ТРАНСПОРТНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ Российский патент 1998 года по МПК H01M16/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве аккумуляторных батарей (АБ) транспортного назначения, преимущественно стартерных АБ.

Известна свинцовая стартерная АБ, обеспечивающая питание стартера при запуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и питание электрооборудования при отключенном двигателе [1].

Недостатком этой АБ является низкие удельные электрические характеристики из-за необходимости совмещения двойной функции АБ, что приводит к необходимости выбирать ее параметры по величине стартерных токов. Это приводит к избыточной емкости АБ.

Известна фольговая свинцовая АБ, которая способна обеспечить запуск ДВС и обладает хорошими удельными электрическими характеристиками [2].

Однако эта АБ из-за малой емкости не способна обеспечить питание электрооборудования при отключенном ДВС.

Из известных транспортных АБ стартерного типа наиболее близкой к изобретению совокупности существенных признаков является автомобильная АБ, содержащая основную и резервную батареи и устройство коммутации, обеспечивающее при необходимости подключение резервной батареи в параллель к основной [3].

Недостатком этой АБ являются значительные массогабаритные характеристики, связанные с использование резервной батареи такой же мощности, как основная.

Задачей изобретения является создание АБ, обладающей улучшенными удельными электрическими характеристиками и повышенной надежностью запуска ДВС.

Указанный технический результат достигается тем, что в транспортной АБ, содержащей основную и резервную батареи и коммутирующее устройство для их параллельного включения при необходимости, в качестве резервной батареи взята никель-кадмиевая АБ, например, с фольговыми электродами.

Применение в качестве резервной АБ никель-кадмиевой батареи позволяет повысить удельные электрические характеристики транспортной батареи и надежность запуска ДВС. Это обеспечивается за счет более высоких электрических характеристик никель-кадмиевой батареи и снижения емкости основной батареи, а следовательно, и уменьшения ее массы. Никель-кадмиевая батарея обеспечивает стартерные токи при запуске ДВС, а основная батарея - питание электрооборудования при неработающем ДВС.

Использование резервной батареи с фольговыми электродами позволяет еще более повысить удельные электрические характеристики резервной батареи, а следовательно, и транспортной АБ. Наличие фольговых электродов с высокоразвитой поверхностью позволяет гарантированно обеспечить запуск ДВС и быстрый перезаряд резервной АБ, что повышает надежность запуска.

Целесообразно резервную батарею выполнять со средним борном, делящим батарею на две равные части. Наличие дополнительного борна дает возможность коммутации как усей резервной АБ, так и ее частей в параллель к основной АБ. Такое выполнение транспортной АБ позволяет быстро зарядить резервную батарею от основной, даже при неполной емкости последней). Подключая поочередно к основной батарее части резервной, производя быстрый заряд частей, поскольку на них подается повышенное (двойное) напряжение от основной батареи. После подключения резервной батареи к основной можно обеспечить запуск ДВС. Основная АБ из-за неполной емкости не может обеспечить запуск ДВС. Таким образом, даже при неполной емкости основной АБ можно обеспечить запуск ДВС, имея резервную никель-кадмиевую батарею со средним борном.

Основная батарея может быть выполнена как щелочной, так и кислотной. Наиболее эффективно применение никель-кадмиевой батареи, особенно с фольговыми электродами, параллельно со свинцовой АБ, которая имеет более низкие удельные характеристики по сравнению со щелочными и более широко используется на транспорте.

Целесообразно отношение емкостей основной и резервной батарей выбирать в диапазоне 0,03 - 0,2. Отношение емкостей менее 0,03 не дает большой выгоды в характеристиках, поскольку емкость резервной батареи становится слишком малой, чтобы надежно обеспечить стартерные токи. Отношение емкостей более 0,2 нецелесообразно, поскольку при этом емкость резервной батареи становится избыточной. Это приводит к снижению удельных характеристик, увеличению стоимости транспортной батареи, поскольку щелочная АБ дороже кислотной, и увеличению времени заряда резервной батареи от основной, что основной, что усложняет эксплуатацию.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками изобретения. Установлено, что изобретение не следует для специалиста в данной области техники явным образом из известного уровня техники. Следовательно, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема транспортной батареи.

Заявленная транспортная АБ содержит основную батарею 1 с борнами 2, резервную батарею 3, состоящую из двух частей 4, 5 с борнами 6 и дополнительным средним борном 7, и коммутирующее устройство 8 для подключения при необходимости всей резервной батареи или ее частей в параллель к основной.

Транспортная батарея работает следующим образом. При подключении стартера ДВС к батарее стартерный ток обеспечивается в основном от резервной никель-кадмиевой батареи 3, так как она имеет более низкое внутреннее сопротивление. Питание электрооборудования при отключенном ДВС обеспечивается от основной АБ 1, резервная батарея 3 при этом отключена от основной. В промежутках между пусками ДВС резервная батарея подзаряжается от основной путем подключения ее ил ее частей посредством коммутирующего устройства в параллель к основной.

Пример конкретной реализации. На основе стартерного свинцового аккумулятора 6СТ-60ЭМ и макета никель-кадмиевой батареи емкостью 4 А. ч была собрана стартерная батарея. Свинцовый аккумулятор был разряжен и имел остаточную емкость 20 А. ч при напряжении 10,8 В. Макет резервной батареи имел средний борн. Заряд резервной батареи осуществлялся от основной батареи путем поочередного подключения половин к основной. Заряд занимал не более 7 с. После заряда вся резервная батарея подключалась к основной и транспортная батарея батарея устанавливалась на жигули для запуска двигателя. Двигатель запускался безотказно в течение 3 с. Повторные запуски проходили также безотказно. Попытка запуска ДВС от одной разряженной свинцовой батареи не увенчались успехом. Таким образом, предлагаемая транспортная батарея позволяет надежно запустить ДВС даже с полуразряженным свинцовым аккумулятором. Данные испытаний показывают, что емкость основной батареи можно уменьшить, по меньшей мере, вдвое. Это позволяет уменьшить габариты и массу транспортной батареи в два раза, так как основной вклад в массогабаритные характеристики дает основная батарея.

Полученные данные подтверждают возможность практической реализации транспортной АБ с достижением заявленного технического результата. Следовательно, изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Использование: транспортные аккумуляторные батареи для запуска двигателя. Сущность изобретения: транспортная аккумуляторная батарея содержит основную батарею, например, свинцовую, устройство коммутации и резервную никель-кадмиевую батарею, например, с фольговыми электродами. Резервная батарея может быть выполнена со средним борном для обеспечения возможности параллельного подключения как всей резервной батареи, так и ее частей к основной батарее. Емкость резервной батареи составляет 0,03-0,2 от емкости основной батареи. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Транспортная аккумуляторная батарея, содержащая основную и резервную батареи и коммутирующее устройство для их параллельного включения при необходимости, отличающаяся тем, что в качестве резервной батареи взята никель-кадмиевая батарея. 2. Батарея по п.1, отличающаяся тем, что в качестве резервной батареи взята никель-кадмиевая батарея с фольговыми электродами. 3. Батарея по п.2, отличающаяся тем, что никель-кадмиевая батарея выполнена с дополнительным средним борном, делящим батарею на две равные части и допускающим коммутацию как всей резервной батареи, так и ее частей в параллель к основной батарее. 4. Батарея по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве основной батареи взята свинцовая батарея. 5. Батарея по п. 1, отличающаяся тем, что емкость резервной батареи составляет 0,03 - 0,2 от емкости основной батареи.