Батарея электрических накопителей энергии
Использование: при изготовлении вторичных источников тока, в частности, батарей на основе литий-ионных аккумуляторов. Сущность полезной модели: Батарея электрических накопителей энергии (ЭНЭ) в силовой цепи подключения к внешним устройствам имеет ключевой элемент (КЭ), зашунтированный диодом, который препятствует протеканию зарядного тока в ЭНЭ. Включение/отключение КЭ осуществляется электронным блоком контроля и управления (БКУ). БКУ контролирует напряжения единичных ЭНЭ и диода и при опасности перезаряда ЭНЭ размыкает КЭ и прекращает их заряд. При этом разряд батареи на внешнюю нагрузку ничем не ограничен. Для снижения потерь на диоде при разряде батареи и для ее штатного заряда БКУ переводит КЭ в замкнутое состояние. Для обеспечения разряда на мощную нагрузку батарея может иметь дополнительный вывод для подключения ЭНЭ к внешним устройствам, минуя КЭ и диод.
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при создании вторичных источников тока.
Наиболее близким к данной полезной модели является аккумуляторная батарея, включающая аккумуляторный блок, систему контроля и управления и электрический коммутатор силовой цепи батареи, подключающий батарею к внешним устройствам. [Свидетельство РФ на полезную модель 
29408, опубл. 10.05.2003].
Недостатком известной аккумуляторной батареи является то, что при разомкнутом состоянии коммутатора требуется время на подключении силовой цепи батареи к нагрузке, что допускается не всеми потребителями.
Задачей полезной модели является создание батареи электрических накопителей энергии, позволяющей осуществлять без задержки переход батареи из режима заряда или режима холостого хода в режим разряда.
Указанный технический результат достигается тем, что:
В батарее электрических накопителей энергии, содержащей множество единичных электрических накопителей энергии или модулей из нескольких единичных электрических накопителей энергии, соединенных в единую силовую электрическую цепь, ключевой элемент, осуществляющий подключение или отключение единичных электрических накопителей энергии или модулей к внешним устройствам, блок контроля и управления, управляющий работой ключевого элемента, параллельно ключевому элементу подключен диод, препятствующий протеканию зарядного тока в батарею при разомкнутом состоянии ключевого элемента.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве диода используется диод Шоттки.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве ключевого элемента использовано электромеханическое реле.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве ключевого элемента использован, по крайней мере, один транзистор, работающий в ключевом режиме.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве транзистора использован биполярный транзистор с изолированным-затвором.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве транзистора использован полевой транзистор.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве диода использован обратный диод, встроенный в полевой транзистор.
В батарее электрических накопителей энергии имеется дополнительный вывод для подключения единичных электрических накопителей энергии или модулей к внешним устройствам, минуя ключевой элемент и диод.
В батарее электрических накопителей энергии имеется второй ключевой элемент, осуществляющий подключение или отключение дополнительного вывода батареи к внешним устройствам.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве второго ключевого элемента использовано электромеханическое реле.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве второго ключевого элемента использован по крайней мере один транзистор, работающий в ключевом режиме.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве транзистора второго ключевого элемента использован биполярный транзистор с изолированным затвором.
В батарее электрических накопителей энергии в качестве транзистора второго ключевого элемента использован полевой транзистор.
В батарее электрических накопителей энергии блок контроля и управления выполнен на базе микроконтроллера.
В батарее электрических накопителей энергии микроконтроллер измеряет напряжение на аккумуляторах и ключевом элементе батареи.
Пример 1 выполнения батареи.
Батарея из 6-ти аккумуляторов выполнена по электрической схеме, приведенной на фиг.1. Аккумуляторы 1
6 электрически соединены последовательно в электрическую цепь, минус которой подключен выходному разъему 7 непосредственно, а плюс - подключен к выходному разъему 8 через электромагнитное реле 9 с нормально разомкнутым силовым контактом. Параллельно реле 9 подключен диод 10, который позволяет аккумуляторам 16 разряжаться на внешнюю нагрузку, но препятствует их заряду. Включение/отключение реле 9 осуществляется блоком контроля и управления 11 через разъем 12. Блок контроля и управления 11 через разъем 13 подключен и измеряет напряжение на аккумуляторах 16 и на реле 9.
Алгоритм работы батареи
В исходном состоянии реле 9 разомкнуто. Блок контроля и управления 11 измеряет и анализирует напряжения на аккумуляторах 16 и диоде 10. При подключении к разъемам 7 и 8 зарядного устройства блок контроля и управления 11 включает реле 9, обеспечивающее протекание зарядного тока. При полном заряде любого из аккумуляторов 16 блок контроля и управления 11 выключает реле 9 и прекращает их заряд. При этом аккумуляторы 16 остаются подключены к внешней цепи через диод 10, автоматически обеспечивающий их разряд при подключении к разъемам 7 и 8 нагрузки. Блок контроля и управления 11 фиксирует переход батареи в режим разряда и включает реле 9, которое шунтирует и исключает потери напряжения на диоде 10.
Пример 2 выполнения батареи
Батарея из 6-ти аккумуляторов выполнена по электрической схеме, приведенной на фиг.2. Аккумуляторы 16 электрически соединены последовательно в электрическую цепь, минус которой подключен выходному разъему 7 непосредственно, а плюс - подключен к выходному разъему 8 через электромагнитное реле 9 с нормально разомкнутым силовым контактом. Параллельно реле 9 подключен диод Шоттки 10, который позволяет аккумуляторам 16 разряжаться на внешнюю нагрузку, но препятствует их заряду. Включение/отключение реле 9 осуществляется блоком контроля и управления 11 через разъем 12. Блок контроля и управления 11 через разъем 13 подключен и измеряет напряжение на аккумуляторах 16 и на реле 9. Аккумуляторы 16 имеют дополнительный вывод на разъемы 14 и 15 для подключения к внешним устройствам, минуя реле 9 и диод 10.
Алгоритм работы батареи
В исходном состоянии реле 9 разомкнуто. Блок контроля и управления 11 измеряет и анализирует напряжения на аккумуляторах 16 и диоде 10. При подключении к разъемам 7 и 8 зарядного устройства блок контроля и управления 11 включает реле 9, обеспечивающее протекание зарядного тока. При полном заряде любого из аккумуляторов 16 блок контроля и управления 11 выключает реле 9 и прекращает их заряд. При этом аккумуляторы 16 остаются подключены к внешней цепи через диод 10, автоматически обеспечивающий их разряд при подключении к разъемам 7 и 8 нагрузки. Блок контроля и управления 11 фиксирует переход батареи в режим разряда и включает реле 9, которое шунтирует и исключает потери напряжения на диоде 10. Дополнительный разъем 14 и 15 используется для подключения к аккумуляторам 16 мощной нагрузки, например, стартерного устройства.
Пример 3 выполнения батареи.
Батарея из 6-ти аккумуляторов выполнена по электрической схеме, приведенной на фиг.3. Аккумуляторы 16 электрически соединены последовательно в электрическую цепь, минус которой подключен выходному разъему 7 непосредственно, а плюс - подключен к выходному разъему 8 через полевой транзистор 16 с встроенным обратным диодом 17. Транзистор 16 включен таким образом, что обратный диод 17, позволяет аккумуляторам 16 разряжаться на внешнюю нагрузку, но препятствует их заряду. Включение/выключение транзистора 16 осуществляется блоком контроля и управления 11 через разъем 12. Блок контроля и управления 11 через разъем 13 подключен и измеряет напряжение на аккумуляторах 16 и на транзисторе 16.
Алгоритм работы батареи
В исходном состоянии транзистор 16 выключен. Блок контроля и управления 11 измеряет и анализирует напряжения на аккумуляторах 16 и транзисторе 16. При подключении к батарее зарядного устройства блок контроля и управления 11 включает транзистор 16, обеспечивающий протекание зарядного тока. При полном заряде любого из аккумуляторов 16 блок контроля и управления 11 выключает транзистор 16 и прекращает их заряд. При этом аккумуляторы 16 остаются подключены к внешней цепи через обратный диод 17, автоматически обеспечивающий их разряд при подключении к батарее нагрузки. Блок контроля и управления 11 фиксирует переход батареи в режим разряда и включает транзистор 16, который шунтирует и исключает потери напряжения на обратном диоде 17.
1. Батарея электрических накопителей энергии, содержащая множество единичных электрических накопителей энергии или модулей из нескольких единичных электрических накопителей энергии, соединенных в единую силовую электрическую цепь, ключевой элемент, осуществляющий подключение или отключение единичных электрических накопителей энергии или модулей к внешним устройствам, блок контроля и управления, управляющий работой ключевого элемента, отличающаяся тем, что параллельно ключевому элементу подключен диод, препятствующий протеканию зарядного тока в батарею при разомкнутом состоянии ключевого элемента.
2. Батарея электрических накопителей энергии по п.1, отличающаяся тем, что в качестве диода используется диод Шоттки.
3. Батарея электрических накопителей энергии по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ключевого элемента использовано электромеханическое реле.
4. Батарея электрических накопителей энергии по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ключевого элемента использован по крайней мере один транзистор, работающий в ключевом режиме.
5. Батарея электрических накопителей энергии по п.4, отличающаяся тем, что в качестве транзистора использован биполярный транзистор с изолированным затвором.
6. Батарея электрических накопителей энергии по п.4, отличающаяся тем, что в качестве транзистора использован полевой транзистор.
7. Батарея электрических накопителей энергии по п.6, отличающаяся тем, что в качестве диода использован обратный диод, встроенный в полевой транзистор.
8. Батарея электрических накопителей энергии по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что имеет дополнительный вывод для подключения единичных электрических накопителей энергии или модулей к внешним устройствам, минуя ключевой элемент и диод.
9. Батарея электрических накопителей энергии по п.8, отличающаяся тем, что имеет второй ключевой элемент, осуществляющий подключение или отключение дополнительного вывода батареи к внешним устройствам.
10. Батарея электрических накопителей энергии по п.9, отличающаяся тем, что в качестве второго ключевого элемента использовано электромеханическое реле.
11. Батарея электрических накопителей энергии по п.9, отличающаяся тем, что в качестве второго ключевого элемента использован по крайней мере один транзистор, работающий в ключевом режиме.
12. Батарея электрических накопителей энергии по п.11, отличающаяся тем, что в качестве транзистора использован биполярный транзистор с изолированным затвором.
13. Батарея электрических накопителей энергии по п.11, отличающаяся тем, что в качестве транзистора использован полевой транзистор.
14. Батарея электрических накопителей энергии по п.1, отличающаяся тем, что блок контроля и управления выполнен на базе микроконтроллера.
15. Батарея электрических накопителей энергии по п.14, отличающаяся тем, что микроконтроллер измеряет напряжение на аккумуляторах и ключевом элементе батареи.
