PL229845B1 - Modułowa bateria akumulatorów - Google Patents

Abstract

Modułowa bateria akumulatorów (1) składa się z układu kontroli baterii BMS (2), styczników (6), akumulatora dodatkowego (4) i czujnika uderzeniowego (5). Zabezpieczana bateria akumulatorów (1) jest podzielona na moduły (3), które są ze sobą połączone szeregowo stycznikami (6) normalnie otwartymi. Uzwojenia (6.1) sterujące styczników (6) są połączone w szereg z czujnikiem (5) uderzeniowym i są zasilane, poprzez BMS (2) z akumulatora (4) dodatkowego. Uzwojenia sterujące (6.1) styczników (6) są połączone w szereg bądź równolegle. Końcówki (5.1) przyłączeniowe czujnika (5) uderzeniowego są przymocowane do obudowy modułowej baterii (1).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest modułowa bateria akumulatorów zbudowanych z cel cylindrycznych, pryzmatycznych lub innych wykorzystywanych w napędach pojazdów elektrycznych lub w innych urządzeniach zasilanych z akumulatorów, których napięcie na zaciskach głównych przekracza poziom napięcia bezpiecznego.

Współczesne napędy pojazdów elektrycznych wymagają napędów dużej mocy sięgającej nawet 200 kW. Wymaga to stosowania baterii akumulatorów o dużej pojemności i wysokim napięciu. Stosowane są baterie litowo-jonowe, litowo-polimerowe bądź inne. Aby ograniczyć straty energii elektrycznej na przewodach i przekształtnikach energoelektronicznych, bateria akumulatorów ma możliwie wysokie napięcie. W bateriach akumulatorowych stosownych w pojazdach elektrycznych wartość znamionowa napięcia może mieć nawet kilkaset woltów. W sytuacjach awaryjnych pojazdu, np. po kolizji drogowej, napięcie baterii stwarza zagrożenie porażenia prądem elektrycznym pasażerów i osób udzielających pomocy poszkodowanym. Szybkie rozładowanie zgromadzonej w baterii akumulatorów energii nie jest możliwe, dlatego konstrukcja takiej baterii powinna zapewniać bezpieczeństwo obsługi nawet w sytuacji uszkodzenia obudowy lub innych sytuacjach awaryjnych, w których istnieje niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym. Znany jest układ kontroli baterii akumulatorów BMS (Battery Menagement System), który kontroluje parametry eksploatacyjne baterii. BMS obejmuje zabezpieczenia: nadprądowe, podnapięciowe, nadnapięciowe, termiczne, lecz BMS nie zapewnia ochrony przeciwporażeniowej wysokim napięciem baterii w sytuacjach awaryjnych np. po uszkodzeniu obudowy akumulatora w czasie wypadku.

Znane jest także z patentu CN 102005735 A rozwiązanie baterii akumulatorowej o dużym napięciu złożonej z pojedynczych n modułów połączonych szeregowo stycznikami. Uzwojenia sterujące styczników są sterowane każde indywidualnie z układu BMU (Battery Management Unit). W rozwiązaniu tym, zarówno wyłączenie styczników jak i ich załączenie, wymaga zasilania napięciem układu BMU. Duża liczba elementów, indywidualne sterowanie styczników i źródło zasilania układu BMU, stwarzają możliwości nie zawsze poprawnego działania w sytuacji awaryjnej pojazdu.

Modułowa bateria akumulatorów składa się z układu kontroli baterii BMS, styczników, akumulatora dodatkowego i czujnika uderzeniowego, przy czym bateria akumulatorów jest podzielona na moduły, które są ze sobą połączone szeregowo stycznikami normalnie otwartymi. Według wynalazku modułowa bateria charakteryzuje się tym, że uzwojenia sterujące styczników są połączone w szereg z czujnikiem uderzeniowym i są zasilane, poprzez BMS z akumulatora dodatkowego. Uzwojenia sterujące styczników są połączone w szereg bądź równolegle. Końcówki przyłączeniowe czujnika uderzeniowego są przymocowane do obudowy zabezpieczanej baterii.

Przedmiot wynalazku jest zilustrowany na rysunkach na których: fig. 1 pokazuje schemat elektryczny z uzwojeniem sterującym styczników połączonym w szereg, a fig. 2 z uzwojeniem sterującym styczników połączonych równolegle. Modułowa bateria akumulatorów 1 standardowo ma obudowę wykonaną z materiału dielektrycznego i jest wyposażona w stycznik główny 7. Modułowa bateria akumulatorów 1 jest podzielona na moduły 3 o napięciu bezpiecznym np. 48 V, a maksimum 60 V. Napięcie o wartości 60 V jest wartością maksymalną napięcia stałego, które uważane jest jako bezpieczne napięcie dotykowe nawet podczas opadów deszczu. Wszystkie moduły 3 są ze sobą połączone szeregowo stycznikami 6 normalnie otwartymi. W rozwiązaniu według wynalazku uzwojenia sterujące 6.1 styczników 6 są połączone szeregowo z czujnikiem uderzeniowym 5 i są zasilane, poprzez układ kontroli baterii BMS 2, z akumulatora dodatkowego 4. Uzwojenia sterujące 6.1 styczników 6 są połączone z sobą w szereg, jak na rysunku fig. 1, bądź równolegle, jak na rysunku fig. 2. Końcówki przyłączeniowe 5.1 czujnika uderzeniowego 5 są przymocowane do obudowy zabezpieczanej baterii 1.

Układ kontroli baterii BMS zarządza załączaniem i wyłączaniem stycznika głównego 7, poprzez uzwojenie sterujące stycznika głównego 7.1 oraz styczników 6 modułowych. Załączanie odbywa się sekwencyjnie, najpierw są załączane styczniki 6, a następnie stycznik główny 7. Wyłączanie jest równoczesne stycznika głównego 7 i styczników 6 modułowych. Odłączenie akumulatora dodatkowego 4 spowoduje natychmiastowe wyłączenie stycznika głównego 7 i styczników 6 modułowych, a tym samym napięcie na poszczególnych modułach baterii 3 nie przekroczy napięcia bezpiecznego. W przypadku kolizji drogowej pojazdu i zadziałania czujnika 5 uderzeniowego prąd w obwodzie uzwojeń 6.1 sterujących zostaje wyłączony i styczniki 6 rozłączają baterie akumulatorów 1 na pojedyncze moduły 3.

Claims (1)

1. Modułowa bateria akumulatorów składająca się z układu kontroli baterii BMS, styczników, akumulatora dodatkowego i czujnika uderzeniowego, przy czym bateria akumulatorów jest podzielona na moduły połączone szeregowo stycznikami normalnie otwartymi, znamienna tym, że uzwojenia sterujące (6.1) styczników (6) są włączone w szereg z czujnikiem uderzeniowym (5) i są zasilane, poprzez BMS (2) z akumulatora dodatkowego (4).

   Modułowa bateria według zastrz. 1, znamienna tym, że uzwojenia sterujące (6.1) styczników (6) są połączone w szereg.

   Modułowa bateria według zastrz. 1, znamienna tym, że uzwojenia sterujące (6.1) styczników (6) są połączone równolegle.

   Modułowa bateria według zastrz. 1, znamienne tym, że końcówki (5.1) przyłączeniowe czujnika uderzeniowego (5) są przymocowane do obudowy zabezpieczanej baterii (1).