Байпасный переключатель литий-ионной аккумуляторной батареи для космического аппарата

Изобретение относится к электротехнике и касается байпасных переключателей в аккумуляторной батарее космического аппарата для парирования отказа аккумулятора путем организации обходной цепи в батарее. В байпасном переключателе литий-ионной аккумуляторной батареи для космического аппарата, состоящем из корпуса с расположенными в нем неподвижными контактами и подвижным кольцевым пружинным контактом, расположенным внутри неподвижных контактов, управляющего механизма с рабочей пружиной, управляющий механизм расположен внутри подвижного контакта. Для соединения подвижного и неподвижных контактов используется легкоплавкий сплав, введена группа из трех контактов, отключающая подачу напряжения на обмотку управляющего механизма после его срабатывания. Байпасный переключатель снабжен крышкой. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, безотказности срабатывания и снижение переходного сопротивления контактов байпасного переключателя. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и касается байпасных переключателей в аккумуляторной батарее космического аппарата для парирования отказа аккумулятора путем организации обходной цепи в батарее. Это особенно актуально в литий-ионной аккумуляторной батареи так, как зона работоспособности литий-ионного аккумулятора находится в узком диапазоне напряжений и выход одного аккумулятора может привести к выходу из строя всей батареи.

Основные требования, которые предъявляются к байпасному переключателю литий-ионной аккумуляторной батареи космического аппарата - это надежность и безотказность, минимальные энергетические потери, минимальная масса, сохранение неразрывности цепи батареи при отключении деградировавшего аккумулятора.

Известен переключатель одноразового действия (патент РФ на полезную модель №80708, опубл. в 2009 г.), состоящий из одной пары нормально-замкнутых и одной пары нормально-разомкнутых контактов с подвижными контактами в траверсе, соединенной с приводом, причем в качестве привода траверсы с подвижными контактами использован предварительно впаянный в нагреватель подвижный сердечник с пружиной, а нормально замкнутые контакты имеют систему магнитного дутья, состоящую из постоянных магнитов с полюсными наконечниками и деионных решеток в виде медных пластин, исключающих возможность сваривания контактов. После подачи напряжения на обмотку управления переключателя и расплавления удерживающей пайки пружина перемещает траверсу с подвижными контактами и происходит переключение.

Признаки, общие предлагаемого байпасного переключателя и аналога, следующие:

- неподвижные и подвижные контакты,

- исполнительный механизм с рабочей пружиной.

Недостатком данного переключателя является повышенное переходное сопротивление нормально-замкнутых «сухих» контактов как до, так и после их переключения, поэтому данная схема приводит к заметному снижению выходного напряжения батареи.

Известен переключатель одноразового действия (патент РФ №2403644, опубл. в 2010 г.), содержащий одну нормально замкнутую цепь и одну пару нормально разомкнутых «сухих» контактов, замыкание которых происходит после подачи напряжения на обмотку нагревательного привода, причем в нормально замкнутой цепи в качестве контактов используется плавкая вставка, разрушающаяся после замыкания нормально разомкнутых контактов током короткого замыкания от оставшегося заряда отключаемого аккумулятора. После подачи напряжения на обмотку управления переключателя и расплавления удерживающей пайки, сердечник пружиной перемещает траверсу с подвижными контактами, нормально разомкнутые контактов замыкаются, а под воздействием тока короткого замыкания от оставшегося заряда аккумулятора, плавится вставка нормально-замкнутых контактов и аккумулятор отключается.

Признаки, общие предлагаемого байпасного переключателя и аналога, следующие:

- корпус;

- неподвижные и подвижный контакты, расположенные в корпусе;

- исполнительный механизм с рабочей пружиной.

Недостатком данного переключателя одноразового действия является повышенное переходное сопротивление нормально-замкнутых «сухих» контактов после их переключения, поэтому данная схема приводит к снижению выходного напряжения батареи, а также переключатель невозможно проверить на срабатывание перед использованием по назначению, что снижает его надежность и безотказность срабатывания.

Наиболее близким к предлагаемому переключателю и принятому за прототип, является байпасный переключатель литий-ионной аккумуляторной батареи для космического аппарата (патент РФ на полезную модель №108881, опубл. в 2011 г), состоящий из корпуса с расположенными в нем исполнительным механизмом с рабочей пружиной, подвижным контактом и неподвижными контактами, фиксатора с силоприводом, выполненным на основе пружины, удерживаемой в сжатом состоянии легкоплавким сплавом, и электронагревательный элемент.

Признаки, общие предлагаемого байпасного переключателя и прототипа, следующие:

- корпус;

- неподвижные контакты, расположенные в корпусе;

- подвижный кольцевой пружинный контакт, расположенный внутри неподвижных контактов;

- управляющий (исполнительный) механизм с рабочей пружиной.

Недостатком прототипа является повышенное переходное сопротивление нормально-замкнутых «сухих» контактов, как до, так и после их переключения, что приводит к снижению выходного напряжения батареи, а также возможного вытекание легкоплавкого сплава из силопривода при срабатывания фиксатора.

Технический результат, достигаемый в предлагаемом байпасном переключателе заключается в повышении надежности, безотказности его срабатывания и снижения переходного сопротивления контактов, а также в уменьшение габаритных размеров.

Этот технический результат достигается тем, что в байпасном переключателе, состоящем из корпуса, с расположенными в нем неподвижными контактами, подвижный кольцевой пружинный контакт и управляющий механизм с рабочей пружиной расположен внутри неподвижных контактов, причем контакты до и после переключения удерживает от размыкания легкоплавкий сплав, что значительно снижает их переходное сопротивление. Расположение подвижного контакта внутри неподвижных контактов уменьшает габаритные размеры байпасного переключателя, кроме того, в байпасном переключателе расположена группа из трех контактов, отключающая подачу напряжения на обмотку управления после его срабатывания. От попадания посторонний предметов контакты и управляющий механизм байпасного переключателя закрыты крышкой.

Отличительные признаки, обуславливающие соответствие предлагаемого переключателя критерию «новизна», следующие:

- расположение управляющего механизма с рабочей пружиной внутри подвижного контакта;

- введение легкоплавкого сплава, соединяющего контакты до и после их переключения;

- введение группы из трех контактов для отключения подачи напряжения на обмотку управляющего механизма после его срабатывания.

Для обоснования соответствия предлагаемой конструкции байпасного переключателя критерию «изобретательский уровень» был проведен анализ известных решений по литературным источникам. Отличительных признаков заявляемого решения, дающих в совокупности с известными признаками вышеуказанный технический результат, в литературных источниках не обнаружено, поэтому, по мнению авторов, предлагаемая конструкция байпасного переключателя соответствует критерию «изобретательский уровень».

Конструкция предлагаемого байпасного переключателя литий-ионной аккумуляторной батареи для космического аппарата изображена на фиг. 1.

Предлагаемый байпасный переключатель имеет призматическую форму и состоит из корпуса 1, в котором установлены неподвижные контакты 2, 3, 4, управляющего механизма, содержащего пружину 5 и подвижный кольцевой пружинный контакт 6, причем контакты до и после переключения удерживает от размыкания легкоплавкий сплав 7, что значительно снижает их переходное сопротивление, кроме того, в байпасном переключателе расположена группа 8 из трех контактов, отключающая подачу напряжения на обмотку управляющего механизма после его срабатывания. От попадания посторонних предметов контакты и управляющий механизм байпасного переключателя закрыты крышкой 9.

Пример конкретной работы предлагаемого байпасного переключателя.

Байпасный переключатель устанавливается параллельно каждому литий-ионному аккумулятору в батарее аккумуляторов. При деградации одного из аккумуляторов выполняется активация (подача напряжения) соответствующего байпасного переключателя. При активации переключателя на обмотку управляющего механизма подается напряжение; проходящий ток расплавляет легкоплавкий сплав 7 и освобождает от удержания подвижный кольцевой контакт 6; относительно слабая пружина 5 перемещает подвижный кольцевой пружинный контакт 6 от одного неподвижного контакта 4 к другому контакту 2, при этом в начале происходит замыкание подвижного контакта 6 с другим неподвижным контактом 2, а затем происходит размыкание с ранее замкнутым контактом 3, одновременно размыкается контактная группа 8 и происходит отключение напряжения от обмотки управляющего механизма; легкоплавкий сплав 7 затвердевает и удерживает контакты от размыкания, что значительно снижает их переходное сопротивление. От попадания посторонних предметов контакты и управляющий механизм байпасного переключателя закрыты крышкой 9.

Для повышения надежности и безотказности срабатывания байпасного переключателя выполняется его проверка на срабатывание перед использованием по назначению. Для приведения байпасного переключателя в рабочее состояние после его активации на обмотку управляющего механизма подается напряжение, проходящий ток расплавляет легкоплавкий сплав и освобождает от удержания подвижный кольцевой пружинный контакт, после чего, сжимая пружину, перемещают подвижный контакт в исходное положение, прекращают подачу напряжения на обмотку управляющего механизма и удерживают подвижный контакт до затвердевания легкоплавкого сплава. В таком состоянии байпасный переключатель вновь готов к активации.

Байпасный переключатель литий-ионной аккумуляторной батареи для космического аппарата, состоящий из корпуса с расположенными в нем неподвижными контактами и подвижным кольцевым пружинным контактом, который расположен внутри неподвижных контактов, управляющего механизма с рабочей пружиной, отличающийся тем, что управляющий механизм расположен внутри подвижного контакта, причем для соединения подвижного и неподвижных контактов используется легкоплавкий сплав, кроме того, введена группа из трех контактов, отключающая подачу напряжения на обмотку управляющего механизма после его срабатывания, при этом байпасный переключатель снабжен крышкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в герметичных аккумуляторах для осуществления сброса (стравливания) давления газообразной среды из литий-ионных аккумуляторов.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к биосовместимым элементам питания для биомедицинских устройств, и может быть использовано, например, при изготовлении герметичных и заключенных в оболочку биосовместимых элементов питания, которые не должны оказывать токсических или травмирующих воздействий на биологические системы.

Группа изобретений относится к зарядке аккумуляторов электрического транспортного средства. Способ планирования зарядки электрического транспортного средства заключается в следующем.

Изобретение относится к фторид-ионной батарее и способу изготовления фторид-ионной батареи. Фторид-ионная батарея содержит: электродный слой, который включает в себя первый элемент-металл или элемент углерод и обладает способностью к фторированию и дефторированию; слой твердого электролита, содержащий материал твердого электролита, причем материал твердого электролита включает в себя второй элемент-металл с более низкими потенциалом фторирования и потенциалом дефторирования, чем эти потенциалы у первого элемента-металла или элемента углерода; и анодный токоотвод, в указанном порядке; и слой анодного активного материала не присутствует между слоем твердого электролита и анодным токоотводом.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к биосовместимым батареям трубчатой формы и способу их изготовления, в частности путем формирования трубчатых форм из твердых структур.

Изобретение относится к батарее с твердым электролитом, в частности к батарее с твердым электролитом, в которой за электропроводность отвечают ионы лития. Батарея с твердым электролитом содержит слой положительного электрода; слой отрицательного электрода; и слой проводящего ионы лития твердого электролита, расположенный между слоем положительного электрода и слоем отрицательного электрода.

Изобретение относится к электрохимической ячейке, содержащей первую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте с первой электропроводящей поверхностью и вторую желатинизированную ионную жидкую пленку в контакте со второй электропроводящей поверхностью.

Предлагаемое устройство относится к области электротехники и может быть использовано в цепях внутреннего подогрева аккумуляторных батарей в зимнее время. Технический результат предлагаемого изобретения состоит в упрощении схемы устройства для автоматического подогрева аккумуляторной батареи в зимнее время и повышении надежности функционирования.

Изобретение относится к наземным электротехническим испытаниям космических аппаратов. Способ заключается в проведении заряда и разряда аккумуляторных батарей (АБ) с активным термостатированием и контролем температуры штатных АБ и в хранении их без проведения термостатирования.
Предложен способ получения сульфидного твердого электролита, которым может быть повышена сохранность емкости в полностью твердотельной батарее. Способ включает аморфизацию материала для сульфидного твердого электролита посредством механического измельчения сырья для электролита, содержащего по меньшей мере Li2S и один или более сульфид(ов), выбранных из P2S3, P2S5, SiS2, GeS2, B2S3 и Al2S3.

Изобретение относится к оптимизированному в отношении монтажного пространства размыкателю. Размыкатель (1) содержит, по меньшей мере, два контролируемых электронных конструктивных элемента (EB1, ЕВ2), при этом контролируемые электронные конструктивные элементы закреплены на подложке (Р) с помощью терморазмягчаемого фиксатора, у каждого из электронных конструктивных элементов расположен аккумулятор (D1, D2) энергии, который при размягчении терморазмягчаемого фиксатора сдвигает соответствующий электронный конструктивный элемент по существу параллельно подложке (Р), при этом отсоединяя его, дополнительно содержащий механически сдвигаемый индикатор (ANZ), обеспечивающий индикацию отсоединенности одного или нескольких контролируемых электронных конструктивных элементов, при этом указанный индикатор (ANZ) сдвигается под воздействием отсоединяющегося электронного конструктивного элемента.

Способ автоматической коммутации электрических цепей включает соединение токоведущих элементов между собой с образованием непрерывной электрической цепи с использованием вспомогательного элемента в виде плавкого электропроводного вещества, а также нагрев сборки до температуры расплавления этого вещества.

Устройство (40) для защиты от тепловой перегрузки электрического компонента (12), установленное на монтажном устройстве (10), содержит токонесущие элементы (14, 16), в частности, электронного компонента, которое содержит множество паяных соединений (18, 20), обеспечивающих контакт одного из токонесущих элементов (14, 16) с соответствующим выводом (22, 24) электрической детали, и разделительное устройство (30) для размыкания, по меньшей мере, одного из этих соединений (18, 20).

Изобретение относится к области электротехники. Устройство (10) защиты от тепловой перегрузки электрического компонента (20), в частности электронного компонента, содержит переключательный элемент (12) для закорачивания выводов (18, 46) компонента (20) или для прерывания токопроводящего соединения (14) между, по меньшей мере, одним из выводов (18) и токопроводящим элементом (16) устройства (10) защиты от тепловой перегрузки, исполнительное устройство (22) для смещения переключательного элемента (12) в соответствующее положение закорачивания или разъединения и чувствительный к теплу срабатывающий элемент (24), вызывающий срабатывание исполнительного устройства (22).

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности защиты.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим нагревательным элементам, предназначенным для оснащения трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов), защищенных от перегрева.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве сигнального замыкающего устройства в системе пожарной сигнализации, применяемой в малой авиации.

Изобретение относится к электрическим разъемам и может быть использовано в различных областях техники, в частности в пожароопасных промышленных установках, в которых необходимо автоматическое отключение электрических цепей при повышении температуры окружающей среды до определенного предела.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим нагревательным элементам, предназначенным для оснащения трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов), защищенных от перегрева.

Изобретение относится к средствам для коммутации электрических цепей и может быть использовано в конструкциях выключателей и переключателей различного назначения.

Изобретение относится к электротехнике и касается байпасных переключателей в аккумуляторной батарее космического аппарата для парирования отказа аккумулятора путем организации обходной цепи в батарее. В байпасном переключателе литий-ионной аккумуляторной батареи для космического аппарата, состоящем из корпуса с расположенными в нем неподвижными контактами и подвижным кольцевым пружинным контактом, расположенным внутри неподвижных контактов, управляющего механизма с рабочей пружиной, управляющий механизм расположен внутри подвижного контакта. Для соединения подвижного и неподвижных контактов используется легкоплавкий сплав, введена группа из трех контактов, отключающая подачу напряжения на обмотку управляющего механизма после его срабатывания. Байпасный переключатель снабжен крышкой. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, безотказности срабатывания и снижение переходного сопротивления контактов байпасного переключателя. 1 ил.

Наверх