Устройство для автоматического подогрева аккумуляторной батареи в зимнее время

Авторы патента:

H01M10/615 - Вторичные элементы; их изготовление

H01M10/42 - способы и устройства для обслуживания и поддержания в рабочем состоянии вторичных элементов или вторичных полуэлементов

Владельцы патента RU 2672048:

Бухтояров Игорь Васильевич (RU)
Бухтояров Василий Федорович (RU)

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. Указанный результат достигается тем, что известное устройство для автоматического подогрева аккумуляторной батареи, содержащее блок переключения, блок управления переключением, запитанный от аккумуляторной батареи индуктивный накопитель энергии, снабжено реле тока, связанным с минусовым зажимом аккумуляторной батареи и подключенным своим выходом к управляющему входу блока управления переключением, выполненного в виде широтно-импульсного (ШИМ) контроллера, с двумя выходами, каждый из которых через две пары согласующих элементов подключен к двум соответствующим входам блока переключения, содержащего две пары замыкающих ключей, одна из которых установлена в цепи прямого подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, а другая пара замыкающих ключей установлена в цепи инверсного подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, при этом управляющие входы замыкающих ключей соединены с соответствующими выходами согласующих элементов, а каждая пара упомянутых выше цепей прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии соединена между собой параллельно и подключена через упомянутое выше реле тока к минусовому зажиму аккумуляторной батареи. 1 ил.

Предлагаемое устройство относится к области электротехники и может быть использовано в цепях внутреннего подогрева аккумуляторных батарей в зимнее время.

Известно устройство для внутреннего подогрева аккумуляторных батарей при низких наружных температурах, содержащее в каждом аккумуляторе блок разноименных электродов с сепараторами и электрический нагревательный элемент, размещенный внутри каждого аккумулятора и подключенный к выводам своего аккумулятора через последовательно включенные контакты термореле и тиристор, управляющий электрод которого подключен к обмотке импульсного трансформатора, сердечник которого охватывает соединительную перемычку каждого аккумулятора со стороны его положительного вывода, а обмотка термореле подключена к выводам аккумулятора (Патент России №2398315, кл. Н01М 10/50, опубл. 27.08.2010 г.).

Одним из существенных недостатков известного устройства является его относительная дороговизна из-за наличия нагревательного элемента, термореле, импульсного трансформатора с тиристором, значительных затрат на установку и монтаж элементов. Кроме того, использование нагревательного элемента связано с расходом электроэнергии порядка 8-10% по отношению к мощности аккумуляторов в батарее.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для подогрева аккумуляторной батареи, содержащее блоки переключения, модуль управления переключением, демпфирующий элемент в виде резистора, схему накопления энергии, соединенную с аккумуляторной батареей и содержащую элемент накопления тока (индуктивный накопитель энергии) и элемент накопления заряда, и блок инверсии полярности (См. патент России №2528622,. Н01М 10/42, опубл. 20.09.2014 г.).

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение схемы устройства, уменьшение его стоимости, повышение экономичности и надежности функционирования.

Решение данной технической задачи достигается тем, что известное устройство для автоматического подогрева аккумуляторной батареи, содержащее блок переключения, блок управления переключением, запитанный от аккумуляторной батареи индуктивный накопитель энергии, снабжено реле тока, связанным с минусовым зажимом аккумуляторной батареи и подключенным своим выходом к управляющему входу блока управления переключением, выполненного в виде широтно-импульсного (ШИМ) контроллера, с двумя выходами, каждый из которых через две пары согласующих элементов подключен к двум соответствующим входам блока переключения, содержащего две пары замыкающих ключей, одна из которых установлена в цепи прямого подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, а другая пара замыкающих ключей установлена в цепи инверсного подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, при этом управляющие входы замыкающих ключей соединены с соответствующими выходами согласующих элементов, а каждая пара упомянутых выше цепей прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии соединена между собой параллельно и подключена через упомянутое выше реле тока к минусовому зажиму аккумуляторной батареи.

Данное устройство имеет простую схему, реализуемую на типовых стандартных элементах (ШИМ контроллер, драйверы, ключи, катушка индуктивности и т.д.), небольшую стоимость, является более надежным и экономичным в работе.

Сущность устройства поясняется фиг. 1, на которой изображена его блок-схема.

Устройство для автоматического подогрева аккумуляторной батареи в зимнее время состоит из блока управления переключением 1 с двумя выходами, первый выход которого подключен к согласующим элементам 2 и 4, а второй - к согласующим элементам 3 и 5, блока переключения 6, содержащего попарно работающие ключи 7, 8 и 9, 10, образующих соответственно цепи прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии 11, реле тока 12, один вход которого подключен к минусовому зажиму аккумуляторной батареи 13, а второй - к общей точке цепей прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии 11, при этом выход реле тока 12 соединен с управляющим входом блока управления переключения 1.

Блок управления переключением 1 может быть выполнен в виде широтно-импульсного контроллера, а согласующие элементы 2-5 могут быть выполнены в виде драйверов.

Устройство работает следующим образом.

При включении его в работу на выходе блока управления 1 и соответственно на выходах согласующих элементов 2-5 появляются управляющие сигналы заданной длительности, поступающие на управляющие входы замыкающих ключей 7-10, работающих попарно: сначала замыкаются ключи 7 и 8, установленные в цепи прямого подключения индуктивного накопителя энергии 11, а затем, после размыкания ключей 7 и 8, замыкаются ключи 9 и 10, установленные в цепи инверсного подключения индуктивного накопителя энергии 11. При замыкании ключей 7 и 8 на вход индуктивного накопителя энергии 11 подается кратковременно напряжение аккумуляторной батареи 13, длительность подачи которого определяется длительностью замыкания ключей, и через накопитель 11 начинает протекать ток, изменяющийся от нуля до максимального значения в момент размыкания ключей 7 и 8. При достижении зарядным током своего максимального значения на выходе реле тока 12, работающего в пороговом режиме, появляется сигнал, поступающий на вход блока управления переключением 1. В результате этого происходит размыкание ключей 7 и 8 и замыкание ключей 9 и 10 и начинается процесс разряда (возврата) накопленной в накопителе 11 энергии на аккумуляторную батарею 13. После перехода (разряда) энергии из накопителя 11 в аккумуляторную батарею 13 начинается вновь процесс накопления энергии в накопителе 11. Накопление энергии заканчивается после размыкания ключей 9 и 10. Каждая пара ключей не только рекуперирует энергию, но и накапливает ее в следующей последовательности: цикл накопления энергии через ключи 7 и 8; цикл рекуперации энергии через ключи 9 и 10; цикл накопления энергии через ключи 9 и 10; цикл рекуперации через ключи 7 и 8 и т.д.

Индуктивный накопитель 11 в заряженном состоянии потребляет от аккумуляторной батареи мощность, компенсирующую только потери в активном сопротивлении индуктивного накопителя.

Таким образом, подогрев аккумуляторной батареи 13 происходит как во время заряда накопителя 11, так и во время его разряда на батарею 13.

Упрощение схемы устройства, уменьшение его стоимости и повышение экономичности и надежности и функционирования достигаются выполнением блока управления переключением в виде ШИМ контроллера, управляемого вновь введенным реле тока, работающим в пороговом режиме, а блока переключения - в виде двух пар управляемых замыкающих ключей, работающих попарно и образующих соответственно цепи прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии 11 к аккумуляторной батареи 13, подключенные через упомянутое реле тока к минусовому зажиму аккумуляторной батареи.

Устройство осуществлено на основе серийно выпускаемых элементов и узлов (контроллер, полупроводниковые ключи, драйверы и т.п.).

Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволило существенно упростить его схему, повысить надежность и экономичность (в связи с отсутствием в схеме демпфирующего элемента (резистора) потеря активной мощности минимальна), уменьшить габариты и массу и в конечном счете снизить его стоимость.

Устройство для автоматического подогрева аккумуляторной батареи, содержащее блок переключения, блок управления переключением, запитанный от аккумуляторной батареи индуктивный накопитель энергии, отличающееся тем, что оно снабжено реле тока, связанным с минусовым зажимом аккумуляторной батареи и подключенным своим выходом к управляющему входу блока управления переключением, выполненного в виде широтно-импульсного (ШИМ) контроллера, с двумя выходами, каждый из которых через две пары согласующих элементов подключен к двум соответствующим входам блока переключения, содержащего две пары замыкающих ключей, одна из которых установлена в цепи прямого подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, а другая пара замыкающих ключей установлена в цепи инверсного подключения индуктивного накопителя энергии к положительному зажиму аккумуляторной батареи, при этом управляющие входы замыкающих ключей соединены с соответствующими выходами согласующих элементов, а каждая пара упомянутых выше цепей прямого и инверсного подключения индуктивного накопителя энергии соединена между собой параллельно и подключена через упомянутое выше реле тока к минусовому зажиму аккумуляторной батареи.

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.

Способ получения сульфидного твердого электролита // 2670920

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.

Двустворчатые батареи для биомедицинского устройства // 2670597

Изобретение относится к области электротехники, а именно к биосовместимым двухстворчатым батареям, при изготовлении которых использованы герметичные уплотнительные слои, которые надежно защищают химический состава батареи, повышая ее биосовместимость, что позволяет использовать такую батарею в контактной линзе.

Способы изготовления биосовместимых элементов питания для биомедицинских устройств, содержащих многослойные композиты и осажденные разделители // 2670422

Изобретение обносится к области электротехники и медицины, а именно к способу и устройству для изготовления биосовместимых элементов питания. В некоторых примерах описаны способы и устройства для изготовления биосовместимых элементов питания, которые включают в себя этапы заполнения полостей активными химическими веществами катода и осаждение разделителей внутри ламинатной конструкции батареи.

Транспортное средство // 2669905

Изобретение относится к расположению устройств для аккумулирования электроэнергии. Транспортное средство содержит первую аккумуляторную батарею и вторую аккумуляторную батарею.

Батарея на основе сераорганических соединений // 2669362

Изобретение относится к батарее, содержащей: a) анод, содержащий анодный активный материал, включающий натрий, литий или сплав, или композицию по меньшей мере одного из натрия или лития с по меньшей мере одним другим металлом для обеспечения ионов; b) катод, содержащий катодный активный материал, содержащий элементарную серу, элементарный селен или смесь элементарных халькогенов; и c) промежуточный разделительный элемент, размещенный между анодом и катодом, задействованный для разделения растворов жидкого или гелеобразного электролита, соприкасающихся с анодом и катодом, через которые ионы металла и их противоионы перемещаются между анодом и катодом во время циклов зарядки и разрядки батареи; при этом растворы жидкого или гелеобразного электролита содержат безводный полярный беспротонный растворитель или полимер и проводящую соль и выполняется по меньшей мере одно из условий (i), (ii) или (iii): (i) по меньшей мере один из растворов жидкого или гелеобразного электролита дополнительно содержит по меньшей мере одно сераорганическое соединение; (ii) катод дополнительно состоит из по меньшей мере одного сераорганического соединения; (iii) промежуточный разделительный элемент содержит функционализированный пористый полимер, содержащий по меньшей мере одно сераорганическое соединение.

Сокращение газообразования в литий-титанатных элементах питания // 2668970

Изобретение относится к способу получения электрода для литий-титанатного элемента питания. Способ включает стадии: получения связующей композиции, содержащей фторакриловый гибридный латекс, в котором фтор и акрилатные полимеры гибридизуют в частицу и такие частицы диспергируются в водном растворе, и комбинирование литий-никель-кобальт-оксида алюминия (НКА) или титаната с карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ) и поливинилиденфторидом (ПВДФ) в указанном водном растворе для получения, по меньшей мере, одного электрода электрохимического элемента питания.

Герметичный твердотельный аккумулятор // 2668567

Изобретение относится к области электротехники, а именно к малогабаритным электрохимическим аккумуляторам с высокой плотностью энергии, способным питать энергией современные устройства в течение продолжительных периодов времени, и к способам их изготовления.

Перезаряжаемый электрохимический элемент и способ его изготовления // 2666791

Изобретение относится к области электротехники, а именно к перезаряжаемому аккумуляторному элементу, преимущественно ионно-литиевому элементу, и способу его изготовления.

Система зарядки аккумулятора и способ зарядки аккумулятора для транспортного средства с электрическим приводом // 2666147

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в увеличении срока службы аккумулятора, достигается за счет того, что в случае, в котором момент времени начала внешней зарядки установлен в таймере внешней зарядки, когда штепсель зарядки соединен с заряжающим разъемом, контроллер зарядки способен осуществлять установку режима ожидания внешней зарядки до момента времени начала внешней зарядки и переходить в состояние паузы.

Сокращение газообразования в литий-титанатных элементах питания // 2668970

Батарея электрических накопителей // 2668282

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции литий-ионной аккумуляторной батареи, которая состоит из электрических накопителей (ЭН), электрически соединенных по последовательной, последовательно-параллельной схеме или параллельно-последовательной схеме, и в которой к каждому ЭН или группе параллельно соединенных ЭН подключено параллельно по одному или более резисторов.

Аккумуляторная батарея // 2667905

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении аккумуляторных батарей, в частности батарей на основе литий-ионных аккумуляторов для космических аппаратов.

Способы образования биосовместимых элементов питания для биомедицинских устройств, содержащих многослойные материалы и помещенные сепараторы // 2665702

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.

Компоненты с множественными элементами питания для биомедицинских устройств // 2665698

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.

Высоковольтная система электропитания космического аппарата // 2650100

Использование: в области электротехники при проектировании и создании систем электропитания автоматических космических аппаратов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности системы электропитания космического аппарата (КА).

Система местного контроля аккумуляторной батареи // 2649322

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.

Аккумуляторная система // 2648979

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

Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи // 2647128

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

Вторичная батарея с устройством защиты от перегрузки // 2592600

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.

Поверхности, покрытые желатинизированными ионными жидкими пленками, и их применение // 2672059

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. Первая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит первую ионную жидкость, инкапсулированную внутри первой гелевой матрицы. Вторая желатинизированная ионная жидкая пленка содержит вторую ионную жидкость, инкапсулированную внутри второй гелевой матрицы. Первая и вторая желатинизированные ионные жидкие пленки находятся в контакте друг с другом. Кроме того, описана электрохимическая ячейка, содержащая сборное устройство согласно изобретению, и способы ее изготовления. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 22 ил., 3 табл.