Аккумуляторная батарея

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении аккумуляторных батарей, в частности батарей на основе литий-ионных аккумуляторов для космических аппаратов. Предложенная батарея состоит из нескольких пар последовательно включенных аккумуляторов, имеющих одноразовый встроенный элемент токовой защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора, электрически соединенных по параллельно-последовательной схеме. В качестве дополнительной защиты от возгораний из-за токовых перегрузок в цепи пары, последовательно включенных аккумуляторов, используется плавкая вставка, которая располагается между ними. При использовании цилиндрических аккумуляторов последние размещены между двумя пластинами-держателями, установленными на плите-основании вертикально и параллельно друг другу, для чего имеются сквозные отверстия для установки и закрепления аккумуляторов. С одной из внешних сторон пластин-держателей размещены токосборные шины, соединяющие аккумуляторы параллельно и параллельно-последовательно, с другой внешней стороны размещены токопроводящие перемычки, соединяющие аккумуляторы последовательно, которые выполняют функцию плавких вставок. Повышение безопасности работы и устойчивости аккумуляторных батарей к деградации характеристик аккумуляторов является техническим результатом изобретения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции литий-ионной аккумуляторной батареи (АБ).

Известна литий-ионная аккумуляторная батарея, содержащая аккумуляторы, соединенные по последовательно-параллельной схеме. Для защиты батареи от различного типа отказов аккумуляторов в последних имеется одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий их внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора [https://batteryworkshop.msfc.nasa.gov/presentations/27_LEO_Life_Test_ABSL_Sony_18650_GDudley.pdf]

Недостатком известной батареи является относительно низкая устойчивость к деградации параметров аккумуляторов (снижению емкости, повышению токов саморазряда и др.), так как при деградации одного аккумулятора снижается емкость или полностью выводится из работы вся цепочка из последовательно подключенных аккумуляторов.

Задачей настоящего изобретения является повышение безопасности работы и устойчивости аккумуляторной батареи к деградации характеристик аккумуляторов, имеющих одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий их внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора.

Указанных технический результат достигается тем, что:

Батарея на базе аккумуляторов, каждый из которых имеет одноразовый встроенный элемент токовой защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора, состоит из нескольких пар последовательно включенных аккумуляторов, электрически соединенных по параллельно-последовательной схеме.

В батарее в цепи пары последовательно включенных аккумуляторов имеется плавкая вставка, защищающая ее от токовых перегрузок.

Плавкая вставка расположена между последовательно включенными аккумуляторами.

В батарее аккумуляторы имеют цилиндрический корпус и размещены в одном или нескольких соединенных электрически параллельно или последовательно аккумуляторных блоках, каждый из которых имеет установленные на общей плите-основании вертикально и параллельно друг другу две пластины-держателя, имеющие сквозные цилиндрические отверстия, между которыми установлены и закреплены в отверстиях аккумуляторы, при этом с одной из внешних сторон пластин-держателей размещены токосборные шины, соединяющие аккумуляторы параллельно и параллельно-последовательно, с другой внешней стороны размещены токопроводящие перемычки, соединяющие аккумуляторы последовательно.

Аккумуляторы установлены в отверстиях пластин-держателей с гарантированным зазором.

В батарее соединение аккумуляторов с токосборными шинами и токопроводящими перемычками производится с использованием сварки.

Пример выполнения батареи.

Батарея состоит из 128 цилиндрических аккумуляторов 1, имеющих одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий внутреннюю электрическую цепь при повышении его внутреннего давления (фиг. 1). Батарея разделена на два электрически соединенных параллельно аккумуляторных блока 2 и 3 по 64 аккумулятора в каждом. В каждом блоке аккумуляторы 1 сначала соединяются парами с помощью плавкой вставки 4 последовательно, а затем пары подключаются по параллельно-последовательной схеме.

Конструкция батареи приведена на фиг. 2. Батарея включает плиту-основание 5, на котором установлены два унифицированных по конструкции аккумуляторных блока 2 и 3. Каждый аккумуляторный блок состоит из выполненных из алюминиевого сплава двух параллельных друг другу оксидированных пластин-держателей 6 и 7, имеющих сквозные цилиндрические отверстия 8, в которые установлены с гарантированным зазором и закреплены с помощью клея аккумуляторы 1.

С внешней стороны пластин-держателей 6 размещены токопроводящие перемычки, выполняющие в батарее функции плавкой вставки 4 и соединяющие пары аккумуляторов 1 последовательно. Токопроводящие перемычки 4 выполнены из калиброванной по длине и диаметру проволоки.

С внешней стороны пластин-держателей 7 размещены токосборные шины (+) 9 и (-) 10, соединяющие пары аккумуляторов 1 параллельно, а также токосборные шины 11, соединяющие пары аккумуляторов 1 параллельно-последовательно. Соединение аккумуляторов 1 с токосборными шинами 9 и 10 и токопроводящими перемычками 11 производится с использованием сварки.

Токосборные шины (+) 9 и (-) 10 аккумуляторных модулей 2 и 3 соединены между собой и выведены электрическими жгутами на электрический соединитель (на фиг. 1 и фиг. 2 условно не показаны).

Все перечисленные выше признаки непосредственно влияют на достижение указанного технического результата посредством предложенной схемы соединения аккумуляторов. Параллельно-последовательное соединение нескольких пар последовательно включенных аккумуляторов является существенным признаком с альтернативными элементами, направленными на достижение технического результата изобретения.

Лабораторные исследования, инженерные расчеты и сравнения с известными техническими решениями в данной области техники показали, что конструкция заявленного изобретения превосходит известные аналоги по таким параметрам, как: безопасность работы, устойчивость к деградации основных характеристик аккумуляторов (емкости, напряжения, допустимой глубины разряда, срока службы, допустимого тока заряда и разряда).

1. Батарея, состоящая из аккумуляторов, каждый из которых имеет одноразовый встроенный элемент токовой защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора, отличающаяся тем, что состоит из нескольких пар последовательно включенных аккумуляторов, электрически соединенных по параллельно-последовательной схеме.

2. Батарея по п. 1, отличающаяся тем, что в цепи пары последовательно включенных аккумуляторов имеется плавкая вставка, защищающая ее от токовых перегрузок.

3. Батарея по п. 2, отличающаяся тем, что плавкая вставка расположена между последовательно включенными аккумуляторами.

4. Батарея по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что аккумуляторы имеют цилиндрический корпус и размещены в одном или нескольких соединенных электрически параллельно или последовательно аккумуляторных блоках, каждый из которых имеет установленные на общей плите-основании вертикально и параллельно друг другу две пластины-держателя со сквозными цилиндрическими отверстиями, между которыми установлены и закреплены в отверстиях аккумуляторы, при этом с одной из внешних сторон пластин-держателей размещены токосборные шины, соединяющие аккумуляторы параллельно и параллельно-последовательно, с другой внешней стороны размещены токопроводящие перемычки, соединяющие аккумуляторы последовательно.

5. Батарея по п. 4, отличающаяся тем, что пластины-держатели выполнены из алюминиевого или магниевого сплава, а аккумуляторы установлены в отверстиях с гарантированным зазором.

6. Батарея по любому из пп. 4, 5, отличающаяся тем, что соединение аккумуляторов с токосборными шинами и токопроводящими перемычками производится с использованием сварки.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение зарядки мобильного устройства сильным током с уменьшением его тепловых потерь.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) в автономных системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), функционирующих на низкой околоземной орбите.

Изобретение относится к способу и системе управления электрическим током (ЕСМ) в по меньшей мере одном электролизере, имеющем по меньшей мере два электрода, находящихся в контакте с электролитической средой, множество сенсорных средств для измерения тока, проходящего через один или более электродов, при этом указанные сенсорные средства расположены внутри по меньшей мере одной панели ЕСМ, установленной в одном или более работающих электролизерах.

Использование – в области электротехники. Технический результат - повышение прочности, влагозащищенности и надежности работы конструкции, упрощение процесса эксплуатации, уменьшение габаритов устройства.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение управления питанием, которое подается через множество батарей, имеющих различную плотность энергии и соединенных друг с другом для управления работой приводного тела.

Использование – в области электротехники. Технический результат – оптимизация ограничения зарядки/разрядки аккумуляторной батареи в низкотемпературном состоянии.

Использование – в области электротехники. Технический результат – предотвращение деградации аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автотранспортных средствах на электрической тяге. Техническим результатом является повышение энергетического КПД зарядных систем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для ускоренного заряда никель-кадмиевых батарей, формирования и восстановления их емкости при вводе в эксплуатацию, техническом обслуживании, регламентных работах.

Изобретение относится к электротехнике. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи состоит из источника питания, ключа, стабилизатора напряжения, стабилизатора тока, управляющего устройства, клемм для подключения аккумуляторной батареи, измерительных преобразователей тока и напряжения, задатчика напряжения и задатчика тока.

Изобретение относится к области электротехники и биомедицины и может быть использовано при изготовлении биосовместимых элементов питания, которые могут эффективно удерживать химический состав батареи, при этом конструктивное выполнение элемента питания позволяет осуществлять внутренний контроль количества элементов питания.

Изобретение относится к области медицины и электротехники и может быть использовано, в частности, в офтальмологическом линзовом устройстве, в котором аккумуляторный элемент питания соответствует внутреннему доступному объему слоистой аккумуляторной структуры.
Использование: в области электротехники при проектировании и создании систем электропитания автоматических космических аппаратов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности системы электропитания космического аппарата (КА).

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к способу и устройству для контроля работы аккумуляторной батареи и выявления по меньшей мере одного отклонения от нормы в аккумуляторной батарее посредством использования сравнительного сигнала.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к аккумуляторной системе и транспортному средству с указанной системой, преимущественно, с перезаряжаемыми аккумуляторами на литиевой основе.

Использование: в области электротехники. Техническим результатом является повышение эффективности использования литий-ионной аккумуляторной батареи при длительной ее эксплуатации.

Изобретение относится к вторичной батарее и, в частности, к вторичной батарее с устройством защиты от перегрузки. Техническим результатом изобретения является обеспечение хороших характеристик теплорассеяния и эффективность зарядки во время процесса зарядки, что существенно уменьшает возможность высокотемпературного взрыва.

Изобретение относится к конструкции для сброса давления для установленного в транспортном средстве комплекта аккумуляторных батарей. Для выпуска внутренних газов наружу посредством разделимого отверстия слабо соединенной части, когда внутреннее давление отделения кожуха повышено вследствие образования газов в установленном в транспортном средстве комплекте аккумуляторных батарей, в котором аккумуляторный модуль размещается в нижней раме комплекта аккумуляторных батарей, верхняя крышка комплекта аккумуляторных батарей надежно соединена с нижней рамой комплекта аккумуляторных батарей через сильный адгезивный герметизирующий элемент и слабый адгезивный герметизирующий элемент, проходящие непрерывно по всему периметру соответствующих наружных периферийных краевых участков.

Изобретение относится к аккумуляторному модулю, в частности к аккумуляторному модулю для электромобиля, имеющему функции крепления и защиты от взлома. Техническим результатом является повышение эффективности защиты от взлома, минимизация вероятности вибрации и качания аккумуляторного ящика, увеличение срока эксплуатации аккумуляторной батареи в аккумуляторном ящике.

Настоящее изобретение относится к области электротехники. Технический результат - повышение эффективности зарядки/разрядки аккумуляторной батареи, повышение безопасности при нагреве аккумуляторной батареи и эффективности защиты аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении аккумуляторных батарей, в частности батарей на основе литий-ионных аккумуляторов для космических аппаратов. Предложенная батарея состоит из нескольких пар последовательно включенных аккумуляторов, имеющих одноразовый встроенный элемент токовой защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора, электрически соединенных по параллельно-последовательной схеме. В качестве дополнительной защиты от возгораний из-за токовых перегрузок в цепи пары, последовательно включенных аккумуляторов, используется плавкая вставка, которая располагается между ними. При использовании цилиндрических аккумуляторов последние размещены между двумя пластинами-держателями, установленными на плите-основании вертикально и параллельно друг другу, для чего имеются сквозные отверстия для установки и закрепления аккумуляторов. С одной из внешних сторон пластин-держателей размещены токосборные шины, соединяющие аккумуляторы параллельно и параллельно-последовательно, с другой внешней стороны размещены токопроводящие перемычки, соединяющие аккумуляторы последовательно, которые выполняют функцию плавких вставок. Повышение безопасности работы и устойчивости аккумуляторных батарей к деградации характеристик аккумуляторов является техническим результатом изобретения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Наверх