СПОСОБ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВУХ АККУМУЛЯТОРОВ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
METHOD FOR PARALLEL CONNECTION OF AT LEAST TWO BATTERIES AND A SWITCHGEAR

Изобретение относится к способу параллельного соединения по меньшей мере двух аккумуляторов, причем первый аккумулятор имеет более высокое напряжение покоя, чем второй аккумулятор.
Для увеличения емкости, а вместе с ней электрической энергии, можно параллельно соединять несколько аккумуляторов. Например, в электрических транспортных средствах по меньшей мере два аккумулятора, которые можно многократно подзаряжать, как правило, разъединяют переключателем, когда транспортное средство находится в нерабочем состоянии. Разъединение аккумуляторов переключателем обеспечивает возможность функционирования транспортного средства даже при выходе из строя одного из аккумуляторов. При двух работоспособных аккумуляторах, их соединяют параллельно, когда транспортное средство трогается с места. Параллельное соединение должно осуществляться в течение самого короткого времени.
Уровни заряда, а вместе с этим, напряжения покоя, обусловленные длительным хранением аккумуляторов и/или простоем транспортного средства, в частности, частичным разрядом одного аккумулятора, могут быть разными у двух аккумуляторов. В этом случае при параллельном соединении двух аккумуляторов это может приводить к кратковременному протеканию очень высокого тока, что может отрицательно сказываться на жизненном цикле компонентов (например, предохранителей и/или реле) электрической цепи и даже приводить к проблемам, имеющим отношение к безопасности.
Если первый аккумулятор имеет значительно более высокий уровень заряда, а вместе с ним значительно более высокое напряжение покоя, чем второй аккумулятор, – например, если разница между напряжениями покоя составляет более, чем 5% - напряжение первого аккумулятора нужно адаптировать к напряжению второго аккумулятора, например, нагружая первый аккумулятор токовой нагрузкой. При токовой нагрузке напряжение первого аккумулятора понижается. Когда напряжение первого аккумулятора будет выравнено с напряжением второго аккумулятора посредством токовой нагрузки, можно подключать второй аккумулятор.
При меньших разностях напряжения этот процесс невозможен, так как токовая нагрузка не может быть выбрана бесконечно малой из-за наличия силовых электронных устройств.
Для выравнивания меньших разностей напряжения, – например, при разности, составляющей максимально 5%, можно использовать, например, блоки балансировки между обоими аккумуляторами для постоянного поддержания в обоих аккумуляторах одинакового напряжения покоя, (например, при их длительном хранении или простое транспортного средства). Кроме того, можно использовать износостойкие и прочные сопротивления для минимизации электрических токов при параллельном соединении аккумуляторов с разным напряжением покоя. Кроме того, можно использовать износостойкие и прочные предохранители, которые могут кратковременно пропускать без проблем большие электрические токи.
Прежние решения по выравниванию небольших разностей напряжения приводят к использованию тяжелых и объемных компонентов. Это особенно невыгодно для электромобилей, общий вес которых скорее должен поддерживаться небольшим.
Задача настоящего изобретения - предоставить способ параллельного соединения по меньшей мере двух аккумуляторов с разными напряжениями покоя, который можно использовать по меньшей мере для меньших разностей напряжения и при котором обходятся без тяжелых и объемных конструктивных элементов.
Задача решается способом параллельного соединения по меньшей мере двух аккумуляторов, причем первый аккумулятор имеет более высокое напряжение покоя, чем второй аккумулятор; согласно изобретению, на напряжение одного из аккумуляторов оказывают воздействие, подавая в течение импульса с заданной длительностью на первый аккумулятор токовую нагрузку или на второй аккумулятор - зарядный ток, так что в пределах указанной длительности импульса напряжение первого аккумулятора становится ниже, чем напряжение второго аккумулятора.
Это значит, что, например, на напряжение первого аккумулятора может оказываться воздействие, подавая в течение импульса с заданной длительностью токовую нагрузку на первый аккумулятор. Таким образом, напряжение первого аккумулятора в пределах указанной длительности импульса может понижаться ниже напряжения второго аккумулятора. Если на напряжение первого аккумулятора воздействуют, напряжение второго аккумулятора остается, предпочтительно, не подверженным воздействию.
Кроме того, это значит, что, например, на напряжение второго аккумулятора может оказываться воздействие, подавая зарядный ток в течение импульса с заданной длительностью на второй аккумулятор. Таким образом, можно повышать напряжение второго аккумулятора выше напряжения первого аккумулятора в пределах заданной длительности импульса. Если на напряжение второго аккумулятора оказывают воздействие, то напряжение первого аккумулятора остается, предпочтительно, не подверженным воздействию.
Согласно изобретению, после указанной длительности импульса токовая нагрузка или зарядный ток по меньшей мере снижаются, при этом напряжение подвергаемого воздействию аккумулятора релаксирует. Затем, после выравнивания напряжения подвергаемого воздействию аккумулятора с напряжением другого аккумулятора, оба аккумулятора соединяют параллельно.
Таким образом, можно параллельно соединять аккумуляторы с разницей напряжений. В частности, параллельно можно соединять по меньшей мере аккумуляторы с небольшой разницей напряжений. При этом можно отказаться от дополнительных конструктивных элементов, в частности, от тяжелых и/или объемных конструктивных элементы.
В частности, предлагаемый способ обеспечивает параллельное соединение аккумуляторов для большого диапазона разницы напряжений.
Под релаксацией напряжения понимают переход в (новое) состояние равновесия, причем переход происходит, по меньшей мере, при снижении токовой нагрузки или зарядного тока. Если на аккумулятор с напряжением покоя подают токовую нагрузку, то напряжение на этом аккумуляторе, предпочтительно, снижается. Если токовая нагрузка снова снимается, то напряжение на этом аккумуляторе, предпочтительно, релаксирует, то есть напряжение аккумулятора снова возрастает. Предпочтительно, если напряжение аккумулятора следует нелинейной кривой. В частности, нелинейная кривая напряжения может походить на кривую напряжения конденсатора. Если токовая нагрузка была снята, то аккумулятор после релаксации снова, предпочтительно, имеет, в частности, измененное напряжение покоя. Насколько сильно измененное напряжение покоя отклоняется от первоначального напряжения покоя, зависит, предпочтительно, от уровня токовой нагрузки, а также от продолжительности подачи токовой нагрузки. Релаксация возникает также, если токовая нагрузка не снимается, а "только" снижается.
Если вместо токовой нагрузки на аккумулятор подают разрядный ток, напряжение аккумулятора, предпочтительно, возрастает. Если зарядный ток снимают снова, то напряжение аккумулятора, предпочтительно, релаксирует, т.е. напряжение аккумулятора снова падает. Предпочтительно, если напряжение аккумулятора следует нелинейной кривой, похожей, в частности, на кривую напряжения конденсатора. Релаксация возникает также, если зарядный ток не снимается, а "только" снижается.
Если на первый аккумулятор подают токовую нагрузку в пределах длительности импульса, то напряжение первого аккумулятора падает, предпочтительно, ниже напряжения покоя второго аккумулятора. Если после длительности импульса токовая нагрузка по меньшей мере понижается, то напряжение первого аккумулятора, предпочтительно, приближается к напряжению (покоя) второго аккумулятора. То есть, если напряжение первого аккумулятора релаксирует, тогда напряжение первого аккумулятора, предпочтительно, приближается к напряжению (покоя) второго аккумулятора.
Предпочтительно, если напряжение первого аккумулятора выровнялось с напряжением (покоя) второго аккумулятора, затем второй аккумулятор параллельно соединяют с первым аккумулятором. В частности, можно подключить второй аккумулятор.
Релаксация до выравнивания напряжений продолжается, предпочтительно, по меньшей мере 100 мс. Таким образом можно без проблем управлять процессом переключения для параллельного соединения аккумуляторов. Кроме того, предпочтительно, релаксация до выравнивания напряжений продолжается максимально 10 с.
В случае, если на первый аккумулятор подают токовую нагрузку, производимый первым аккумулятором разрядный ток, предпочтительно, направляют во время длительности импульса через нагрузочное сопротивление. Предпочтительно, нагрузочное сопротивление увеличивается после длительности импульса, поэтому, предпочтительно, разрядный ток после длительности импульса понижается и/или прерывается. Таким образом, после длительности импульса, токовая нагрузка может быть по меньшей мере понижена, т.е. понижена и/или прервана.
Если нагрузочное сопротивление увеличивается до бесконечности ("холостой ход"), тогда, предпочтительно, прерывать проводимый через нагрузочное сопротивление разрядный ток, то есть, предпочтительно, он падает до нуля.
В случае, когда на первый аккумулятор подают токовую нагрузку, аккумуляторы могут быть первичными и/или вторичными, т.е. многократно подзаряжаемыми аккумуляторами. Вторичные батареи также называют аккумуляторами.
Если на второй аккумулятор подают зарядный ток, напряжение второго аккумулятора в пределах длительности импульса возрастает, предпочтительно, выше напряжения покоя первого аккумулятора. Если после длительности импульса зарядный ток по меньшей мере понижают, напряжение второго аккумулятора предпочтительно приближается к напряжению (покоя) первого аккумулятора. То есть, если напряжение второго аккумулятора релаксирует, тогда, предпочтительно, напряжение второго аккумулятора приближается к напряжению (покоя) первого аккумулятора.
Предпочтительно, если затем, когда напряжение второго аккумулятора выровняется с напряжением (нерабочее положение) первого аккумулятора, первый аккумулятор будет параллельно соединен со вторым аккумулятором. В частности, первый аккумулятор может быть подключен.
Релаксация до выравнивания напряжений продолжается предпочтительно по меньшей мере 100 мс. Кроме того, предпочтительно, если релаксация до выравнивания напряжений продолжается максимально 10 с.
В том случае, когда на второй аккумулятор подают зарядный ток, целесообразно, если эти аккумуляторы являются вторичными аккумуляторами.
Аккумуляторы могут быть аккумуляторами разных типов, то есть, аккумуляторы могут отличаться по своим параметрическим значениям. Например, аккумуляторы могут отличаться по емкости и/или по максимальному напряжению.
Предпочтительно, аккумуляторы идентичны по типу. Если аккумуляторы идентичны по типу, т.е. одного и того же типа, тогда, предпочтительно, их параметрические значения, в частности, их емкость и/или максимальное напряжение одинаковые.
Предпочтительно, аккумуляторы имеют максимальное напряжение, соответственно, по меньшей мере 40 В. Аккумуляторы могут иметь, например, максимальное напряжение, соответственно, 1000 В. По существу, аккумуляторы могут иметь также другие максимальные напряжения.
В частности, если аккумуляторы идентичны по типу, целесообразно, первый аккумулятор имеет более высокий уровень зарядки, чем второй аккумулятор.
Предпочтительно, напряжение покоя первого аккумулятора по меньшей мере на 0,1% выше, чем напряжение покоя второго аккумулятора. Кроме того, предпочтительно, напряжение покоя первого аккумулятора по меньшей мере на 0,2 В, в частности, по меньшей мере на 0,5 В выше напряжения покоя второго аккумулятора.
Предпочтительно, напряжение покоя первого аккумулятора максимально на 5% выше напряжения покоя второго аккумулятора.
По существу, разность напряжений покоя аккумуляторов может быть также еще больше.
Токовая нагрузка или зарядный ток в пределах длительности импульса предпочтительно подбирают так, чтобы обеспечивалось, что в пределах длительности импульса напряжение первого аккумулятора ниже или становится ниже, чем напряжение второго аккумулятора. Чем выше разность напряжений между напряжениями покоя аккумуляторов, тем выше, предпочтительно, по меньшей мере необходимая токовая нагрузка или по меньшей мере необходимый зарядный ток в пределах длительности импульса.
Предпочтительно, длительность импульса, в течение которой подают, предпочтительно, токовую нагрузку или зарядный ток, составляет по меньшей мере 1 с. Таким образом можно обеспечить достаточное напряжение аккумулятора, на который оказывается воздействие.
Кроме того, предпочтительно, длительность импульса составляет максимально 50 с. Таким образом может обеспечиваться, что параллельное соединение происходит эффективно по времени.
После длительности импульса токовая нагрузка или зарядный ток, предпочтительно, по меньшей мере понижается так, что затем, если бы аккумуляторы не были подключены параллельно, при полной релаксации подвергнутого воздействию напряжения, было бы достигнуто состояние равновесия, при котором, предпочтительно, напряжение первого аккумулятора выше, чем напряжение второго аккумулятора.
Предпочтительно, после длительности импульса токовая нагрузка или зарядный ток понижается по меньшей мере на 70%, в частности, по меньшей мере на 90%.
Чем ниже разница напряжений покоя, т.е. различие между напряжениями покоя, тем, предпочтительно, нужно выбирать большее понижение. Чем выше токовая нагрузка или зарядный ток, тем, предпочтительно, нужно выбирать большее понижение.
Предпочтительно, напряжения считаются выровненными, если различие между напряжением первого аккумулятора и напряжением второго аккумулятора составляет меньше, чем 0,1%, в частности, меньше, чем 0,05 % . В качестве исходной величины может считаться, например, напряжение не подвергнутого воздействию аккумулятора, соответствующее напряжению покоя этого аккумулятора.
При помощи параллельно соединенных аккумуляторов можно обеспечивать функционирование по меньшей мере одного потребителя.
При использовании параллельно соединенных аккумуляторов, согласно ранее названному способу, для функционирования по меньшей мере одного потребителя, предпочтительно, при параллельном соединении токовую нагрузку подают на первый аккумулятор.
Потребитель может иметь прежде названное нагрузочное сопротивление. Кроме того, прежде названное нагрузочное сопротивление может быть отдельным от потребителя.
Кроме того, параллельно соединенные аккумуляторы могут заряжаться с использованием блока электропитания, т.е. предложенный согласно изобретению способ параллельного соединения аккумуляторов может использоваться, в частности, для зарядки аккумуляторов.
При зарядке параллельно соединенных аккумуляторов с использованием блока электропитания, предпочтительно, при параллельном соединении зарядный ток подают на второй аккумулятор. При этом блок электропитания может обеспечивать зарядный ток.
Кроме того, изобретение относится к распределительному устройству по меньшей мере с двумя аккумуляторами, причем первый аккумулятор имеет более высокое напряжение покоя, чем второй аккумулятор, и имеет средство переключения для параллельного соединения аккумуляторов.
Предлагаемое согласно изобретению распределительное устройство содержит блок управления, выполненный с возможностью воздействия на напряжение одного из аккумуляторов путем подачи токовой нагрузки в течение длительности импульса на первый аккумулятор с помощью нагрузочного сопротивления распределительного устройства или путем подачи на второй аккумулятор зарядного тока с помощью блока электропитания распределительного устройства, так чтобы в пределах длительности импульса напряжение первого аккумулятора стало ниже, чем напряжение второго аккумулятора.
Кроме того, блок управления выполнен с возможностью, по меньшей мере, понижения токовой нагрузки или зарядного тока после длительности импульса, так что напряжение подвергаемого воздействию аккумулятора релаксирует; и параллельного соединения аккумуляторов, когда напряжение подвергаемого воздействию аккумулятора выровнялось с напряжением другого аккумулятора.
Распределительное устройство может использоваться для осуществления выше описанного способа.
Блок управления выполнен, предпочтительно, с возможностью определения, в частности, в зависимости от времени, напряжения на аккумуляторах.
В частности, блок управления может определять, какой аккумулятор имеет более высокое напряжение покоя и, тем самым, может рассматриваться, как первый аккумулятор. Кроме того, блок управления может определять, выровнялось ли напряжение или, когда выравнивалось напряжение подвергаемого воздействию аккумулятора с напряжением другого аккумулятора.
Кроме того, блок управления может быть выполнен с возможностью управления длительностью импульса, т.е. для его задавания. Таким образом блок управления может управлять продолжительностью, в течение которой он подает токовую нагрузку или зарядный ток.
Кроме того, блок управления может быть выполнен с возможностью управления уровнем токовой нагрузки или уровнем зарядного тока.
В частности, блок управления может быть выполнен с возможностью управления уровнем токовой нагрузки или уровнем зарядного тока в пределах длительности импульса.
Например, уровнем токовой нагрузки или зарядного тока в пределах длительности импульса можно управлять в зависимости от того, насколько большая разность напряжений между напряжениями покоя аккумуляторов. Токовой нагрузкой или зарядным током в пределах длительности импульса управляют, предпочтительно, обеспечивая, чтобы в пределах длительности импульса напряжение первого аккумулятора стало ниже, чем напряжение второго аккумулятора.
Кроме того, блок управления может быть выполнен с возможностью управления уровнем токовой нагрузки или уровнем зарядного тока после длительности импульса. То есть, блок управления может быть выполнен с возможностью управления понижением токовой нагрузки или уровнем зарядного тока после длительности импульса.
Например, уровнем токовой нагрузки или зарядного тока можно управлять после длительности импульса в зависимости от того, насколько большие токовая нагрузка или зарядный ток в пределах длительности импульса или насколько большими были. Кроме того, управлять уровнем токовой нагрузки или зарядного тока после длительности импульса можно в зависимости от того, насколько большая разность напряжений между напряжениями холостого хода аккумуляторов.
Кроме того, блок управления может быть выполнен с возможностью управления средством переключения.
Приведенное выше раскрытие предпочтительных вариантов осуществления изобретения содержит многочисленные признаки, воспроизведенные в отдельных зависимых пунктах формулы изобретения, частично объединенные в несколько пунктов. Тем не менее, эти признаки могут рассматриваться, предпочтительно, также по отдельности и объединяться в целесообразные другие комбинации. В частности, эти признаки можно соответственно комбинировать отдельно и в любой подходящей комбинации с предлагаемым согласно изобретению способом и предлагаемым согласно изобретению распределительным устройством. В частности, признаки способа следует рассматривать, как свойство соответствующего блока устройства, предметно сформулированного и наоборот.
Даже если в описании или в пунктах формулы изобретения некоторые термины используются соответственно в единственном числе или в сочетании с именем числительным, объем изобретения не должен ограничиваться для этих терминов единственным числом или соответствующим именем числительным.
Описанные выше свойства, признаки и преимущества этого изобретения, а также способ их достижения, становятся яснее и значительно понятнее в связи с дальнейшим описанием примеров исполнения, более подробно разъясняемых со ссылкой на чертежи. Примеры исполнения служат для разъяснения изобретения и не ограничивают изобретение комбинацией предоставленных в нем признаков, также и в отношении функциональных признаков. Кроме того, подходящие признаки могут рассматриваться для этого также явно изолированными, заимствоваться из одного примера исполнения, вводиться в другой пример исполнения для его дополнения и комбинироваться с любым из пунктов формулы изобретения.
На фигурах показаны:
фиг. 1. Распределительное устройство с двумя аккумуляторами, нагрузочное сопротивление и блок управления;
фиг. 2. Диаграмма для случая, когда токовую нагрузку подают на первый аккумулятор по фиг. 1 в течение длительности импульса;
фиг. 3. Распределительное устройство с двумя аккумуляторами, блоком электропитания и блоком управления и
фиг. 4. Диаграмма для случая, когда зарядный ток подают на второй аккумулятор по фиг. 3 в течение длительности импульса.
На фиг. 1 показано распределительное устройство 2 с двумя аккумуляторами 4, 6 и средством 8 переключения для параллельного соединения аккумуляторов 4, 6. Средство 8 переключения для параллельного соединения аккумуляторов 4, 6 содержит два переключателя 10. Каждый из переключателей 10 соединен последовательно соответственно с одним из аккумуляторов 4, 6. При использовании переключателя 10 аккумуляторы 4, 6 могут соединяться параллельно.
Кроме того, распределительное устройство 2 содержит нагрузочное сопротивление 12. Каждый из аккумуляторов 4, 6 при использовании переключателя 10 может соединяться с нагрузочным сопротивлением. Нагрузочное сопротивление 12 в этом примере может изменяться ступенчато. Например, несколько нагрузок могут подключаться последовательно друг к другу для изменения нагрузочного сопротивления 12.
Оба аккумулятора 4, 6 одного типа, то есть, у них одинаковая номинальная емкость и одинаковое максимальное напряжение.
1,Ruhe
2,Ruhe
1,Ruhe
2,Ruhe
1,Ruhe
1,Ruhe
Первый аккумулятор 4 имеет напряжение покоя U. Второй аккумулятор 6 имеет напряжение покоя U. Напряжение покоя U первого аккумулятора 4 выше, чем напряжение покоя U второго аккумулятора 6. То есть первый аккумулятор 4 имеет более высокое напряжение покоя U, чем второй аккумулятор 6. Более высокое напряжение покоя U первого аккумулятора 4 вызвано более высоким уровнем зарядки первого аккумулятора 4.
Кроме того, распределительное устройство 2 содержит блок 14 управления.
1,Ruhe
1,Ruhe
Напряжение покоя U первого аккумулятора 4 может, например, составлять около 1000 В, а напряжение покоя Uвторого аккумулятора 6, например, - около 999 В.
Блок 14 управления устроен, предпочтительно, для определения напряжения U1(t), U2(t) аккумуляторов 4, 6 в зависимости от времени.
Например, распределительное устройство содержит два измерительных устройства 16, устроенных соответственно для измерения напряжения U1(t), U2(t) соответствующего аккумулятора 4, 6. Измерительные устройства 16 соединены соответственно параллельно с аккумуляторами 4, 6 и выполнены в виде вольтметра.
Блок 14 управления может определять напряжения U1(t), U2(t) аккумуляторов 4, 6 при использовании измерительных устройств 16. В частности, измерительные устройства 16 соединены соответственно с помощью линии 18 передачи данных с блоком 14 управления. Измерительные устройства 16 могут передавать измеренные напряжения U1(t), U2(t) по линии 18 передачи данных в блок 14 управления.
Временная кривая напряжений U1(t), U2(t) аккумуляторов 4, 6 показана на изображенной на фиг. 2 диаграмме 20. Кривая напряжения U1(t) первого аккумулятора 4 изображена на диаграмме 20 в виде сплошной линии. Кривая напряжения U2(t) второго аккумулятора 6 изображена на диаграмме 20 в виде пунктирной линии.
1,Ruhe
Блок 14 управления определяет, что левый аккумулятор 4, согласно чертежу по фиг. 1, имеет более высокое напряжение U и поэтому рассматривается как первый аккумулятор 4.
1,Ruhe ,
2,Ruhe
На первом участке 26 диаграммы 20 (в моменты времени до t1) напряжения U1(t), U2(t) находятся соответственно на уровнях напряжений покоя UU аккумуляторов 4, 6.
Для параллельного соединения аккумуляторов 4, 6 сначала воздействуют на напряжение U(t) одного из аккумуляторов 4, 6. На диаграмме воздействуют на напряжение U1(t) первого аккумулятора 4, в то время как напряжение U2(t) второго аккумулятора 6 не подвержено воздействию, т.е. остается на уровне напряжения U2 покоя, (покой).
Puls
Puls
2,Ruhe
Puls
2,Ruhe
В этом примере токовую нагрузку 22 подают в течение заданной длительности t импульса в первый аккумулятор 4 с использованием нагрузочного сопротивления 12, поэтому в пределах длительности t импульса напряжение U первого аккумулятора 4 было / становится ниже, чем напряжение покоя U второго аккумулятора 6. То есть, в пределах длительности t импульса напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 снижается ниже напряжения U второго аккумулятора 6 ("падение напряжения").
Падение напряжения первого аккумулятора 4 начерчено на диаграмме 20 на втором участке 30 (в моменты времени между t1 и t2).
Puls
Puls
Длительность импульса t t соответствует разнице между t2 и t1, если коротко: t = t2 – t1.
Для подачи токовой нагрузки 22 в первый аккумулятор 4, к моменту t1 времени замыкают тот переключатель 10, который последовательно соединен с первым аккумулятором 4. Во время длительности импульса разрядный ток 24 протекает от первого аккумулятора 4 через нагрузочное сопротивление 12.
Для управления переключателем 10 переключатели 10 соединены с блоком 14 управления по линии 18 передачи данных.
Блок 14 управления устроен для управления уровнем токовой нагрузки 22. Например, при использовании блока 14 управления можно подключать друг с другом нескольких нагрузок (не показано) для изменения нагрузочного сопротивления 12. В частности, для изменения нагрузочного сопротивления 12 могут подключаться и/или отключаться нагрузки. Для управления нагрузочным сопротивлением 12, а вместе с ним, - токовой нагрузкой 22, блок 14 управления подключен по линии 18 передачи данных к нагрузочному сопротивлению 12.
Puls
Puls
Кроме того, блок 14 управления настроен для, управления длительностью t импульса. Длительность t импульса находится между 1 с. и 50 с.
Напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 снижается при подаче токовой нагрузки 22 как бы сразу (в пределах менее, чем 100 мс) ниже напряжения U2 покоя (покой) второго аккумулятора 6 (см. фиг. 2). Хотя имеется точка, в которой напряжения U1(t) и U2(t) выравниваются, параллельное соединение аккумуляторов 4, 6, при падении напряжения U1(t), однако, невозможно, потому, что в распоряжении нет достаточного времени для управления.
Puls
Блок 14 управления устроен для снижения по меньшей мере после длительности t импульса токовой нагрузки 22, причем напряжение U1(t) аккумулятора, подвергаемого воздействию, на диаграмме - первого аккумулятора 4, релаксирует.
При релаксации напряжения U1(t) первого аккумулятора 4 затем снова возрастает напряжение U1(t) первого аккумулятора 4.
Puls
Puls
К моменту t2 времени, то есть, непосредственно после длительности t импульса, нагрузочное сопротивление 12 повышается, так что разрядный ток 24 по меньшей мере снижается после длительности t импульса. Вследствие этого, токовая нагрузка снижается.
Puls
В этом примере нагрузочное сопротивление 12 возрастает после длительности t импульса до бесконечности, так как разрядный ток 24 в момент t2 времени прерывается. То есть, в этом примере в момент t2 времени токовая нагрузка 22 снижается до нуля, т.е. снимается.
Например, токовая нагрузка 22 может сниматься, в то время, как замкнутый переключатель 10 снова размыкается.
Кроме того, токовую нагрузку 22 можно снимать при размыкании другого переключателя электрической цепи, например, переключателя в нагрузочном сопротивлении 12 (не изображен).
Предпочтительно, если снятие токовой нагрузки 22, в частности, размыкание соответствующего переключателя, осуществляют в момент t2 времени при использовании блока 14 управления.
Если токовая нагрузки 22 снова снимается, то напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 релаксирует, то есть напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 снова возрастает. Решающее значение при этом имеет то, что напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 во время релаксации следует по нелинейной кривой.
2,Ruhe
Напряжение U2(t) второго аккумулятора 6 продолжает оставаться на уровне напряжения покоя U.
2,Ruhe
1,Ruhe
Puls
Затем, если токовая нагрузка 22 остается снятой и, таким образом, аккумуляторы 4, 6 не соединены параллельно, напряжение первого аккумулятора 4 полностью релаксирует, так что достигается состояние равновесия, при котором напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 будет выше, чем напряжение покоя U второго аккумулятора 6. Напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 приближается к измененному напряжению покоя, причем измененное напряжение покоя находилось бы очень близко к первоначальному напряжению покоя U, так как длительность t импульса сравнительно коротка, а вследствие этого, первый аккумулятор 4 едва ли стал разряжаться во время длительности импульса.
2,Ruhe
Если напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 релаксирует, тогда напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 приближается к напряжению покоя U второго аккумулятора 6. Релаксация напряжения U1(t) первого аккумулятора 4 изображена в третьем участке 32 диаграммы 20 (в моменты времени между t2 и t3).
Напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 следует в третьем участке 32, т.е. во время релаксации, нелинейной кривой. В частности, напряжение U1(t) возрастает сначала очень круто (очень крутая боковая сторона в начале релаксации), а затем - все менее круто.
Puls
2,Ruhe
По существу, нагрузочное сопротивление 12 может увеличиваться после длительности импульса (вместо до бесконечности) на конечное значение, так чтобы разрядный ток 24 (частично) снижался. Таким образом к моменту t2 токовую нагрузку 22 можно частично уменьшить. При этом следует обращать внимание на то, чтобы после длительности t импульса токовая нагрузка 22 снижалась так, что, если бы аккумуляторы 4, 6 подключались не параллельно, состояние равновесия могло бы быть достигнуто при полной релаксации напряжения U1(t) первого аккумулятора 4, при которой напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 было бы выше, чем напряжение покоя U второго аккумулятора 6.
Блок 14 управления определяет напряжения U1(t), U2(t) аккумуляторов 4, 6 в зависимости от времени.
2,Ruhe
Блок 14 управления устроен для параллельного соединения друг с другом обоих аккумуляторов 4, 6 после того, как напряжение U1(t) подвергаемого воздействию, в данном случае первого аккумулятора 4, будет выровнено с напряжением U2(t) другого аккумулятора 6, в данном случае с напряжением покоя U второго аккумулятора 6.
2,Ruhe
То есть, если напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 выровнено с напряжением покоя U второго аккумулятора 6, оба переключателя 10 замыкаются, если они еще не были замкнуты. Замыкание переключателей 10 осуществляют также с использованием блока 14 управления. В этом примере замыкание переключателей 10 осуществляют в момент t3 (ср. фиг. 2).
Напряжения считаются выравненными, если различие между напряжением первого аккумулятора и напряжением второго аккумулятора составляет менее, чем 0,5 В, в частности, менее, чем 0,1 В.
В частности, релаксация (t3-t2) до выравнивания напряжений U2(t) и U1(t) продолжается по меньшей мере 100 мс.
Поскольку точка, в которой напряжения U2(t) и U1(t) выровнены, находится на не очень крутой боковой стороне (в начале релаксации), а на менее крутом участке, можно хорошо управлять параллельным соединением. В частности, имеется достаточно времени для управления.
С момента t3 времени аккумуляторы 4, 6 соединены параллельно друг к другу.
При помощи параллельно соединенных аккумуляторов 4, 6 можно осуществлять эксплуатацию по меньшей мере одного потребителя. Потребителем может быть ранее названное нагрузочное сопротивление 12. Кроме того, потребителем (потребителями) могут быть отдельные и/или несколько из ранее названных нагрузок, образующих нагрузочное сопротивление 12.
Аккумуляторами могут быть, например, аккумуляторы транспортного средства. Потребителем/потребителями могут быть, например, двигатель для приведения в движение транспортного средства, кондиционер транспортного средства, система охлаждения, например, для двигателя и/или для аккумуляторов, системы освещения транспортного средства и т.д.
Кроме того, нагрузкой может быть, например, двигатель для приведения в движение транспортного средства, кондиционер транспортного средства, система охлаждения, например, для двигателя и/или для аккумуляторов, системы освещения транспортного средства и т.д. В нагрузочном сопротивлении могут соединяться друг с другом одна и/или несколько из этих нагрузок. Нагрузки можно подключать и/или отключать (не показано).
На фиг. 3 показано другое распределительное устройство 34 с двумя аккумуляторами 4, 6, средством 8 переключения для параллельного соединения аккумуляторов 4, 6 и блок 14 управления.
По существу, аккумуляторы 4, 6, средство 8 переключения для параллельного соединения аккумуляторов 4, 6 и блок 14 управления могут быть такими же, как на фиг. 1.
Дальнейшее описание ограничивается, по существу, различиями с примером исполнения по фиг. 1 и фиг. 2, на который делается ссылка в отношении остающихся одинаковыми признаков и функций. По существу, остающиеся одинаковыми элементы обозначаются одинаковыми ссылочными позициями, а не упомянутые признаки заимствованы в следующем примере исполнения, без повторного их описания.
Распределительное устройство 2 не содержит нагрузочное сопротивление 12 или нагрузочное сопротивление 12 отключено, т.е. переключатель в нагрузочном сопротивлении 12 (ср. фиг. 1) разомкнут.
1,Ruhe
2,Ruhe
Напряжение покоя U первого аккумулятора может составлять, например, около 52 В, а напряжение покоя U второго аккумулятора - около 50 В.
Распределительное устройство 2 содержит блок 36 электропитания. Блок 36 электропитания может быть, например, зарядным устройством.
Временная характеристика напряжений U1(t), U2(t) аккумуляторов 4, 6 по фиг. 3 показана на изображенной на фиг. 4 диаграмме 38. Кривая напряжения U1(t) первого аккумулятора 4 изображена на диаграмме 38 в виде пунктирной линии. Кривая напряжения U2(t) второго аккумулятора 6 изображена на диаграмме 38 в виде сплошной линии.
Блок 14 управления определяет, что на фиг. 3, согласно чертежу, левый аккумулятор 4 имеет более высокое напряжение U1 покоя, (покой), и поэтому рассматривается, как первый аккумулятор 4.
1,Ruhe
2,Ruhe
В первом участке 44 диаграммы 38 (в моменты времени до t1) напряжения U1(t), U2(t) находятся на уровнях соответствующего напряжения покоя U, U аккумуляторов 4, 6.
1,Ruhe
Для параллельного соединения аккумуляторов 4, 6 сначала воздействуют на напряжение U1(t), U2(t) одного из аккумуляторов 4, 6. В данном случае, оказывают воздействие на напряжение U2(t) второго аккумулятора 6, в то время, как напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 остается не подверженным воздействию, т.е. на уровне напряжения покоя U.
Блок 14 управления 14 настроен для подачи зарядного тока 40 на второй аккумулятор 6 с использованием блока 36 электропитания.
Puls
Puls
Puls
1,Ruhe
В этом примере зарядный ток 40 подают в течение заданной длительности t импульса во второй аккумулятор 6 с использованием блока 36 электропитания, причем в пределах длительности t импульса напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 ниже/ становится ниже, чем напряжение U2(t) второго аккумулятора 6. В этом случае возрастает напряжение U2(t) второго аккумулятора 6 в пределах длительности t импульса выше напряжения покоя U первого аккумулятора 4 ("рост напряжения").
Рост напряжения второго аккумулятора 6 показан на диаграмме 38 на втором участке 46 (в моменты времени между t1 и t2).
Puls
Для подачи зарядного тока 40 во второй аккумулятор 6, к моменту t1 времени замыкают тот переключатель 10, который соединен последовательно со вторым аккумулятором 6. Во время длительности t импульса зарядный ток 40 протекает от блока 36 электропитания через второй аккумулятор 6.
Переключатели 10 управляются посредством блока 14 управления.
Блок 14 управления устроен для управления уровнем зарядного тока 40. Блок 14 управления может управлять, в частности, блоком 36 электропитания. Для управления зарядным током 40 блок 14 управления соединен по линии 18 передачи данных с блоком 36 электропитания.
Puls
Puls
Кроме того, блок 14 управления устроен для управления длительность t импульса. Длительность t импульса находится между 1с и 50с.
1,Ruhe
Напряжение U2(t) второго аккумулятора 6 возрастает при подаче зарядного тока 40 почти сразу (в пределах менее, чем 100 мс) выше напряжения покоя U первого аккумулятора 4 (см. фиг. 4). Хотя имеется точка, в которой напряжения U1(t) и U2(t) выравнены, параллельное соединение аккумуляторов 4, 6, однако, не возможно при повышении напряжения U1(t), так как в распоряжении не имеется достаточного времени для управления.
Puls
Блок 14 управления устроен по меньшей мере для снижения зарядного тока 40 после длительности t импульса, причем напряжение U2(t) аккумулятора, на который было оказано воздействие, в данном случае, второго аккумулятора 6, релаксирует.
При релаксации напряжения U2(t) второго аккумулятора 6, затем снова снижается напряжение U2(t) второго аккумулятора 6.
Puls
В этом примере зарядный ток 40 снижается после длительности t импульса, т.е. в момент t2, до нуля, т.е. снимается.
Если зарядный ток 40 снимается снова, то релаксирует напряжение U2(t) второго аккумулятора 6, т.е. напряжение U2(t) второго аккумулятора 6 снова снижается. Решающее значение имеет то, что напряжение U2(t) второго аккумулятора 6 во время релаксации следует по нелинейной кривой.
1,Ruhe
Напряжение U1(t) первого аккумулятора 4 продолжает оставаться на уровне напряжения покоя U.
1,Ruhe
При релаксации напряжения U2(t) второго аккумулятора 6, напряжение U2(t) второго аккумулятора 6 приближается затем к напряжению покоя U первого аккумулятора 4. Релаксация напряжения U2(t) второго аккумулятора 6 изображена в третьем участке 48 диаграммы 38 (в моменты времени между t2 и t3).
Напряжение U2(t) второго аккумулятора 6 следует в третьем участке 48, т.е. во время релаксации, нелинейной кривой, в частности, показательной функции с отрицательной экспонентой. В частности, напряжение U2(t) снижается сначала очень круто (очень крутая боковая сторона в начале релаксации), а затем - все менее круто.
Puls
Puls
1,Ruhe
По существу, зарядный ток 40 может снижаться только частично после длительности t импульса (вместо до бесконечности). При этом следует обращать внимание на то, что после длительности t импульса зарядный ток 40 уменьшается таким образом, что если бы аккумуляторы 4, 6 не соединялись потом параллельно, то при полной релаксации напряжения U2(t) второго аккумулятора 6, достигалось бы состояние равновесия, при котором напряжение U2(t) второго аккумулятора 6 было бы ниже, чем напряжение покоя U первого аккумулятора 4.
Блок 14 управления устроен для параллельного соединения друг с другом обоих аккумуляторов 4, 6 тогда, когда напряжение U2(t), в данном случае, второго аккумулятора 6, на который было оказано воздействие, выровняется с напряжением U1(t) другого аккумулятора, в данном случае, с напряжением U1 покоя, (покой) первого аккумулятора 4.
1,Ruhe
То есть, когда напряжение U второго аккумулятора 6 выровняется с напряжением покоя Uпервого аккумулятора 4, оба переключателя 10 замыкаются, если они еще не были замкнуты. В этом примере замыкание переключателей 10 осуществляют в момент t3.
Так как точка, в которой напряжения U2(t) и U1(t) выравнены, находится на не очень крутой боковой стороне (в начале релаксации), а на менее крутом участке, параллельным соединением можно хорошо управлять. В частности, в распоряжении имеется достаточно времени для управления.
С момента t3 времени аккумуляторы 4, 6 соединены друг с другом параллельно.
Параллельно соединенные аккумуляторы могут заряжаться с использованием блока 36 электропитания.
Хотя изобретение проиллюстрировано и более подробно описано посредством предпочтительных примеров его осуществления, оно не ограничено раскрытыми примерами и специалист может вывести из них другие варианты, не выходя за рамки объема правовой охраны изобретения.