БАТАРЕЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ Российский патент 2024 года по МПК H01G9/04 H01M50/251 H01M50/507 

Изобретение относится к области электротехники, касается особенностей конструктивного выполнения батарей из электрохимических конденсаторов. Батареи предназначены для использования в качестве источника (накопителя) энергии в мобильных электростанциях, для обеспечения возможности движения автомобиля на электрическом ходу и для выполнения требований по качеству вырабатываемой энергии в составе объекта.

Известен электрохимический конденсатор, описание которого изложено в патенте RU 205784, опубликованном 11.08.2021, МПК H01G 9/004.

Конденсатор включает в себя следующие элементы: корпус, поляризуемый пористый угольный электрод, неполяризуемый оксидно-никелевый электрод, пористый сепаратор, электродный блок, коллектор тока поляризуемого пористого углеродного электрода, крышку корпуса, борн положительного и борн отрицательного полюсов, заливочное отверстие, винтовую крышку с аварийным клапаном, токоотводы коллекторов тока поляризуемого углеродного электрода, токоотводы неполяризуемых оксидно-никелевых электродов, плоскости конверта и шов тепловой зашивки.

Недостатком данного технического решения является недостаточная проработка конструктивного исполнения батареи как наиболее распространенного способа применения электрохимических конденсаторов.

Наиболее близким техническим решением является батарея электрохимических конденсаторов, описанная патентом RU 210618 (принята за прототип), опубликованным 22.04.2022, МПК H01G 9/004.

Батарея электрохимических конденсаторов включает корпус батареи с электрически соединенными электрохимическими конденсаторами, скрепленными обечайкой и пружиной, выполненными призматическими, из полимерного материала, расположенными в один или несколько рядов, отличающаяся тем, что корпус батареи содержит боковые ребра, выполненные из швеллеров, по боковым поверхностям боковые ребра соединены металлическими полосами, по торцевым поверхностям боковые ребра соединены швеллерами болтовыми соединениями в нижней и верхней их частях, корпус снабжен верхней и нижней полками, верхней крышкой и перегородкой, на швеллере верхней части боковой поверхности закреплен блок из двух терминалов в виде пластин из диэлектрического материала с металлическими пластинами и контактными болтами, на которых закреплены клеммы кабелей коммутации электрохимических конденсаторов, электрохимические конденсаторы расположены на верхней и нижней полках корпуса из диэлектрического материала и скоммутированы в шесть параллельных цепей, каждая из которых состоит из сорока последовательно соединенных электрохимических конденсаторов.

Недостатком данного технического решения является ограниченная мощность, допускаемая такой конструкцией.

Проблемой создания батарей электрохимических конденсаторов является обеспечение надежной работы в условиях высокого напряжения.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы батареи при напряжении около 600 В.

Достигается технический результат батареей электрохимических конденсаторов, включающей корпус батареи с электрически соединенными электрохимическими конденсаторами, снабженными токовыводами, скрепленными обечайкой и пружиной, выполненными призматическими, из полимерного материала, расположенными в один или несколько рядов, имеющая силовые токоотводы в виде шин, причем корпус батареи представляет собой тумбу в форме прямоугольного параллелепипеда с ребрами жесткости, расположенными по его граням и снабженные опорными накладками, боковыми, задней, верхней, нижней и передней стенкой, причем передняя стенка выполнена в виде съемных частей, закрепленных винтами крепления съемных частей передней стенки к опорным накладкам и винтами крепления съемных частей передней стенки к ребрам жесткости, внутри тумбы выполнены пять расположенных друг над другом полостей, на внешних поверхностях задних и боковых стенках которых зафиксированы накладки из стеклотекстолита, на внутреннюю поверхность полостей нанесена органосиликатная композиция, а передние части полостей снабжены съемными стенками, представляющими собой съемные части передней стенки корпуса, в верхней полости размещено четырнадцать последовательно соединенных никель-медными шинами электрохимических конденсаторов, зафиксированных на задней стенке скобой, а в оставшихся четырех полостях размещены по сто электрохимических конденсаторов, конденсаторы полостей соединены в последовательную электрическую цепь гибкими кабелями сечением 35 мм, зафиксированными на ребрах жесткости задней стенки пластиковыми стяжками, силовые токоотводы выведены через гермовыводы на задней стенке корпуса, на все токовыводы и никель-медные шины, соединяющие конденсаторы каждой полости нанесена органосиликатная композиция.

Конструкция корпуса обеспечивает необходимую механическую прочность батареи по отношению как к весу самих электрохимических конденсаторов, так и к возможным колебательным нагрузкам, для чего предназначены жестко закрепленные стенки и ребра жесткости. Наличие стенок предотвращает попадание на плоскость токоотводов влаги и пыли, что при общем высоком напряжении батареи может приводить к замыканию с большими токами утечки. Крепление передней стенки на ребра жесткости и опорные накладки служит надежному закреплению съемных частей передней стенки и одновременно обеспечивает их быстрый демонтаж для сборки и обслуживания батареи. Расположение электрохимических конденсаторов в полостях уменьшает площадь, на которой расположены коммутационные элементы, что снижает риск короткого замыкания в процессе монтажа и работы. Расположение полостей внутри тумбы минимизирует длину коммутационного кабеля, что снижает вероятность его обрыва в процессе работы. Накладки из стеклотекстолита, закрепленные на стенках полостей, предотвращают замыкание и утечки тока на корпус тумбы. Изоляция токовыводов и соединительных никель-медных шин конденсаторов органосиликатной композицией предотвращает возможность короткого замыкания при случайном попадании проводящих предметов, а также атмосферную коррозию токовыводов и коммутационных элементов. Расположение силовых токоотводов через заднюю стенку тумбы, а также крепление к этой стенке силового кабеля исключает попадание силового кабеля на коммутационные элементы батареи.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан сборочный чертеж батареи электрохимических конденсаторов (вид спереди)

На фиг. 2 показан сборочный чертеж батареи электрохимических конденсаторов (вид сзади)

1 - корпус батареи;

2 - полость с электрохимическими конденсаторами 3;

3 - электрохимические конденсаторы;

4 - передняя стенка;

5 - гибкие кабели;

6 - транспортировочные проушины;

7 - винты крепления передней стенки к опорным накладкам ребер жесткости;

8 - винты крепления передней стенки к корпусу;

9 - накладка из стеклотекстолита;

10 - токовыводы электрохимических конденсаторов 3.

11 - гермовывод;

12 - ребра жесткости.

13 - боковые стенки

14 - задняя стенка

15 - верхняя стенка

16 - нижняя стенка

17 - съемная часть передней стенки

18 - силовые токоотводы

19 - обечайка

20 - пружина

21 - никель-медные шины

22 - скоба крепления к электрохимическим конденсаторам верхней полости

23 - Опорные накладки ребер жесткости

Батарея электрохимических конденсаторов, включает: корпус батареи 1, представляющий собой тумбу в форме прямоугольного параллелепипеда с ребрами жесткости 12, расположенными по граням прямоугольного параллелепипеда и снабженные опорными накладками 23, боковыми стенками 13, задней стенкой 14, верхней стенкой 15 и нижней стенкой 16 и съемной передней стенкой 4, выполненной в виде съемных частей 17, закрепленных винтами крепления съемных частей передней стенки к опорным накладкам 7 ребер жесткости 12 и винтами крепления съемных частей передней стенки к ребрам жесткости 8, внутри тумбы выполнены пять расположенных друг над другом полостей 2 с электрохимическими конденсаторами 3, на задних 14 и боковых 13 стенках которых зафиксированы накладки из стеклотекстолита 9, передние части которых закрываются съемными частями передней стенки корпуса 17, в верхней полости размещены четырнадцать последовательно соединенных никель-медными шинами 21 электрохимических конденсаторов 3, зафиксированных на задней стенке скобой 22, а в оставшихся четырех полостях 2 содержится по сто электрохимических конденсаторов 3, стянутых обечайкой 19 и пружиной 20, конденсаторы полостей 2 соединены в последовательную электрическую цепь гибкими кабелями 5 сечением 35 мм, зафиксированными на ребрах жесткости 12 задней стенки 14 пластиковыми стяжками, на все токовыводы 10 электрохимических конденсаторов 3 каждой полости 2 нанесена органосиликатная композиция, например, ОС-96-21 ТУ 88-633-12205-16-01-78. Силовые токоотводы 18 выводят через гермовыводы 11 на задней стенке корпуса 14, корпус снабжен транспортировочными проушинами 6.

Батарея электрохимических конденсаторов собирается следующим образом: на внутреннюю поверхность полостей 2 корпуса 1 наносится тонким слоем композиция органосиликатная, например ОС-96-21 ТУ 88-633-12205-16-01-78 в два слоя с интервалом тридцать минут. Четырнадцать электрохимических конденсаторов 3, расположенных в верхней полости 2, закреплены к задней стенке 14 скобой 22, что предотвращает их относительное смещение и следующее за ним ослабление крепления никель-медных шин 21. В оставшихся четырех нижних полостях 2 устанавливается по сто электрохимических конденсаторов 3, положение которых фиксируется обечайкой 19 с пружиной 20, что предотвращает их относительное смещение при работе и дополнительно органосиликатной композицией, которая, в совокупности со стеклотекстолитовыми пластинами 9, предотвращает токи утечки на корпус. Электрохимические конденсаторы 3 всех полостей 2 последовательно соединяются с помощью никель-медных шин 21, на которые наносится органосиликатная композиция, например ОС-96-21 ТУ 88-633-12205-16-01-78. Электрохимические конденсаторы 3 полостей 2 соединяют в последовательную электрохимическую цепь гибкими кабелями 5 сечением 35 мм. Кабели 5 фиксируется пластиковыми стяжками к ребрам жесткости 12 на задней стенке корпуса 14, что предотвращает их обрыв и попадание на плоскость токовыводов 10 электрохимических конденсаторов 3. Силовые токоотводы 18 выводят через гермовыводы 11 на задней стенке корпуса 14. Попадание посторонних проводящих предметов, пыли и влаги на плоскость токоотводов 10 электрохимических конденсаторов 3 предотвращают съемная передняя стенка 4, боковые стенки 13, задняя стенка 14, верхняя стенка 15, нижняя стенка 16. Надежность установки батареи в посадочное место обеспечивается транспортировочными проушинами 6.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к сборке батареи электрохимических конденсаторов, которая может быть использована в качестве источника (накопителя) энергии в мобильных электростанциях. Повышение надежности работы батареи электрохимических накопителей в условиях высокого напряжения около 600 В является техническим результатом, который достигается тем, что электрохимические призматические конденсаторы, расположенные в несколько рядов в корпусе и снабженные силовыми токоотводами в виде шин, установлены в корпусе, на котором выполнены ребра жесткости и опорные накладки, при этом передняя стенка корпуса выполнена в виде съемных частей, внутри корпуса друг над другом расположено пять полостей, на внутреннюю поверхность которых нанесена органосиликатная изоляционная композиция, в верхней полости корпуса размещено четырнадцать последовательно соединенных никель-медными шинами электрохимических конденсаторов, зафиксированных на задней стенке скобой, а в оставшихся четырех полостях размещены по сто электрохимических конденсаторов, которые соединены в последовательную электрическую цепь гибкими кабелями сечением 35 мм и зафиксированы на ребрах жесткости задней стенки пластиковыми стяжками, силовые токоотводы выведены через гермовыводы на задней стенке корпуса, на все токовыводы и никель-медные шины, соединяющие конденсаторы, нанесена изолирующая органосиликатная композиция. 2 ил.

Батарея электрохимических конденсаторов, включающая корпус батареи с электрически соединенными электрохимическими конденсаторами, снабженными токовыводами, скрепленными обечайкой и пружиной, выполненными призматическими, из полимерного материала, расположенными в один или несколько рядов, имеющая силовые токоотводы в виде шин, отличающаяся тем, что корпус батареи представляет собой тумбу в форме прямоугольного параллелепипеда с ребрами жесткости, расположенными по его граням и снабженными опорными накладками, боковыми, задней, верхней, нижней и передней стенками, причем передняя стенка выполнена в виде съемных частей, закрепленных винтами крепления съемных частей передней стенки к опорным накладкам и винтами крепления съемных частей передней стенки к ребрам жесткости, внутри тумбы выполнены пять расположенных друг над другом полостей, на внешних поверхностях задних и боковых стенках которых зафиксированы накладки из стеклотекстолита, на внутреннюю поверхность полостей нанесена органосиликатная композиция, а передние части полостей снабжены съемными стенками, представляющими собой съемные части передней стенки корпуса, в верхней полости размещено четырнадцать последовательно соединенных никель-медными шинами электрохимических конденсаторов, зафиксированных на задней стенке скобой, а в оставшихся четырех полостях размещены по сто электрохимических конденсаторов, конденсаторы полостей соединены в последовательную электрическую цепь гибкими кабелями сечением 35 мм, зафиксированными на ребрах жесткости задней стенки пластиковыми стяжками, силовые токоотводы выведены через гермовыводы на задней стенке корпуса, на все токовыводы и никель-медные шины, соединяющие конденсаторы каждой полости, нанесена органосиликатная композиция.