НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2007 года по МПК H01M12/08 H01M10/44 

Изобретение относится к электротехнике и касается металл-газовых химических источников тока, в частности никель-водородных аккумуляторов (НВА).

Известен никель-водородный аккумулятор (Батарея 14МО25. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЖЦПИ.563533.009 ТО, 1997, стр.8-9), состоящий из герметичных корпуса и крышки с токовыводами, блока электродов, содержащего электрохимические группы, отделенные одна от другой газовым сепаратором и снабженный сигнальным устройством, выполняющим роль устройства контроля заряженности аккумулятора по давлению газа. Сигнальное устройство мембранного типа имеет два уровня срабатывания верхней и нижней уставок давления путем замыкания контактов при достижении соответствующего уровня заряженности аккумулятора.

Недостатком вышеуказанного никель-водородного аккумулятора является полное отсутствие информации о давлении до или после срабатывания уставки, а также невозможность изменения величины уставки давления в процессе эксплуатации и реализации оптимальных алгоритмов управления АБ.

Признаки, общие предлагаемого НВА и аналога, следующие:

- герметичный корпус;

- крышка с токовыводами;

- блок электродов;

- блок электродов, содержащий электрохимические группы, отделенные друг от друга газовым сепаратором;

- устройство контроля заряженности аккумулятора.

Известен никель-водородный аккумулятор (Аккумуляторная батарея 40НВ-70. Руководство по эксплуатации ЖЦПИ.563533.012 РЭ, 1997, стр.9-10, 16-17), состоящий из герметичного корпуса, крышки, токовыводов, блока электродов, содержащего электрохимические группы, отделенные одна от другой газовым сепаратором и снабженный вварным датчиком давления ДДЭ 096 SST, выполняющим роль устройства контроля заряженности аккумулятора. Давление внутри НВА, воздействуя на мембрану датчика давления, передается на тензорезисторы, объединенные в мостовую схему, изолированную от корпуса. Деформация мембраны (чувствительного элемента) тензорезисторов обуславливает разбаланс мостовой схемы и появление выходного сигнала мостовой схемы, пропорционального уровню измеряемого давления.

Недостатком прототипа является низкие удельные характеристики, неремонтопригодность, т.к. датчик давления ДДЭ-096 SST вварен в корпус аккумулятора, а также отсутствие возможности регулировки выходного сигнала.

Признаки прототипа, общие с предлагаемым НВА, следующие:

- герметичный корпус;

- крышка с токовыводами;

- блок электродов, содержащий электрохимические группы, отделенные друг от друга газовым сепаратором;

- наличие устройства заряженности аккумулятора, вваренного в герметичный корпус аккумулятора.

Технический результат, достигаемый в предлагаемом НВА, заключается в повышении удельных массогабаритных характеристик, достижении ремонтопригодности, адаптируемости к измерительным системам.

Достигается это тем, что в НВА, состоящем из герметичных корпуса и крышки с токовыводами, блока электродов, а также снабженного устройством контроля заряженности аккумулятора, содержащем мембранный блок, этот мембранный блок выполнен как часть герметичного корпуса аккумулятора, и в него вкручен на резьбе тензопреобразователь с жестким центром, упирающимся в измерительную мембрану, и кроме того устройство контроля заряженности аккумулятора снабжено настроечными резисторами, вынесенными на контактную планку, расположенную на корпусе аккумулятора. С помощью изменения настроечных резисторов устройства контроля заряженности аккумулятора можно в широких пределах менять коэффициент преобразования давления в напряжение и ток питания, что дает высокую адаптируемость к измерительным системам, кроме того, устройство не имеет собственного корпуса, и, в соответствии с этим НВА имеет более высокие удельные характеристики, и, поскольку, тензопреобразователь вкручен на резьбе, достигается ремонтопригодность.

Отличительные признаки, обуславливающие соответствие предлагаемого НВА критерию новизна, следующие:

- устройство контроля заряженности аккумулятора снабжено настроечными резисторами, вынесенными на контактную планку, расположенную на герметичном корпусе аккумулятора;

- мембранный блок устройства контроля заряженности аккумулятора выполнен как часть герметичного корпуса аккумулятора, и в него вкручен на резьбе тензопреобразователь с жестким центром, упирающимся в измерительную мембрану.

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

Конструкция предлагаемого НВА изображена на фиг.1 и 2.

Предлагаемый НВА (фиг.1) состоит из герметичных корпуса 1 и крышки 2 с токовыводами 3, блока электродов 4, содержащего электрохимические группы 5, отделенные одна от другой газовым сепаратором 6 и снабженный устройством контроля заряженности аккумулятора 7 (фиг.2), мембранный блок 8 которого установлен на корпусе 1 методом сварки и является частью корпуса аккумулятора 1 и в него вкручен на резьбе тензопреобразователь 9 с жестким центром 10, упирающемся в измерительную мембрану 11. Устройство контроля заряженности аккумулятора снабжено настроечными резисторами 12, вынесенными на контактную планку 13, расположенную на корпусе аккумулятора 1.

Пример конкретного выполнения предлагаемого НВА.

Аккумулятор НВ-120И ЖЦПИ.563347.004 входит в состав модуля никель-водородной аккумуляторной батареи космического аппарата "Ямал-200" и состоит из следующих составных частей: герметичного корпуса аккумулятора, выполненного из сплава Inconel 718, толщиной 0,8 и электродного блока.

Корпус аккумулятора представляет собой цилиндрический сварной сосуд, работающий под давлением, и состоит из обечайки и двух сферических крышек.

В верхней сферической крышке вварена втулка узла герметизации положительного токовывода, втулка заправочного клапана отрицательного токовывода, а в нижней сферической крышке - устройство контроля заряженности аккумулятора.

Устройство контроля заряженности аккумулятора предназначено для пропорционального изменения электрического сигнала при изменении давления среды НВА и состоит из следующих составных частей:

- блока мембранного, вваренного в крышку НВА;

- тензопреобразователя с жестким центром модели 049 ВМИУ.408854.049, установленного в блок мембранный;

- подстроечных резисторов;

- выводов для подключения.

Конструктивно устройство является составной частью НВА.

Тензопреобразователь, установленный в блок мембранный, в следствии воздействия мембраны на тензосхему изменяет электрический сигнал пропорционально изменению давления среды в НВА.

Настройка исходного сигнала и его диапазона обеспечивается установкой соответствующих резисторов типа С2-29В.

Электродный блок состоит из следующих частей:

- 20 электрохимических групп, соединенных параллельно;

- двух металлических мостиков;

- газовых сепараторов;

- электролитной матрицы, расположенной вдоль блока электродов.

Изобретение относится к электротехнике и касается металл-газовых химических источников тока, в частности никель-водородных аккумуляторов (НВА). Технический результат изобретения заключается в повышении удельных массогабаритных характеристик, достижении ремонтопригодности, адаптируемости к измерительным системам. Согласно изобретению НВА состоит из герметичных корпуса и крышки с токовыводами, блока электродов и снабжено устройством контроля заряженности аккумулятора, содержащем мембранный блок, выполненный как часть герметичного корпуса аккумулятора, и в него вкручен на резьбе тензопреобразователь с жестким центром, упирающимся в измерительную мембрану, кроме того устройство контроля заряженности аккумулятора снабжено настроечными резисторами, вынесенными на контактную планку, расположенную на корпусе аккумулятора. 2 ил.

Никель-водородный аккумулятор, состоящий из герметичного корпуса, крышки, токовыводов, блока электродов, содержащего электрохимические группы, отделенные одна от другой газовым сепаратором, и снабженный устройством контроля заряженности аккумулятора, блок мембран которого вварен в корпус методом сварки, отличающийся тем, что устройство контроля заряженности аккумулятора снабжено настроечными резисторами, вынесенными на контактную планку, расположенную на герметичном корпусе аккумулятора, а мембранный блок устройства контроля заряженности аккумулятора выполнен как часть герметичного корпуса аккумулятора и в него вкручен на резьбе тензопреобразователь с жестким центром, упирающимся в измерительную мембрану.