Тепловой накопитель для низкотемпературной эксплуатации аккумуляторных батарей Российский патент 2021 года по МПК H01M10/60 

Изобретение относится к элементам электрического оборудования, в частности к устройствам для аккумулирования и регулирования температуры секции аккумуляторных батарей и используется для повышения их надежности, долговечности и работоспособности при использовании в условиях низких температур окружающей среды.

Известно устройство для подогрева (патент США №2700064, кл. Н01M 45/02), состоящее из нагревательных элементов с различными теплопередающими устройствами их энергии к электролиту, предусматривающее установку в корпус аккумуляторов.

Недостатком его является осуществление нагрева электролита только при стационарных стоянках транспортных средств, на которых установлена батарея, при подключении к внешнему источнику питания, что снижает его эффективность и требует затрат на работу обслуживающего персонала.

Известно техническое решение подогревающего устройства, выполненное в виде нагревательного элемента в теплоаккумулирующем модуле прямоугольной формы с включением в его состав нанотрубок (патент KR 20140082034 (А), МКИ Н01М 10/60, взято за прототип),

Недостатком данного устройства является высокая стоимость нанотрубок, сложность изготовления, подключения и эксплуатации.

Технической задачей изобретения является подогрев и поддержание оптимальной температуры секции аккумуляторных батарей в межсменный период при низкой стоимости, простоте изготовления и эксплуатации дополнительного устройства, в целях получения максимального стартового разряда аккумуляторов при пуске двигателя, стабильного заряда аккумулятора в процессе работы системы электроснабжения, повышения надежности, долговечности и работоспособности при использовании в условиях низких температур окружающей среды.

Техническим решением задачи является создание теплового накопителя для низкотемпературной эксплуатации аккумуляторных батарей, способного при невысокой стоимости, простоте изготовления и эксплуатации, осуществить аккумулирование тепловой энергии, подогрев и поддержание оптимальной температуры аккумуляторной батареи в целях получения максимального стартового разряда при пуске двигателя, стабильного заряда в процессе работы системы электроснабжения, повышения надежности, долговечности и работоспособности при использовании аккумуляторов в условиях низких температур окружающей среды

Поставленная задача достигается тем, что тепловой накопитель для низкотемпературной эксплуатации аккумуляторных батарей, выполнен в виде комплекта, состоящего из прижимного температурного датчика, установленного на корпусе аккумулятора, и теплоаккумулирующего герметичного пластикового модуля прямоугольной формы, с наполнителем из парафина и дробленого до фракции в 2-3 миллиметра известково-натриевого стекла, внутри которого встроен методом вклеивания ленточный нагревательный элемент с двухсторонними нагревающими поверхностями и подводящими контактными зажимами, при этом элементы комплекта-прижимной температурный датчик и ленточный нагревательный элемент объединены общей электрической схемой с автоматическим контроллером и магнитным пускателем, и включены в систему электроснабжения автомобиля.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема теплового накопителя для низкотемпературной эксплуатации аккумуляторных батарей, на фиг. 2 изображена установочная схема теплового накопителя для отдельной аккумуляторной батареи, на фиг. 3 изображена установочная схема теплового накопителя для низкотемпературной эксплуатации аккумуляторных батарей.

Тепловой накопитель для низкотемпературной эксплуатации аккумуляторных батарей выполнен в виде комплекта, состоящего из прижимного температурного датчика 1, установленного на корпусе аккумулятора, и теплоаккумулирующего герметичного пластикового модуля 2 прямоугольной формы, с наполнителем из парафина и дробленого до фракции в 2-3 миллиметра известково-натриевого стекла, в который встроен методом вклеивания ленточный нагревательный элемент 3 с двухсторонними нагревающими поверхностями 4 и подводящими контактными зажимами 5, при этом элементы комплекта- прижимной температурный датчик 1 и ленточный нагревательный элемент 3 объединены общей электрической схемой с автоматическим контроллером и магнитным пускателем(на рисунке не показаны), и включены в систему электроснабжения автомобиля.

Устройство работает следующим образом:

В ходе эксплуатации автомобиля в низкотемпературный период при включении магнитного пускателя электрический ток через систему электроснабжения, автоматический контроллер и подводящие контактные зажимы 5 подается на ленточный нагревательный элемент 3 модуля 2, который при нагреве поверхностей 4 производит разогрев наполнителя, корпусов, электролита и внутренних устройств аккумуляторных батарей. При этом излучаемое тепло аккумулируется наполнителем из парафина и дробленого до фракции в 2-3 миллиметра известково-натриевого стекла, находящегося в модуле 2. По достижении температуры корпуса аккумулятора в 40 градусов Цельсия, что соответствует температуре модуля 2 в 80-90 градусов Цельсия, прижимной температурный датчик 1 направляет сигнал на автоматический контроллер, который производит отключение ленточного нагревательного элемента 3.

Далее, при выключении двигателя или отключенном ленточном нагревательном элементе 3, происходит остывание наполнителя модуля 2, корпусов, электролита и внутренних устройств аккумуляторных батарей, при этом наполнитель модуля 2 отдает накопленную тепловую энергию, что позволяет значительно увеличить время охлаждения секции аккумуляторов и поддерживать оптимальную эксплуатационную температуру секции аккумуляторных батарей в межсменный период и во время работы автомобиля.

При снижении температуры корпуса аккумулятора до -5 градусов Цельсия, прижимным температурным датчиком 1 также направляется сигнал на автоматический контроллер, который производит подключение ленточного нагревательного элемента 3 для проведения последующего разогрева согласно операций, приведенных выше.

При отсутствии необходимости в работе теплового накопителя для низкотемпературной эксплуатации аккумуляторных батарей или положительной температуре окружающей среды автоматический контролер не включается.

Таким образом, при помощи автоматического контроллера, происходит циклическое подогревание наполнителя модуля 2, корпусов, электролита и внутренних устройств аккумуляторных батарей, при этом аккумулятор находится в оптимальных условиях эксплуатации от -5 до +30 градусов Цельсия, что способствует получению максимального стартового разряда при пуске двигателя, стабильного заряда аккумулятора в процессе работы системы электроснабжения, и способно повысить надежность, долговечность и работоспособность при использовании аккумуляторов в условиях низких температур окружающей среды.

Применяемые в качестве наполнителя модуля 2 парафин и дробленое до фракции в 2-3 миллиметра известково-натриевое стекло уменьшают стоимость устройства без снижения эксплуатационных функций, в сравнении с прототипом.

Таким образом, использование данного изобретения, при его невысокой стоимости, простоте изготовления и эксплуатации, наличии возможности аккумулирования тепловой энергии, способного осуществить подогрев и поддержание оптимальной температуры аккумуляторной батареи позволит получить максимальный стартовый разряд при пуске двигателя, стабильный заряд аккумулятора в процессе работы системы электроснабжения, повысит надежность, долговечность и работоспособность при использовании аккумуляторов в условиях низких температур окружающей среды, что приведет к экономии энергозатрат и увеличит экономический эффект от его применения в сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к тепловому накопителю для низкотемпературной эксплуатации, и может быть использовано в элементах электрического оборудования, в частности в устройствах для регулирования температуры секции аккумуляторных батарей. Поддержание оптимальной температуры аккумуляторной батареи и максимального стартового разряда является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что тепловой накопитель выполнен в виде комплекта, состоящего из прижимного температурного датчика, установленного па корпусе аккумулятора, и теплоаккумулирующего герметичного пластикового модуля прямоугольной формы, с наполнителем из парафина и дробленого до фракции в 2-3 миллиметра известково-натриевого стекла, внутри которого встроен методом вклеивания ленточный нагревательный элемент с двухсторонними нагревающими поверхностями и подводящими контактными зажимами, при этом элементы комплекта - прижимной температурный датчик и ленточный нагревательный элемент объединены общей электрической схемой с автоматическим контроллером и магнитным пускателем и включены в систему электроснабжения автомобиля. Заявленное изобретение обеспечивает стабильный заряд аккумулятора и повышение его надежности в условиях низких температур окружающей среды. 3 ил., 1 пр.

Тепловой накопитель для низкотемпературной эксплуатации аккумуляторных батарей, содержащий нагревательный элемент в теплоаккумулирующем модуле прямоугольной формы, отличающийся тем, что выполнен в виде комплекта, состоящего из прижимного температурного датчика, установленного на корпусе аккумулятора и теплоаккумулирующего герметичного пластикового модуля прямоугольной формы, с наполнителем из парафина и дробленого до фракции в 2-3 миллиметра известково-натриевого стекла, внутри которого встроен методом вклеивания ленточный нагревательный элемент с двухсторонними нагревающими поверхностями и подводящими контактными зажимами, при этом элементы комплекта - прижимной температурный датчик и ленточный нагревательный элемент объединены общей электрической схемой с автоматическим контроллером и магнитным пускателем и включены в систему электроснабжения автомобиля.