УСТРОЙСТВО С БАТАРЕЕЙ Российский патент 2009 года по МПК H01M2/30 

Настоящее изобретение относится к устройству с батареей с первым контактным полюсом и вторым контактным полюсом, первым соединительным проводником и вторым соединительным проводником, причем указанные соединительные проводники имеют, соответственно, первый конец и второй конец, и указанные соединительные проводники, соответственно, относятся к соответствующему контактному полюсу, с которым они находятся в электропроводном соединении на первом конце, а на втором конце имеют возможность контакта с потребителем.

Подобные устройства находят широкое применение в качестве встроенных источников энергии малогабаритных электронных приборов с минимальным потреблением энергии. Таким способом обеспечивается бесперебойное энергопитание для часов, а также в случае пропадания напряжения питания в приборах, которые получают собственное питающее напряжение из сети электроснабжения, например, из местной кабельной сети или от системы электроснабжения на автомобиле. Для того чтобы в случае пропадания напряжения, например, на автомобиле, определенные функции приборов, например, время, показываемое часами в бортовом самописце, были электрически зарезервированы, вышеописанные устройства с батареей встраиваются в соответствующие приборы с предусмотренным сроком службы, зависящим от режима работы, примерно равным 3 годам. Подобное резервирование питающего напряжения имеет, кроме того, преимущество, заключающееся в том, что повышается защита от манипулирования, так как предохраняющая функция регулярным образом предусматривает бесперебойное энергоснабжение.

Обычные устройства с батареей, при использовании на грузовых автомобилях, которые транспортируют легковоспламеняющиеся грузы, обуславливают опасность взрыва в случае короткого замыкания.

В документе DE 19506161 А1 описан пакет батарей, который содержит чувствительное к нагреву устройство отключения и включенный параллельно ему нагревательный резистор. В пакете батарей размещены электрически последовательно четыре батареи. Поверхности батарей окружены внешней оболочкой, которая образована с помощью трубки с термической усадкой. Устройство отключения и нагревательный резистор размещены в желобоподобной области между внешней оболочкой и батареями. Устройство отключения размещено электрически последовательно с батареями между батареями и зарядным выводом.

В документе DE 4225686 А1 описана схема для распознавания и заряда аккумуляторного пакета. Аккумуляторный пакет состоит из корпуса, в котором размещено несколько аккумуляторов, а также размещен температурозависимый резистор или постоянный резистор.

В документе US 5102753 А описан постоянный источник тока, содержащий батарею с твердым электролитом. Схема из транзистора и резистора включена электрически последовательно с батареей для обеспечения постоянного тока батареи.

Задачей изобретения является снизить до минимума опасность взрыва при использовании устройства с батареей вышеописанного типа при использовании на транспорте с опасным грузом.

Для решения указанной задачи предложено, что между первым концом соединительного проводника, который относится к первому контактному полюсу, и первым контактным полюсом размещен омический постоянный резистор в электропроводном соединении с ними. Омический постоянный резистор, размещенный в электрическом последовательном соединении между первым контактным полюсом и первым концом соединительного проводника, обеспечивает то, что в случае короткого замыкания после омического постоянного резистора максимальный ток, благодаря постоянному резистору, при всех условиях ограничивается, и тепло, вырабатываемое таким способом в результате короткого замыкания, может достичь только ограниченной температуры. При целесообразном выборе величины резистора повышение температуры, обусловленное коротким замыканием, может поддерживаться настолько низким, что не может произойти воспламенения или взрыва какого-либо опасного груза.

Решающие преимущества соответствующего изобретению решения заключаются в низких затратах на обеспечение искробезопасности источника напряжения, дополнительной надежности при обращении, особенно в процессах монтажа и хранения батареи, отсутствии требований к системам штыревых контактов и диапазонам переключения в приборе, а также в совместимости с предыдущими батарейными системами штыревых контактов.

Для того чтобы не допустить неконтролируемого положения постоянного резистора, являющегося настолько важным для обеспечения надежности источника напряжения, батарея имеет корпус, на корпусе имеются две противолежащие торцевые стороны, и на каждой торцевой стороне корпуса размещен контактный полюс. За счет этого оба контактных полюса, между которыми должно предотвращаться прямое проводящее соединение или короткое замыкание, удалены друг от друга на максимально возможное расстояние. Для того чтобы избежать электропроводного соединения между обоими контактными полюсами без промежуточного включения постоянного резистора при всех условиях, постоянный резистор закрепляется на корпусе в области между обеими плоскостями, описываемыми торцевыми сторонами. Такое крепление может экономичным образом соответствовать требованиям по стабильности крепления, а также по электрической изоляции в достаточной степени за счет использования термоусаживаемой трубки, причем термоусаживаемая трубка совместно охватывает корпус и постоянный резистор.

Особенно широкое применение изобретения обеспечивается, если батарея представляет собой элемент формата АА цилиндрической формы, причем постоянный резистор размещен на цилиндрической поверхности оболочки между обеими торцевыми сторонами и закреплен. В некоторых применениях, если в распоряжении имеется лишь малое конструктивное пространство, целесообразно применение батареи формата S АА.

Чтобы удовлетворить требования соответствующих предписаний, при номинальном напряжении батареи, равном 3,6 В, целесообразное номинальное значение для постоянного резистора составляет 100 Ом. Номинальная мощность постоянного резистора может рассчитываться на величину 250 мВт, чтобы функционирование обеспечивалось надлежащим образом при всех обстоятельствах. За счет этого источник энергии становится относительно искробезопасным, поскольку нагревание корпуса батареи в случае короткого замыкания, даже при температуре окружающей среды, равной 70°С, будет не более 10 К. В зависимости от применяемого типа батареи номинальная емкость находится в пределах от 0,5 до 2,25 А·час.

Соответствующее изобретению устройство является особенно экономичным при применении углеродистого пленочного резистора и является особенно надежным при применении металлопленочного резистора.

Монтаж соответствующего изобретению устройства является особенно простым, если соединительные проводники на втором конце, соответственно, соединены электропроводным способом с штыревым контактом штекерного соединителя.

Чтобы удовлетворить дополнительным требованиям по надежности, целесообразно, контактные полюса и электрические контакты на контактных полюсах отдельно изолировать от окружающей среды. Если, например, контактный полюс выступает относительно торцевой стороны в виде выпуклости, как это часто имеет место в коммерчески доступных батареях, то целесообразно область вокруг контактного полюса электрически изолировать от окружающей среды посредством изоляции в форме диска, в частности кругового диска. На основе габаритов коммерчески доступных батарей оказывается также целесообразным, если первый контактный полюс батареи, с которым контактирует постоянный резистор, является отрицательным полюсом. Для большего удобства обращения с соответствующим изобретению устройством, предпочтительным образом, первый соединительный проводник и второй соединительный проводник на участках не находятся друг с другом в проводящем соединении.

Далее изобретение для пояснения более подробно описывается на конкретном примере осуществления. Наряду с этим примером осуществления для специалиста в данной области техники из описания изобретения вытекают многочисленные другие возможности конструктивного выполнения. В частности, изобретение также включает в себя комбинации признаков, которые вытекают из комбинаций пунктов формулы изобретения, если даже на это не дается ссылка в явном виде. На чертеже показано схематичное представление соответствующего изобретению устройства с батареей.

Показанное на чертеже устройство 1 с батареей 2 содержит, по существу, еще первый соединительный проводник 3 с постоянным резистором 30 и второй соединительный проводник 4, которые входят в общий двухполюсный штекер 5. Корпус 31 батареи 2 имеет цилиндрическую форму с первой торцевой стороной 6 и второй торцевой стороной 7, а также поверхностью 8 оболочки. На обеих торцевых сторонах 6, 7 находится, соответственно, контактный полюс 9, 10. Первый контактный полюс 9 на первой торцевой стороне 6 через постоянный резистор 30 электропроводным способом соединен с первым концом 11 первого соединительного проводника 3. Первый контактный полюс 9 представляет собой отрицательный полюс батареи 2. Второй контактный полюс 10 соединен электропроводным способом с первым концом 12 второго соединительного проводника 4, который в виде маленькой петли 33 проходит вдоль корпуса 31 и затем продолжается параллельно первому соединительному проводнику 3 в направлении штекера 5. Первый соединительный проводник 3 и второй соединительный проводник 4 своими вторыми концами 21, 22 закреплены, соответственно, на полюсе штекера 5 не показанного штекерного соединителя и электрически с ним контактируют. Постоянный резистор 30 закреплен на поверхности 8 оболочки корпуса 31 батареи 2 посредством термоусаживаемой трубки 32, причем термоусаживаемая трубка одновременно фиксирует участки соединительных проводников 3, 4, в частности петлю 33, на корпусе 31 и дополнительно изолирует устройство от внешней среды. Со стороны торцов батарея 2, соответственно, снабжена изоляцией 35.

Изобретение относится к устройству (1) с батареей (2) с первым контактным полюсом (9) и вторым контактным полюсом (10), с двумя соединительными проводниками (3, 4), первым соединительным проводником (3) и вторым соединительным проводником, которые имеют соответственно первый конец (11, 12) и второй конец (21, 22), и указанные соединительные проводники (3, 4) соответственно относятся к соответствующему контактному полюсу (9, 10), с которым они электропроводным способом соединены на первом конце (11, 12), а на втором конце (21, 22) имеют возможность контакта с потребителем. Между первым концом (11) соединительного проводника (3), который относится к первому контактному полюсу (9), и первым контактным полюсом (9) размещен омический постоянный резистор (30) в электропроводном соединении с ними. Корпус имеет две противолежащие торцевые стороны (6, 7), и на каждой торцевой стороне (6, 7) корпуса (31) размещен контактный полюс (9), при этом постоянный резистор (30) закреплен на корпусе (31) в области между обеими плоскостями, описываемыми торцевыми сторонами (6, 7). Технический результат - снижение до минимума опасности взрыва при использовании устройства с батареей на транспорте с опасным грузом. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство (1) с батареей (2) с первым контактным полюсом (9) и вторым контактным полюсом (10), первым соединительным проводником (3) и вторым соединительным проводником, причем указанные соединительные проводники (3, 4) имеют соответственно первый конец (11, 12) и второй конец (21, 22), и указанные соединительные проводники (3,4) соответственно относятся к соответствующему контактному полюсу (9, 10), с которым они электропроводным способом соединены на первом конце (11, 12), а на втором конце (21, 22) имеют возможность контакта с потребителем, и между первым концом (11) соединительного проводника (3), который относится к первому контактному полюсу (9), и первым контактным полюсом (9) размещен омический постоянный резистор (30) в электропроводном соединении с ними, и батарея (2) имеет корпус (31), отличающееся тем, что корпус имеет две противолежащие торцевые стороны (6, 7), и на каждой торцевой стороне (6, 7) корпуса (31) размещен контактный полюс (9), при этом постоянный резистор (30) закреплен на корпусе (31) в области между обеими плоскостями, описываемыми торцевыми сторонами (6, 7).2. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что постоянный резистор (30) закреплен на корпусе (31) посредством термоусаживаемой трубки (32).3. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что батарея (2) представляет собой элемент формата АА цилиндрической формы, причем постоянный резистор (30) размещен на цилиндрической поверхности (8) оболочки между обеими торцевыми сторонами (6, 7) и закреплен.4. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что батарея (2) представляет собой элемент формата S-AA цилиндрической формы, причем постоянный резистор (30) размещен на цилиндрической поверхности (8) оболочки между обеими торцевыми сторонами (6, 7) и закреплен.5. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что батарея (2) имеет номинальное напряжение 3,6 В, и постоянный резистор (30) имеет номинальное значение 100 Ом.6. Устройство (1) по п.5, отличающееся тем, что постоянный резистор (30) имеет номинальную мощность 250 мВт.7. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что батарея (2) представляет собой литиевую батарею, в частности, батарею тионил-хлоридной системы.8. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что постоянный резистор (30) выполнен как углеродистый пленочный резистор или как металлопленочный резистор.9. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что соединительные проводники (3) на втором конце (11) соответственно соединены электропроводным способом со штекером (5) штекерного соединителя.10. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что контактные полюса (9, 10) и электрические контакты на контактных полюсах (9, 10) изолированы от окружающей среды.11. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что первый контактный полюс (9) батареи (2) является отрицательным полюсом.12. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что первый соединительный проводник (3) и второй соединительный проводник (4) на участках не находятся друг с другом в проводящем соединении.