БАТАРЕЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ Российский патент 2018 года по МПК H01M10/42 H02J7/02 

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к конструкции литий-ионной аккумуляторной батареи (АБ).

Известна литий-ионная АБ, содержащая аккумуляторы, соединенные по последовательно-параллельной схеме. Для выравнивания напряжений аккумуляторов в последовательных цепочках, параллельно каждому аккумулятору подключен электронный блок, который при заряде аккумулятора при достижении его напряжения заданного значения создает байпасную цепь для протекания зарядного тока. [https://batteryworkshop. msfc.nasa.gov/presentations/VES16_Cell_Batt_Design_YBorthomieu.pdf]

Недостатком известной батареи является использование для выравнивания напряжений в батарее электронного блока, снижающего радиационную стойкость и надежность работы батареи.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение нивелирование разбаланса напряжений в батарее электрических накопителей (ЭН) без использования радиационно чувствительных электрорадиоизделий.

Технический результат заключается в повышении радиационной стойкости и надежности работы батареи электрических накопителей.

Указанный технический результат достигается тем, что:

В батарее электрических накопителей, состоящей из электрических накопителей или групп параллельно подключенных электрических накопителей, соединенных по последовательной или последовательно-параллельной схеме, к каждому электрическому накопителю или группе параллельно соединенных электрических накопителей подключено параллельно по крайней мере по одному резистору.

Резистор выполнен из двух и более высокоточных резисторов, подключенных параллельно.

В батарее электрический накопитель имеет одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении его внутреннего давления.

В батарее параллельно в группы соединяются пары из двух электрически подключенных последовательно электрических накопителей.

В цепи подключения пары электрических накопителей имеется плавкая вставка, защищающая ею от токовых перегрузок.

Плавкая вставка расположена между электрическими накопителями.

Пример №1 выполнения батареи электрических накопителей на основе электрохимических конденсаторов.

Батарея состоит из n электрохимических накопителей ЭН1, ЭН2 … ЭHn, электрически соединенных последовательно (фиг. 1). Параллельно каждому ЭHi подключено по 3 одинаковых высокоточных резисторов R Номинал резисторов выбирается таким образом, чтобы суммарный ток через них был в 10 раз выше, чем максимальный ток саморазряда электрического накопителя ЭHi.

Последовательно соединенные группы из 3-х резисторов R образуют делитель напряжений, нивелирующий разбаланс напряжений ЭHi, возникающий при длительной работе батареи из-за возможных различий в токах саморазряда.

Пример №2 выполнения батареи электрических накопителей на основе литий-ионных аккумуляторов.

Батарея состоит из электрохимических накопителей ЭН, имеющих одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении его внутреннего давления. В батарее электрические накопители ЭН сначала соединяются парами через предохранитель F последовательно, которые затем подключаются в батарею по параллельно-последовательной схеме (фиг. 2). При этом каждой группе из 3-х пар соединенных через предохранитель ЭН параллельно подключено по одному высокоточному резистору R. Номинал резисторов R выбирается таким образом, чтобы ток через них был в 10 раз выше, чем максимальный ток саморазряда электрического накопителя ЭН.

Резисторы R образуют делитель напряжений, нивелирующий разбаланс напряжений группы из 3-х пар соединенных через предохранитель F электрических накопителей ЭН, возникающий при длительной работе батареи из-за возможных различий в токах саморазряда электрических накопителей. Плавкая вставка F, соединяющая пары электрических накопителей ЭН, защищает батарею от коротких замыканий внутри электрических накопителей ЭН. Если токи замыканий внутри электрических накопителей ЭН ниже порога срабатывания плавкой вставки F, работоспособность батареи обеспечивает одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий внутреннюю электрическую цепь смежного с закороченным электрическим накопителем ЭН.

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. Номинал резисторов выбирается таким образом, чтобы ток через них был в 10 и более раз выше, чем максимальный ток саморазряда электрического накопителя. Параллельно в батарее могут соединяться пары из двух ЭН, электрически подключенных последовательно, каждый из которых имеет одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри ЭН. В качестве дополнительной защиты от возгораний из-за токовых перегрузок в цепи подключения пары ЭН используется плавкая вставка, которая может располагаться между ними. Повышение радиационной стойкости и надежности работы батареи электрических накопителей является техническим результатом изобретения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

1. Батарея электрических накопителей, состоящая из электрических накопителей или групп параллельно подключенных электрических накопителей, соединенных по последовательной или последовательно-параллельной схеме, отличающаяся тем, что к каждому электрическому накопителю или группе параллельно соединенных электрических накопителей подключено параллельно по крайней мере по одному резистору.

2. Батарея по п. 1, отличающаяся тем, что резистор выполнен из двух и более высокоточных резисторов, подключенных параллельно.

3. Батарея по любому из п. 1 или 2, отличающаяся тем, что электрический накопитель имеет одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении его внутреннего давления.

4. Батарея по п. 3, отличающаяся тем, что параллельно в группы соединяются пары из двух подключенных последовательно электрических накопителей.

5. Батарея по п. 4, отличающаяся тем, в цепи подключения пары электрических накопителей имеется плавкая вставка, защищающая цепь от токовых перегрузок.

6. Батарея по п. 5, отличающаяся тем, что плавкая вставка расположена между электрическими накопителями.