте управляющие сигналы подаются на выход ФСУ так, что УКЭ2, УКЭЗ и УКЭ6 размыкаются, а УКЭ1, УКЭ4 и УКЭ5 замыкаются. При этом перераспределение энергии между аккумуляторами G1, G2 и G3. происходит через обмотки Т1:1, Т1:4 и Т1:5. В процессе выравнивания напряжения на всех накопителях токи между аккумуляторами уменьшаются до нуля. В этом состоянии КПД устройства определяется только динамическими потерями в управляющих ключевых элементах. При работе устройства по двухтактной схеме перемагничивание сердечника трансформатора происходит автоматически.
Устройство, приведенное на фиг.2, работает аналогично устройству по фиг. 1, и отличается от него только тем, что у него обмотки трансформатора Т1:1 и Т1:2 являются общими для аккумулятора G1 и G2, что позволяет уменьшить количество обмоток, но увеличивает диаметр провода, т.к ток через обмотку возрастает. При работе устройства в первом такте аккумулятор G1 подключается к аккумулятору G2 через обмотки Т1:2 и Т1:1, а к аккумулятору G3 - через обмотки Т1:2 и Т1:4. Во втором такте эти подключения осуществляются через обмотки Т1;1 - Т1:2, и Т1:1 и Т1:3, соответственно.