Аккумуляторная батарея космического аппарата

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.

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

Наверх