Аккумуляторная батарея космического аппарата



Аккумуляторная батарея космического аппарата
Аккумуляторная батарея космического аппарата
Аккумуляторная батарея космического аппарата
Аккумуляторная батарея космического аппарата
Аккумуляторная батарея космического аппарата
Аккумуляторная батарея космического аппарата

 


Владельцы патента RU 2549831:

Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" (RU)

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и последующей эксплуатации аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ) различных типов в автономных системах электроснабжения космических аппаратов (КА), в частности искусственных спутников земли (ИСЗ). Технический результат заключается в уменьшении расхождения отдельных аккумуляторов по емкости. Поставленная задача решается тем, что в аккумуляторной батарее космического аппарата, состоящей из n аккумуляторов, соединенных последовательно, и теплопередающих устройств типа «тепловая труба», в центральные области электродных блоков аккумуляторов встроена испарительная часть теплопередающих устройств, а конденсаторные части теплопередающих устройств находятся в тепловом контакте с корпусом аккумуляторов. Заявляемая конструкция аккумуляторной батареи космического аппарата позволяет снизить разницу температур внутри аккумулятора (так называемый «температурный градиент»), что ведет к уменьшению расхождения отдельных аккумуляторов по емкости. В результате увеличивается разрешенная безопасная глубина циклирования, что равнозначно уменьшению деградации удельной энергии батареи. 6 ил.

 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и последующей эксплуатации аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ) различных типов в автономных системах электроснабжения космических аппаратов (КА), в частности искусственных спутников земли (ИСЗ).

Известны аккумуляторные батареи, описанные в «Химические источники тока», авторы B.C. Багоцкий, A.M. Скундин, Москва: Энергоиздат, 1981 г.

Известны никель-водородные аккумуляторные батареи, описанные в "Металл-водородные электрические системы", авторы Б.И. Центер, Н.Ю. Лызлов, Ленинград "Химия" Ленинградское отделение, 1989 г.

Известны литий-ионные аккумуляторные батареи, описанные в «Аккумуляторы», автор Д.А. Хрусталев, Москва: Изумруд, 2003 г.

Известные материалы не содержат прогрессивных способов термостатирования с использованием теплопередающих устройств типа «тепловая труба».

Известно теплопередающее устройство «гипертеплопроводящая пластина» (см. патент RU 2408919), которое (устройство) представляет собой пористую структуру с микроканалами и является по сути плоской «тепловой трубой».

Недостатками известных решений является то, что обеспечивается тепловой режим только той посадочной поверхности, которая контактирует с устройством.

Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к заявленному по своей технической сущности является АБ (см. патент RU 2390885), принятая за прототип, которая состоит из n аккумуляторов, соединенных последовательно, установленных в отверстиях по количеству аккумуляторов теплопроводной плиты, выполненной в виде неэлектропроводных пластин и неэлектропроводного энергоемкого вещества между ними, оси аккумуляторов перпендикулярны поверхностям пластин, в которых аккумуляторы закреплены через мембраны так, что боковые цилиндрические поверхности электродных блоков аккумуляторов расположены напротив слоя неэлектропроводного энергоемкого вещества для обеспечения теплового контакта с внешними поверхностями корпусов аккумуляторов, которые находятся в тепловом электрическом контакте с электродами одной полярности электродных блоков. Через центральные области электродных блоков проходят испарительные концы тепловых труб, которые находятся в тепловом и электрическом контакте с электродами другой полярности электродных блоков. Электрически изолированные от корпусов аккумуляторов корпусы тепловых труб являются одновременно борнами.

К недостаткам прототипа следует отнести сложность конструкции АБ, необходимость наличия радиационного теплообменника и электрический контакт теплопередающего устройства с электродным блоком аккумулятора.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в уменьшении расхождения отдельных аккумуляторов по емкости.

Поставленная задача решается тем, что в аккумуляторной батарее космического аппарата, состоящей из n аккумуляторов, соединенных последовательно, и теплопередающих устройств типа «тепловая труба», в центральные области электродных блоков аккумуляторов встроена испарительная часть теплопередающих устройств, а конденсаторные части теплопередающих устройств находятся в тепловом контакте с корпусом аккумуляторов.

Физическая осуществимость обеспечивается такой тепловой схемой, при которой температуры электродных блоков всех аккумуляторов стабилизируются в окрестности энергетического максимума аккумуляторов, что достигается заявляемой конструкцией аккумуляторной батареи и осуществляется за счет испарительной зоны теплопередающего устройства, что обеспечивает постоянную оптимальную температуру при фазовых переходах «жидкое-газообразное-жидкое» в теплопередающем устройстве. Это достигается за счет того, что в аккумуляторной батарее, состоящей из n аккумуляторов, соединенных последовательно, через электродные блоки проходят испарительные зоны теплопередающих устройств, которые находятся в тепловом контакте с электродным блоком аккумуляторов. Корпусы теплопередающих устройств электрически изолированы от корпусов и электродных блоков аккумуляторов, а конденсаторные зоны теплопередающих устройств находятся в тепловом контакте с корпусом аккумуляторов.

Суть предлагаемого способа поясняется чертежами, где:

- фиг.1 - аккумуляторная батарея с цилиндрическими аккумуляторами;

- фиг.2 - аккумуляторная батарея с призматическими аккумуляторами;

- фиг.3 - цилиндрический аккумулятор с одним теплопередающим устройством, которое представляет собой трубку;

- фиг.4 - цилиндрический аккумулятор с четырьмя теплопередающими устройствами, которые представляют собой трубку и имеют по одной конденсаторной зоне;

- фиг.5 - цилиндрический аккумулятор с четырьмя теплопередающими устройствами, которые представляют собой трубку и имеют по две конденсаторные зоны;

- фиг.6 - призматический аккумулятор с двумя теплопередающими устройствами, которые представляют собой пластину.

Описываемая аккумуляторная батарея состоит из n цилиндрических (см. фиг.1) или призматических (фиг.2) аккумуляторов 1, соединенных последовательно. Через электродные блоки 2 проходят испарительные зоны 3 теплопередающих устройств 5, которые находятся в тепловом контакте с электродными блоками 2. Конденсаторные зоны 4 теплопередающих устройств 5 находятся в тепловом контакте с корпусами аккумуляторов 1. На фиг.3 показан цилиндрический аккумулятор с одним теплопередающим устройством, которое представляет собой трубку. На фиг.4 показан цилиндрический аккумулятор с четырьмя теплопередающим устройствами, которые представляют собой трубку и имеют по одной конденсаторной зоне. На фиг.5 показан цилиндрический аккумулятор с четырьмя теплопередающими устройствами, которые представляют собой трубку и имеют по две конденсаторные зоны. На фиг.6 показан призматический аккумулятор с двумя теплопередающими устройствами. При этом теплопередающие устройства представляет собой пластину.

По сравнению с аналогами заявляемая аккумуляторная батарея имеет то преимущество, что обладает более простой конструкцией, не требует радиационного теплообменника и не имеет электрического контакта теплопередающего устройства с электродным блоком аккумулятора.

Таким образом, заявляемая конструкция аккумуляторной батареи космического аппарата позволяет снизить разницу температур внутри аккумулятора (так называемый «температурный градиент»), что ведет к уменьшению расхождения отдельных аккумуляторов по емкости. В результате увеличивается разрешенная безопасная глубина циклирования, что равнозначно уменьшению деградации удельной энергии батареи.

Аккумуляторная батарея космического аппарата, состоящая из n аккумуляторов, соединенных последовательно, и теплопередающих устройств типа «тепловая труба», отличающаяся тем, что в центральные области электродных блоков аккумуляторов встроена испарительная часть теплопередающих устройств, а конденсаторные части теплопередающих устройств находятся в тепловом контакте с корпусом аккумуляторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аккумуляторной батарее, включающей в себя положительный электрод, который может поглощать и выделять литий, и жидкий электролит. При этом положительный электрод содержит активный материал положительного электрода, который работает при потенциале 4,5 В или выше по отношению к литию; и при этом жидкий электролит содержит фторированный простой эфир, представленный следующей формулой (1), и циклический сульфонат, представленный следующей формулой (2): (1).

Изобретение относится к регулированию температуры батареи гибридного транспортного средства. Способ регулирования температуры тяговой батареи гибридного транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем включает обеспечение первого контура регулирования температуры для двигателя внутреннего сгорания; обеспечение второго контура регулирования температуры для тяговой батареи; осуществление нагрева тяговой батареи нагревателем, установленным во втором контуре регулирования температуры последовательно с насосом, радиатором и тяговой батареей.

Устройство контроля плотности электролита аккумуляторной батареи относится к электротехнической промышленности, а именно к области измерения и контроля технологических параметров.

Изобретение относится к электрическим транспортным средствам. Технический результат - обеспечение возможности подогрева батареи.

Изобретение относится к аккумулятору транспортного средства. Аккумулятор транспортного средства содержит один аккумуляторный модуль, размещенный под панелью пола транспортного средства; другой аккумуляторный модуль, размещенный рядом с одним аккумуляторным модулем и имеющий высоту, превышающую высоту одного аккумуляторного модуля.

Изобретение относится к нагревательному модулю, эффективному при управлении температурой аккумуляторного модуля, изготовленного посредством пакетирования определенного числа аккумуляторных элементов.

Данное изобретение относится к энергетической системе, использующей двигатель-генератор или общую сеть с источником переменного тока. Технический результат заключается в повышении энергосбережения системы.

Изобретение относится к аккумуляторному блоку, сформированному из нескольких аккумуляторных оболочек, уложенных одна поверх другой. Техническим результатом является повышение эффективности обогрева аккумуляторного модуля.

Изобретение относится к литий-ионным аккумуляторным батареям. Технический результат - увеличение циклов заряд/разряд без усложнения конструкции батареи. Литий-ионная аккумуляторная батарея включает в себя: наружный покровный материал, который заполнен электролитом; токоотвод, который заключен в наружном покровном материале, сформирован с электродным слоем, содержащим активный материал, и электрически соединен с этим электродным слоем; изоляционный слой, который предусмотрен на токоотводе; и элемент с низким потенциалом, который предусмотрен на изоляционном слое, имеет меньший окислительно-восстановительный потенциал, чем активный материал электродного слоя, и обладает восстановительной способностью по отношению к активному материалу.5 н.и 9 з.п.

Изобретение относится к композиции неводного электролита, включающей: фоновый электролит; органический растворитель; и химическое соединение (а1), представленное общей формулой (1): причем в формуле (1) О представляет собой кислород, Y и Z независимо друг от друга представляют собой один вид элемента, выбранного из группы 14 расширенного варианта Периодической таблицы, т.е.

Изобретение относится к литий-несущему фосфату железа в форме микрометрических смешанных агрегатов нанометрических частиц, к электроду и элементу, образованным из них, к способу их производства, который характеризуется стадией наноразмола, на которой посредством микроковки образуются микрометрические смешанные агрегаты нанометрических частиц. Также изобретение относится к электродам и Li-ионному электрохимическому элементу. Использование настоящего изобретения позволяет производить электродные материалы, с которыми можно достигнуть практической плотности энергии больше чем 140 Вт ч/кг в литий-ионном элементе, из которого могут быть сформированы толстые электроды в промышленном масштабе. 6 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 6 пр.

Предлагаемый свинцово-кислотный аккумулятор относится к области электротехники, в частности к обратимым электрохимическим элементам (аккумуляторам). Технический результат - увеличение удельной электрической емкости. Сущность заявленного изобретения состоит в новой конструкции электродов, обеспечивающей улучшение удельной емкости по массе. Центральные части электродов (несущие и токоведущие керны) выполняются не из свинца, а из другого металла, более легкого, электропроводного и прочного, например из алюминия. Такие керны могут быть тонкими и выполняться из алюминиевой фольги. Активные вещества наносятся на поверхность несущих кернов в виде тонких слоев. С уменьшением толщины кернов и слоев активных веществ, при прежнем объеме аккумулятора, существенно возрастает площадь поверхности электродов, что обеспечивает улучшение условий протекания электрохимических реакций. Для исключения контакта электролита с металлом кернов последние покрываются дополнительным защитным электропроводящим слоем, например, из графита. Свинцово-кислотный аккумулятор с электродами предложенной конструкции приобретает вид тонкой многослойной ленты, которая для оптимизации габаритов всего устройства может быть свернута в спираль. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам получения электрической энергии и может быть использовано для создания морской электростанции по преобразованию потенциальной энергии ионов морской воды в энергию электрического тока, а также по созданию преобразователей энергии ионов плазмы в электрическую энергию. Технический результат - повышение эффективности способа получения электрической энергии использованием природной естественной ионизованной среды - морской воды как электролита. В способе получения электрической энергии, заключающемся в размещении двух электродов в ионизованной электрически нейтральной среде, в разделении свободных заряженных частиц ионизованной электрически нейтральной среды по знаку заряда, переносе зарядов заряженных частиц на электроды и пропускании электрического тока между электродами по внешней цепи нагрузки-потребителя энергии, разделение заряженных частиц осуществляется электрическим полем контактной разности потенциалов между поверхностями электродов, а перенос электрического заряда с заряженных частиц на электроды осуществляется нейтрализацией заряженных частиц на поверхностях электродов, достигаемой выбором материала отрицательного электрода с работой выхода электрона с поверхности еφ- больше энергии сродства S отрицательных частиц (еφ->S), а положительного электрода с работой выхода электрона с поверхности еφ+ меньше энергии ионизации eVi положительных ионов (eφ+<eVi). Предлагаемый способ по принципу действия не ограничивает ресурс зарядовой емкости. При использовании в качестве электролита морской воды можно энергию получать неограниченно. 1 ил.

Изобретение относится к композитному твердому электролиту на основе фаз, кристаллизующихся в системе Bi2O3-BaO-Fe2O3. При этом он содержит, мол.%: Bi2O3 - 67-79, BaO - 17-22, Fe2O3 - 2-16. Также изобретение относится к вариантам способа получения электролита. Указанные материалы имеют более высокие значения проводимости в области средних температур. 3 н.п. ф-лы, 1 табл., 9 ил.

Заявленное изобретение относится к устройству и способу изготовления аккумуляторной батареи, а именно к устройству, укладывающему электроды стопкой, и способу укладывания электродов стопкой. Предложенное устройство (110) поочередно укладывает стопкой пакетный положительный электрод (20) и отрицательный электрод (30), чтобы сформировать вырабатывающий энергию элемент. Устройство снабжено детектором (200) для обнаружения положения положительного электрода (24) в качестве первого электрода относительно пакетного электрода, который имеет разделитель (40)в форме оболочки, в которой предоставлен положительный электрод, и укладывающий стопкой узел (112), и (122) для укладывания стопкой положительного электрода (24) в качестве первого электрода на отрицательный электрод (30) в качестве второго электрода. Подающий положительный электрод стол (120) выполнен с возможностью корректировки положения электрода (20) на плоскости. Повышение точности расположения отрицательного и положительного электрода относительно разделителя (40) является техническим результатом изобретения. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 25 ил.

Активный материал положительного электрода для электрического устройства содержит первый активный материал и второй активный материал. Первый активный материал состоит из оксида переходного металла, представленного формулой (1): Li1,5[NiaCobMnc[Li]d]O3 …(1), где в формуле (1) a, b, c и d удовлетворяют соотношениям: 0<d<0,5; a+b+c+d=1,5; и 1,0<a+b+c<1,5. Второй активный материал состоит из оксида переходного металла шпинельного типа, представленного формулой (2) и имеющего кристаллическую структуру, относящуюся к пространственной группе Fd-3m: LiMa'Mn2-a'O4 …(2), где в формуле (2) M является по меньшей мере одним элементом-металлом с валентностью 2-4, и a' удовлетворяет соотношению: 0≤a'<2,0. Относительное содержание первого активного материала и второго активного материала удовлетворяет, в массовом отношении, соотношению, представленному выражением (3): 100:0<MA:MB<0:100…(3) (где в формуле (3) MA является массой первого активного материала, и MB является массой второго активного материала). Повышение эффективности заряда/разряда аккумуляторной батареи с таким материалом является техническим результатом изобретения. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 6 табл.

`Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля аккумуляторных батарей, включая высоковольтные батареи, установленные на космических аппаратах, при высоких требованиях к надежности, точности и массе. Технический результат - повышение надежности и точности контроля. Способ заключается в подаче сигналов с микроконтроллера (МК) на адресные входы коммутатора, поочередном подключении коммутатора к двум смежным выводам АЭ с контролем их напряжений, в котором после подключения коммутатора дополнительно формируется плавающая общая шина с напряжением смежного вывода контролируемых АЭ и измерительные шины, разности напряжений АЭ на шинах последовательно смещают в положительном, затем в отрицательном направлении относительно плавающей шины с использованием генератора тока, управляемого напряжением. В процессе контроля АБ проводится сквозная тарировка измерительного тракта и его стабилизация путем установки источника опорного напряжения (ИОН) в термостат, а при контроле АБ напряжения четных АЭ инвертируют. Устройство для осуществления способа содержит коммутатор, ИОН, МК, дешифратор с блоком гальванической развязки, дополнительные общую и измерительные шины, подключенные к двум устройствам смещения уровня сигнала, на основе ИОН и управляемого напряжением источника тока с применением высоковольтного транзистора. При этом в устройство введены ключи сквозной калибровки тракта, а ИОН установлен в термостат. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к фтор-проводящему твердому электролиту R1-yMyF3-y с тисонитовой структурой, содержащему фториды редкоземельного и щелочно-земельного металлов. Электролит характеризуется тем, что он имеет монокристаллическую форму и содержит трифторид RF3(R=La, Се, Pr, Nd) и дифторид MF2(М=Са, Sr, Ва), которые взяты при следующем соотношении: RF3 95-97 мол. % и MF2 3-5 мол. %, что обеспечивает достижение величины фтор-ионной проводимости до σ~5×10-4 Ом-1см-1 при 20°С. Также изобретение относится к способу получения электролита. Предлагаемый электролит не обладает пористостью, не имеет сниженной проводимости, присущей мелкокристаллическим порошкам, и имеет оптимизированный состав. 2 н.п. ф-лы, 6 пр., 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании аккумуляторных батарей из литий-ионных накопителей энергии для нужд транспорта и энергетики. Технический результат заявленного изобретения состоит в экономии затрат на аппаратуру температурной автоматики подогрева и совмещении процесса балансировки накопителей батареи с ее подогревом от выбранных накопителей, не допуская их переразрядки и нарушения балансировки. Сущность изобретения состоит в том, что функция нагрева в зимних условиях и терморегуляция батареи возложена на встроенную в батарею иерархическую электронную систему управления путем подключения нагревательных элементов батарейных модулей к ее изолированной энергообменной магистрали постоянного тока через электронные ключи, встроенные и управляемые от блоков управления модулями, связанными с установленными на накопители батареи блоками управления накопителями с температурными датчиками и выравнивающими устройствами. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к перезаряжаемому электрохимическому элементу аккумуляторной батареи, имеющему корпус, положительный электрод, отрицательный электрод и электролит, содержащий двуокись серы и электропроводящую соль активного металла элемента. Общее количество кислородсодержащих соединений в элементе, способных вступать в реакцию с двуокисью серы и восстанавливать двуокись серы, составляет не более 10 ммолей на ампер-час теоретической зарядной емкости элемента. Повышение циклических характеристик перезаряжаемого элемента является техническим результатом изобретения. 21 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.
Наверх