Система термостабилизации автономного источника электропитания

 

1. СИСТЕМА ТЕРМОСТАБИЛИЗА ЦИИ АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ , содержащая первичный исто ник энергии и аккумуляторную батарею , помещенную в термоизоляционны корпус, отличающаяся тем, что/ с целью расширения рабочего диапазона температур автономн источника .электропитания при умень шении расхода энергии, в него введ ны термореле нижнего и верхнего пр делов температур, элемент подогрева , съемная термоизоляционная крыш ка с электроприводом, состоящая из электромотора постоянного тока с редуктором, двухпозиционного дистанционного переключателя и двух концевых выключателейf вход первой обмотки дистанционного переключателя подключен к выходной клемме термореле нижнего предела температуры и элементу электроподогрева, выход первой обмотки дистанционного переключателя через первый блок-контакт подключен к минусовой клемме батареи, вход второй обмоткидистанционного переключателя подключен к выходной клемме термореле верхнего предела температуры, а выход второй обмотки через второй блок-контакт подключен к минусовой клемме батареи, входные клеммы обоих термореле подключены к плюсрвой клемме батареи, электромотор черезпереключающие контакты дистанционного переключателя соединен с плюсовой и минусовой клеммами батареи . 2. Система по п.1, о т л и ч а ю-, щ а я с я тем, что первичнйй источник энергии выполнен в виде ра диоизотопного термоэлектрического генератора ..

4 (19) (И) j

З(511 Н 01 М 10/50

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3437593/24- 07 (22) 17.05.82

;(46) 23.09.83. Бюл. Р 35

,(72) И.Д.Нестеров„С.Н.Бахтин, К.К,Хлебников и В.К.Туманов (53) 621.355.1(088.8) (56) 1. Патент Японии 9 53-26288, кл. Н 01 М 10/50, 1978.

2. Патент Франции Р 2397721, кл. Н 01 М 10/50, 1979 °

3. Патент Франции Р 2412958, кл. Н 01 М 10/50, 1979.

4. Патент США Р 4126734, кл. Н 01 М 10/50, 1978. (54)(57) 1. СИСТЕМА ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ ABTOHOMHOI Î ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая первичный источ-. ник энергии и аккумуляторную батарею, помещенную в термоизоляционный корпус, о т л и ч а ю щ а я с.я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона температур автономного источника .электропитания при уменьшении расхода энергии, в него введе-. ны термореле нижнего и верхнего пределов температур, элемент подогрева, съемная термоизоляционная крышка с электроприводом,. состоящая из электромотора постоянного тока с редуктором, двухпозиционного дистанционного переключателя и двух концевых выключателей, вход первой обмотки дистанционного переключателя подключен к выходной клемме термореле нижнего предела температуры и элементу электроподогрева, выход первой обмотки дистанционного переключателя через первый блок-контакт подключен.к минусовой клемме батареи, вход второй обмотки дистанционного переключателя подключен к выходной клемме термореле верхнего предела температуры, а выход второй обмотки через второй блок-контакт подключен к минусовой клемме батареи, вход-19 ные клеммы обоих термореле подключены к плюсовой клемме батареи, электромотор через переключающие контакты . дистанционного переключателя соединен с плюсовой и минусовой клеммами батареи. B

2. Система по п.1, о т л и ч а ю-. щ а я с я тем, что первичний источ-. ник энергии выполнен в виде раАиоизотопного. термоэлектрического гене" ратора.

1043769

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных, источниках элек тропитания,. содержащих термоэлектрический генератор,.и накопитель электропита ния. Примером термоэлектрического. . генератора может служить радиоизо- топный термоэлектричеСкий генератор (РИТЭГ), примером накопителя ,электроэнергии -" аккумулятор.

Р . устройства, включающие аккумуля торную батарею с системой з,ащиты от перезаряда и переразряда и РИТЭГ, способные:отдавать в импульсе мощность, превышающую номинальную мощность РИТЭГ, используются для элект ропитания работающих автоматически без постоянного набяюдения .с эпизо дическим обслуживанием радио- и све .товых.маяков в удаленных, и труднодоступных районах.При этом аккуму:ляторные батареи должны устанавли-, ваться в.отапливаемых помещениях или должны быть. способны работать" при температуре. окружающей .среды от -50 до +50ОС.

Выпускаемые промышленностью аккумуляторы, не требующие обслуживания, например герметизированные никель-кадмиевые типа HKI 110 СА, могут длительное время работать лишь в условиях положительных температур, не превышающих однако 50 С.

Для обеспечения работоспособности аккумуляторов при .отрицательных .температурах внешней среды их .размещают в помещениях совместно с

РИТЭГом,.от которогО они. и подогреваются.

Недостатком такого подогрева акку муляторов является необходимость постройки специального помещения, тогда как РИТЭГ не нуждается в таком помещении.

Известны также способы подогрева аккумулято ров (1) — f3) .

Недостатком перечисленных устройств является потребление ими дополнительной электроэнергии, что при компенсировании с термоэлектрическим преобразователем, характеризующимся дефицитом выходной мощности, со-, вершенно недопустимо.

Наиболее близким к изобретению является устройство термостабилизаци аккумуляторных батарей, предназначенное для поддержания температуры аккумуляторной батареи выше темпе.ратуры окружающего воздуха, путем сохранения тепла, вырабатываемого при работе батареи. Устройство содержит термоизоляционный корпус, внутри которого располагается батарея, в корпусе имеется канал, связывающий внутреннев пространствО корпуса с, внешней средой, который может быть подключен к вентилятору автомобильного двигателя. С каналом связано запорное устройство, которое имеет дна. фиксированных положения, соот.ветствующих открытому и. закрытому состояниям канала. Запорное устройство может быть подключено к устрой-. ству вакуумной откачки, например к обьему разрежения автомобильного двигателя внутренного сгорания,, под воздействием которого оно принимает одно из двух возможных по 10 ложений. При неработающем автомобильном двигателе запорные устройст-. во перекрывают каналы, в результате чего выделяемое аккумулятором тепло сохраняется внутри теплоизоляционного корпуса, чем обеспечивается превышение .температуры аккумулятора над температурой окружающего .воз- духа .

При работающем автомобильном двигателе за счет разрежения, возникаю-. .щего в канале всасывания, запорное.: устройство открывает .канал, через который вентилятором автомобильного двигателя прогоняется теплый воздух, чем обеспечивается принудительный обогрев. аккумулятора f4) .. Однако цри положительной температуре окружающего .воздуха, близкой к предельно допустимой для аккумулято-. ров, требуется обдув их нагретым воз .З0 духом, на что расходуется дополнительная энергия,. Наличие -в термоизо-. ляционном корпусе канала с запорным устройством, соединяющего внутрен.— нюю полость термоизоляционного кор, 35 пуса с внешней средой; ухудшает .термоизоляционные свойства корпуса, в результате .чего выделяемого аккумулятором тепла от его.саморазогрева оказывается недостаточно для обес-, 40 печения положительной температуры .аккумуляторов при достаточйо низкой температуре окружающего воздуха, например -50 С.

Целью изобретения является расши45 рение рабочего диапазона температур автономного источника электропитания при уменьшении затрат энергии.

Цель достигается тем, что в систему термостабилизации автономного источника..электроэнергий, содержащую первичный источник энергии и аккуи муляторную батарею, помещенную в термоизоляционный корпус, введены термореле нижнего и верхнего пределов температур., элемент подогрева, съемная термоизоляционная крышка с электроприводом, состоящим иэ. электромотора постояйного тока с редуктором, двухпозиционного дистанцион60 ного переключателя. и двух концевых выключателей, вход первой обмотки дистанционного переключателя подключен к выходной клемме термореле нижнего предела температуры и элементу электрообогрева, другой клем1043769 мой подсоединенного к минусовой -клем . Устройство работает следующим обме батареи, выход первой обмотки . разом. дистанционного переключателя через, В условиях отрицательных темперапервый блок-контакт подключен к ми- тур окружающей среды при первичном нусовой клемме батареи., вход второй„ -включении. крышка 3 закрыта темпе5

/ обмотки дистанционного переключа- ратура внутри корпуса отрицательна,, теля подключен к выходной клемме контакт тремореле 5 замкнут, кон-. термореле верхнего предела темпера- такт термореле 6 разомкнут., контуры, а выход второй обмотки через . такты 9.2,. 9.3 и 9.5 замкнуты,а кон- второй блок-KoHTakz подключен к мину- такты .9.1, 9.4, 9.6 разомкнуты. Kîí; совой клемме батареи, входные йлем-. : ® севой .выключатель 11 разомкнут а мы обоих термореле подключены к . выключатель 10 замкнут. К выходу плюсовой клемме батареи, электромо- РИТЭГ подключен элемент 7 подогретор.через переКлючающие контактЫ . ва. От тепла, выделяемого .этим эледистанционного переключателя соеди- ментом, температура внутри корпуса нен с плюсовой и минусовой клеммами . 15 .повышается. При достижении полобатареи. .- . ., : жительных значений, этой темпдра-

Ф

При,этом первичный. источник энер- туры термореле 5 срабатывает и отгии выполнен в виде радиоизотоп- ключает электрообогрев. От самораного термоэлектрического генератора. зогрева батареи температура. внутНа фиг.1 изображена конструктив- 2ц Ри корпуса также повышается, причем ная схема предлагаемого устройства; . . до тех пор, пока не установится ба. — . на фиг.2 — электрическая схема уст- .ланс между теплом, выделяемым бата- ройства . . . Реей, и теплом, излучаемым корпусом Устройство((фиг.1) включаете в .се-. во внешнюю среду. С повышением тембя .термоизоляционный .корпус 1, внут- 25 пературы внешней среды .внутри корРи которого расположена батарея.,2, пусФ температура также повышается, термоизоляционную крышку 3, связан- . При достижении Этсй тЕмпературОй ную с электромеханическим приводом 4, заданного предельного значения сра-. термореле 5. и 6 соответственно ниж-- 6атывает термореле 6 и подается нанего и верхнего предела температуры пряжение на вход 14 обмотки ДП 9 -ЗО расположенные внутри корпуса, и эле- При срабатывании ДП 9 замыкаются мент .7 подогрева, расположенный.там контакты 9.4,-" 9.6 и 9.1 и размыкаютже. ся контакты 9.3, 9.5 и 9.2. Через

Электромеханический привод 4 со- . контакты 9.4,-9.6 и концевой выклюдержит электромотор 8 постоянного чатель 10 подаетсЯ МапРЯжение на тока с редуктором-, дистанционный . З5 электромотоР котоРый .через Редуктор переключатель (ДП)8,представляющий- открывает крышку коРпУса 3 до тех собой двухпозиционное двухобмоточ- пор пока не Разомкнется кон евой ное реле с механической фиксацией . -выключатель 10. В начале движения положения контактов, и концевые вц- крышки концевой выключатель 11.заключатели 10 и 11. B качестве дП . 40 мыкается. При открытой крышке корпу,может быть использовано реле серии . са обеспечивается естественное кон- „

ДП-1 .ТУ 16-526.455-79. векционное,охлаждение батареи.

В од 12 первой обмотки ДП 9 под- В случае понижения температуры ключен к выходной клемме терморе- .. окружающей среды температура внут ле 8 и элементу 7 подогрева, выход,4 Ри корпуса также понижается, при

13 через блок-контакт. 9.1 †.к мииусо- этом контакты термореле 6 размыка- ° вой клемме батареи 2. Вход 14 второй. . ются. Когда температура достигает обмотки ДН 9 подключен к.выходной . 0 С, срабатывает термореле 5, через клемме термореле б, а выход 15 ерез . контакты которого, а также контакт блок-контакт 9.2 — к минусовой клем- 50 9.1, подается напряжение на обмотку ме батареи 2. Входы термореле 5 .и б дП .9, в результате чего контакты подключены к плюсовой клемме бата- . 9.3, 9.5 и 9.2 замыкаются, а конреи 2. В качестве термореле может . - такты. 9.1, 9.4 и 9.6 размыкаются. .быть использовано реле .температуры, .Через контакты 9,3, 9.5 и концевой серии РТПБ1 5610.457.000 ту. - . выключатель 11 подается напряжение

I, Вход 16 электромотора 8 через на электРомОтоР 8,.котоРый чеРез контакт 9.3(9.4) и концевой - . .редуктор закрывает крышку корпуса. чтитель . 1(10) соединен с и .,В начале движениЯ кРышки концевой (минусовой) кле, батареи 2 в„,д .ы" Йчатель 10 за"аетсЯ. Злек

17 мотора 8 через .контакт 9.5(9.6) - g) мотор вРащаетсЯ до тех поР,,пока с минусовой (плюсовой) клеммой бат а р е и 2 ц е в о и в ы к л ю ч а т е л ь 1 1 н е Р а з о м н е т с и

К батарее 2 подключен термоэлект- .Одновременно с подачей напрярический преобразователь со схе- . жения- на вход 12 ДП9 через контакмой 12 защиты. ты термореле 5 подается напряже1043769.ние на элемент 7 подогрева, чем обеспечивается положительная тем-! пература внутри корпуса при понижении температуры окружающего воздуха до предельно допустимого значения (-50 C) .

"Таким образом, положительная тем.пература батареи, а следовательно, и ее работоспособность при отрицательных температурах наружного воздуха обеспечиваются термоизоляцией и самонагревом батареи, а также до.полнительным ее электрообогревом.

При положительной температуре окружающего воздуха защита батареи от перегрева за счет саморазогрева 15 обеспечивается автоматическим открыванием крышки и естественным конвекционным охлаждением.

При этом расход энергии на элект роподогрев аккумуляторов компенси- 2П руется повышением выходной мощности электротермопреобраэователя РИТЭГ с понижением температуры окружающего воздуха, в результате чего выходная мощность установки (накопитель соН .местно с РИТЭГом) на согласованной нагрузке в широких пределах изменения .температур остается примерно постоянной, что достаточно для эффективной работы радиомаячных систем.3р

Так, например, выходная мощность

РИТЭГ типа Г-90-SO/24 при изменении температуры окружающего воздуха от

+40 до -50 С возрастает. линейно прис мерно от 65 до 74 Вт соответственно.

В известном устройстве положитель ная температура батареи при отрицательных температурах окружающего воздуха достигается термоизоляционным корпусом, самопрогреном аккумуляторов и дополнительным обдувом их 40 прогретым воздухом, а в условиях положительных температур окружающего воздуха допустимая температура батарей обеспечивается дополнительным обдувом. 45

В предлагаемом устройстве положительная температура .аккумуляторов. в условиях отрицательных температур окружающей среды достигается термо-. изоляционным корпусом, самопрогревом аккумуляторов и дополнительным электрообогревом за счет повышенной отдачи мощности термообразователей.

В условиях положительных температур . окружающего воздуха допустимая положительная температура аккумуляторов обеспечивается их конвекционным охлаждением при автоматически открываемой крышке термоизоляционного корпуса. При этом на охлаждение аккумуляторов в отличие от известного устройства энергияне затрачивается. Затратами электроэнергии на открывание крышки можно пренебречь ввиду малой мощности электропривода и кратковременности процесса открывания крышки..

В предлагаемом устройстве расширение диапазона рабочих температур автономного источника электройитания происходит за счет конвекционного охлаждения аккумуляторов в условиях положительных температур окружающего воздуха без затраты на это дополнительной энергии.

При отрицательных температурах окружающей среды в предлагаемом уст- ройстве дополнительный обогрев аккумуляторов происходит путем утилизации дополнительной энергии, отдаваемой термопреобразователем. Однако в . предлагаемом устройстве термоизолядионные свойства корпуса выше, чем в известном, в результате чего положительную температуру аккумуляторов можно получить при меньших затратах энергии, а следовательно, обеспечить работоспособность устройства при более низких температурах окружающего воздуха. !

1043769

Составитель И.Найдина

Редактор Н.Лазаренко Техред.И.Тепер Корректор С.Шекмар

Заказ 735О/58 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений и открйтий

113035, Москва, Ж-35,. Раувк;кая наб., д.. 4/5

Филиал ППП. "Патент", г. УжГород, ул. Проектная, 4 .