RU2638825C2 - Method for operation of lithium-ion accumulator battery as part of autonomous system of power supply of artifical earth satellite - Google Patents
Method for operation of lithium-ion accumulator battery as part of autonomous system of power supply of artifical earth satellite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638825C2 RU2638825C2 RU2015147925A RU2015147925A RU2638825C2 RU 2638825 C2 RU2638825 C2 RU 2638825C2 RU 2015147925 A RU2015147925 A RU 2015147925A RU 2015147925 A RU2015147925 A RU 2015147925A RU 2638825 C2 RU2638825 C2 RU 2638825C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- battery
- batteries
- balancing
- lithium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей в автономных системах электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ).The claimed invention relates to the electrical industry and can be used in the development and operation of lithium-ion batteries in stand-alone power systems for artificial Earth satellites (AES).
Известен способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи, заключающийся в контроле напряжения аккумуляторов, ограничении заряда по максимальной величине напряжения аккумуляторов и проведении в процессе эксплуатации балансировки аккумуляторов по напряжению путем подразряда аккумуляторов на резисторы до достижения их напряжением величины напряжения наиболее разряженного (наименее заряженного) аккумулятора («Батарея 6ЛИ-25, ЖЦПИ.563561.002 ПС», разработки и изготовления предприятия ОАО "Сатурн", г. Краснодар).A known method of operating a lithium-ion battery is to control the voltage of the batteries, limit the charge by the maximum voltage of the batteries and carry out the balancing of the batteries in voltage during operation by sub-discharging the batteries into resistors until the voltage reaches the voltage of the most discharged (least charged) battery ( "Battery 6LI-25, ZhTsPI.563561.002 PS", development and manufacture of the enterprise OJSC "Saturn", Krasnodar).
В известной литий-ионной аккумуляторной батарее 6ЛИ-25, согласно ЖЦПИ.563561.002 ПС, периодически контролируют напряжение аккумуляторов и, если разность поэлементных напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов превышает 25 мВ, проводят выравнивание аккумуляторов по емкости путем разряда более заряженных аккумуляторов на балансировочные резисторы до снижения отличия в напряжениях аккумуляторов не более 10 мВ.In the well-known lithium-ion rechargeable battery 6LI-25, according to ZhTsPI.563561.002 PS, the voltage of the batteries is periodically monitored and, if the difference in the cell-by-cell voltages of the most charged and least charged batteries exceeds 25 mV, the batteries are aligned by capacity by discharging more charged batteries to balancing resistors to reduce the difference in battery voltage not more than 10 mV.
Недостатком известного способа заряда литий-ионной аккумуляторной батареи является то, что проведение выравнивания аккумуляторов по емкости - процесс, связанный с достижением заранее установленной величины разбаланса по напряжению, усложняет эксплуатацию литий-ионной аккумуляторной батареи.A disadvantage of the known method of charging a lithium-ion secondary battery is that alignment of the batteries with respect to capacitance, a process associated with achieving a predetermined voltage imbalance, complicates the operation of a lithium-ion secondary battery.
Наиболее близким техническим решением является «способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания (патент RU 2461101), заключающийся в проведении зарядов, хранении в заряженном состоянии, подзарядов, при необходимости, разрядов, контроле напряжения аккумуляторов и периодической балансировке аккумуляторов по напряжению путем выбора аккумулятора с наименьшим напряжением, подключения к оставшимся аккумуляторам индивидуальных разрядных резисторов, с последующим отключением соответствующих резисторов при достижении напряжения на соответствующих аккумуляторах уровня напряжения первоначально выбранного аккумулятора, отличающийся тем, что по завершении балансировки или в процессе ее проведения дополнительно проводят упреждающую разбалансировку аккумуляторов по напряжению относительно напряжения первоначально выбранного аккумулятора.The closest technical solution is the “method of charging a lithium-ion battery in an autonomous power supply system (patent RU 2461101), which consists in carrying out charges, storing in a charged state, recharging, if necessary, discharges, monitoring the voltage of the batteries and periodically balancing the batteries by voltage by selecting the battery with the lowest voltage, connecting individual discharge resistors to the remaining batteries, followed by disconnecting the corresponding resistors Upon reaching the voltage on the respective batteries, the voltage level of the initially selected battery, characterized in that upon balancing completion or in the process of its carrying out, a proactive imbalance of the batteries is additionally carried out according to the voltage relative to the voltage of the initially selected battery.
Этот способ принят за прототип заявляемому изобретению.This method is adopted as a prototype of the claimed invention.
Недостатком известного способа эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи является то, что процесс начала проведения балансировки аккумуляторов не определен во времени, что усложняет эксплуатацию литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания ИСЗ. При работе аккумуляторной батареи в составе ИСЗ не всегда есть возможность проведения профилактических работ с ней, необходимо выбирать приемлемый для этого промежуток времени.A disadvantage of the known method of operating a lithium-ion battery is that the process of starting balancing the batteries is not determined in time, which complicates the operation of a lithium-ion battery as part of an autonomous satellite power supply system. When the battery is operating as part of the satellite, it is not always possible to carry out preventive work with it; it is necessary to choose an acceptable period of time.
Задачей заявляемого изобретения является упрощение способа эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания ИСЗ.The task of the invention is to simplify the method of operating a lithium-ion battery as part of an autonomous satellite power supply system.
Поставленная задача решается тем, что при проведении зарядов, разрядов, периодической балансировке аккумуляторов по напряжению, проведении подзаряда и хранении в подзаряженном состоянии периодически рассчитывают скорость разбалансировки аккумуляторов с максимальным и минимальным текущими напряжениями и максимальное время до проведения очередной балансировки аккумуляторов по напряжению, а балансировку проводят не позднее рассчитанного времени. При этом скорость разбалансировки аккумуляторов с максимальным и минимальным текущими напряжениями рассчитывают по формуле:The problem is solved in that when carrying out charges, discharges, periodically balancing the batteries by voltage, carrying out recharging and storing in the recharged state, the rate of unbalance of the batteries with maximum and minimum current voltages and the maximum time until the next battery balancing by voltage are periodically calculated, and balancing is carried out no later than the calculated time. In this case, the speed of unbalancing the batteries with maximum and minimum current voltages is calculated by the formula:
где V - скорость разбалансировки аккумуляторов, В/час;where V is the speed of unbalance of the batteries, V / hour;
Umax - максимальное текущее напряжение на каком-либо аккумуляторе, В;Umax - maximum current voltage on any battery, V;
Umin - минимальное текущее напряжение на каком-либо аккумуляторе, В;Umin - the minimum current voltage on any battery, V;
i - номер измерения;i is the measurement number;
τ - время между текущим и предшествующим измерением, а очередную балансировку аккумуляторов по напряжению проводят не позднее времени рассчитанного исходя из соотношения:τ is the time between the current and previous measurement, and the next battery voltage balancing is carried out no later than the time calculated on the basis of the ratio:
где Т - время до проведения очередной балансировки аккумуляторов по напряжению, час;where T is the time until the next battery balancing by voltage, hour;
ΔUmax - максимально допустимый разбаланс аккумуляторов по напряжению, В.ΔUmax - the maximum allowable imbalance of the batteries by voltage, V.
Действительно, расчет текущей скорости разбалансировки аккумуляторов позволяет рассчитать с достаточно высокой точностью время до проведения очередной балансировки. Полученные данные позволят планировать проведение балансировки аккумуляторов в нужный период, не вводя ограничений на целевую работу ИСЗ.Indeed, the calculation of the current speed of unbalancing the batteries allows you to calculate with fairly high accuracy the time before the next balancing. The data obtained will allow you to plan the balancing of the batteries in the right period without introducing restrictions on the target operation of the satellite.
На фиг. 1 приведена упрощенная функциональная схема автономной системы электропитания ИСЗ, поясняющая работу по предлагаемому способу.In FIG. 1 shows a simplified functional diagram of an autonomous satellite power supply system, explaining the work of the proposed method.
Автономная система электропитания содержит солнечную батарею 1, подключенную к нагрузке 2 через преобразователь напряжения 3, аккумуляторную батарею 4, подключенную через зарядный преобразователь 5 к солнечной батарее 1, а через разрядный преобразователь 6 - к входу выходного фильтра преобразователя напряжения 3.The autonomous power supply system contains a
При этом нагрузка 2 в своем составе содержит бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию.At the same time,
Параллельно аккумуляторной батарее 4 подключено устройство контроля аккумуляторов 7 (в частности, напряжения аккумуляторов) аккумуляторной батареи, связанное входом с аккумуляторной батареей 4, а выходом - с нагрузкой 2 (с бортовой ЭВМ).In parallel with the
В цепи заряда-разряда аккумуляторной батареи установлен измерительный шунт 8.A
Аккумуляторная батарея состоит из последовательно соединенных аккумуляторов 4-1, параллельно которым подключены балансировочные резисторы 4-2 через замыкающиеся контакты 4-3 реле в блоке реле 4-4.The battery consists of series-connected batteries 4-1, in parallel with which balancing resistors 4-2 are connected through the closing contacts 4-3 of the relay in the relay block 4-4.
Зарядный преобразователь 5 состоит из регулирующего ключа 9, управляемого схемой управления 10, вольтодобавочного узла, выполненного на трансформаторе 15, транзисторах 16 и выпрямителя на диодах 17.The
Разрядный преобразователь 6 состоит из регулирующего ключа 11, управляемого схемой управления 12.Bit Converter 6 consists of a
Преобразователь напряжения 3 состоит из регулирующего ключа 13, управляемого схемой управления 14, входного фильтра-конденсатора 18 и выходного фильтра на диоде 19, дросселе 20 и конденсаторе 21.The
Схемы управления: 10 - зарядного преобразователя 5, 12 - разрядного преобразователя 6, и 14 - преобразователя напряжения 3, выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, входом подключенных к шинам стабилизируемого напряжения. Схема управления 10 зарядного преобразователя 5 дополнительно связана с измерительным шунтом 8 и нагрузкой 2, в качестве обратных связей по величине зарядного тока и напряжения нагрузки соответственно.Control schemes: 10 -
Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации аккумуляторная батарея 4 работает в основном в режиме хранения и периодических подзарядов от солнечной батареи 1 через зарядный преобразователь 5. Такой режим работы позволяет содержать ее в постоянной готовности для прохождения теневых участков орбиты или на случай потери ориентации солнечной батареи ИСЗ на Солнце.The device operates as follows. During operation, the
Питание нагрузки 2 осуществляется при этом от солнечной батареи 1 через преобразователь напряжения 3.
При прохождении теневых участков орбиты либо при нарушении ориентации нагрузка 2 питается от аккумуляторной батареи 4 через разрядный преобразователь 6.When passing shadow portions of the orbit or in violation of the orientation, the
Устройство контроля аккумуляторов 7 контролирует напряжение аккумуляторов и передает информацию об их состоянии в нагрузку 2 (бортовую ЭВМ), в которой реализуются следующие технологические операции:The
1. Обрабатываются данные по текущему значению напряжения аккумуляторов 4-1, оценивается разница в текущих напряжениях аккумуляторов относительно аккумулятора, имеющего наименьшее напряжение;1. Data on the current value of the voltage of the batteries 4-1 is processed, the difference in the current voltages of the batteries relative to the battery having the lowest voltage is estimated;
2. Максимальная разница текущих напряжений аккумуляторов используется для расчета текущей скорости разбаланса. Для расчета используются также данные предшествующего измерения текущих напряжений аккумуляторов и время между проведенными измерениями;2. The maximum difference in current battery voltage is used to calculate the current unbalance rate. For the calculation, the data of the previous measurement of the current voltage of the batteries and the time between the measurements are also used;
3. Исходя из допустимого максимального уровня разбаланса аккумуляторов по напряжению и текущей скорости разбаланса, рассчитывается время (максимальное) до необходимости проведения очередной балансировки аккумуляторов по напряжению.3. Based on the allowable maximum level of battery unbalance in voltage and current unbalance speed, the time (maximum) before the next battery balancing in voltage is calculated is calculated.
Это позволяет планировать проведение процесса балансировки аккумуляторов в графике эксплуатации ИСЗ, без ущерба для целевой работы ИСЗ, что упрощает процесс эксплуатации аккумуляторной батареи и ИСЗ в целом.This allows you to plan the process of balancing the batteries in the schedule of operation of the satellite, without compromising the target operation of the satellite, which simplifies the process of operating the battery and satellite as a whole.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания ИСЗ.Thus, the proposed method allows to simplify the method of operating a lithium-ion battery as part of an autonomous satellite power supply system.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147925A RU2638825C2 (en) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | Method for operation of lithium-ion accumulator battery as part of autonomous system of power supply of artifical earth satellite |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147925A RU2638825C2 (en) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | Method for operation of lithium-ion accumulator battery as part of autonomous system of power supply of artifical earth satellite |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015147925A RU2015147925A (en) | 2017-05-15 |
RU2638825C2 true RU2638825C2 (en) | 2017-12-18 |
Family
ID=58715271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015147925A RU2638825C2 (en) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | Method for operation of lithium-ion accumulator battery as part of autonomous system of power supply of artifical earth satellite |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2638825C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699051C1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-09-03 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of operating a lithium-ion accumulator battery in an autonomous power supply system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08185897A (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-16 | Yamaha Motor Co Ltd | Temperature control system for secondary battery |
WO2006075112A1 (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-20 | Pellenc (Societe Anonyme) | Method for the balanced charging of a lithium-ion or lithium-polymer battery |
RU2403656C1 (en) * | 2009-07-07 | 2010-11-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of using lithium-ion accumulator battery in artificial earth satellite |
RU2461101C1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system |
RU2554105C2 (en) * | 2013-03-26 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method to operate nickel-hydrogen accumulator batteries in power supply system of space vehicle operated in low earth orbit |
-
2015
- 2015-11-06 RU RU2015147925A patent/RU2638825C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08185897A (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-16 | Yamaha Motor Co Ltd | Temperature control system for secondary battery |
WO2006075112A1 (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-20 | Pellenc (Societe Anonyme) | Method for the balanced charging of a lithium-ion or lithium-polymer battery |
RU2403656C1 (en) * | 2009-07-07 | 2010-11-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of using lithium-ion accumulator battery in artificial earth satellite |
RU2461101C1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system |
RU2554105C2 (en) * | 2013-03-26 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method to operate nickel-hydrogen accumulator batteries in power supply system of space vehicle operated in low earth orbit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699051C1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-09-03 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of operating a lithium-ion accumulator battery in an autonomous power supply system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015147925A (en) | 2017-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2461102C1 (en) | Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system | |
KR102549135B1 (en) | How to charge or discharge an energy storage device | |
CN102460198B (en) | Battery control apparatus and battery control method | |
RU2399122C1 (en) | Method for operation of nickel-hydrogen accumulator batteries of spacecraft power supply system | |
RU2479894C2 (en) | METHOD TO CHARGE LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERY FROM n SERIALLY CONNECTED ACCUMULATORS WITH BALANCING RESISTORS CONNECTED TO THEM VIA SWITCHBOARDS | |
US9184600B2 (en) | Method for balancing the voltages of electrochemical cells connected in several parallel branches | |
US20140184236A1 (en) | Battery control apparatus and battery system | |
RU2411618C1 (en) | Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous system of power supply of artificial earth satellite | |
RU2337452C1 (en) | Method of load supply with direct current in composition of autonomous system of earth power supply and autonomous power supply system for its implementation | |
CN110970885A (en) | System and method for maintaining power supply | |
JP4485489B2 (en) | DC power supply system and test method thereof, and program for executing DC power supply system test method | |
RU2510105C2 (en) | Method to charge set of accumulator batteries within autonomous system of spacecraft power supply | |
RU2638825C2 (en) | Method for operation of lithium-ion accumulator battery as part of autonomous system of power supply of artifical earth satellite | |
RU2614514C2 (en) | METHOD OF CHARGING LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERY FROM n SERIALLY CONNECTED ACCUMULATORS | |
RU2464675C2 (en) | METHOD TO CHARGE SET OF "n" LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERIES WITHIN GEOSTATIONARY MAN-MADE EARTH SATELLITE | |
US20180131049A1 (en) | Apparatus and method for charging valve regulated lead acid batteries | |
RU2637815C2 (en) | Method of operation of lithium-ion storage battery as part of independent power supply system of artificial earth satellite | |
KR102025287B1 (en) | Control device and method for chare | |
RU2461101C1 (en) | Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system | |
RU2647128C2 (en) | Method of lithium-ion accumulator battery charge | |
RU2554105C2 (en) | Method to operate nickel-hydrogen accumulator batteries in power supply system of space vehicle operated in low earth orbit | |
RU2699051C1 (en) | Method of operating a lithium-ion accumulator battery in an autonomous power supply system | |
RU2449428C1 (en) | METHOD FOR CHARGING PACKAGE OF "n" LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERIES INCLUDED IN GEOSTATIONARY ARTIFICIAL EARTH SATELLITE | |
RU2401487C1 (en) | Operation of nickel-hydrogen storage battery on artificial earth satellite | |
RU2633533C2 (en) | Operating method of lithium-ion storage battery |