Автономний акумуляторний модуль

Реферат: Автономний акумуляторний модуль призматичної форми на базі літієвих акумуляторів містить з'єднані в електричний ланцюг однотипні акумуляторні комірки і електронний блок для контролю параметрів і нівелювання розбалансування напруги акумуляторних комірок (ЕБКПНРНАК). Модуль встановлений в додатковий легкий герметичний ударостійкий корпус. Однотипні акумуляторні комірки розміщені в ньому впритул одна до одної. Додатково містить термодатчик, який поєднаний електричним зв'язком з ЕБКПНРНАК, прикріплений на додатковій мідній пластині, що розташована в центрі корпусу, та ключ комутації і вузол управління обмеженням вхідного струму. Кожна з комірок споряджена автономним термозапобіжником. UA 119227 U (54) АВТОНОМНИЙ АКУМУЛЯТОРНИЙ МОДУЛЬ UA 119227 U UA 119227 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана при виготовленні автономних акумуляторних модулів широкого спектра використання, в тому числі для переносних пристроїв. Важливою технічною вимогою до автономних акумуляторних модулів є забезпечення потрібного температурного режиму його роботи, що підвищує термін його служби. Відомий автономний акумуляторний модуль [патент UA № 24887U H01M 2/10], що містить прямокутний призматичний корпус з розміщеними в ньому акумуляторами, з'єднаними послідовно за допомогою міжелементних з'єднань, що містять камеру з кришкою і з розміщеним в ній блоком різнополярних електродів, розділених сепараторами, акумулятори охоплені теплостійкою діелектричною смугою, установленою на висоті, рівній половині висоти корпуса, і щільно прилягаючою до його внутрішніх стінок, кожна камера акумулятора оснащена кронштейном ортогональної форми, розміщеним у просторі між блоком електродів і кришкою камери і жорстко прикріпленим своїми передньою і задньою стінками до широких стінок камери, при цьому нижня частина кронштейна, яка повернута до блока електродів, має кільцеві отвори, а в бокових гранях кронштейна, повернутих до струмопровідних вушок, виконані прорізи глибиною 0,4-0,5 висоти кронштейна. Така конструкція автономного акумуляторного модуля уберігає його від переливання електроліту при вібраціях, але не забезпечує потрібного температурного режиму його роботи. До того ж наявність додаткових вузлів і елементів, що забезпечують розподіл механічних та теплових навантажень, підвищує за рахунок цього масу автономного акумуляторного модуля. Найбільш близьким за суттю і конструктивними особливостями є автономний акумуляторний модуль [патент RU JMM42206U Н01М 10/04] на базі літій-полімерних акумуляторів призматичної форми, що містить передню і задню торцеві пластини і розташовані між ними послідовно з'єднані в електричний ланцюг однотипні акумуляторні комірки, кожна з яких розміщена у проставці із забезпеченням каналів повітряного охолодження, а також стягуючі шпильки, які замикають стискуюче зусилля на торцевих пластинах. Акумуляторний модуль забезпечений додатковою проміжною пластиною, розміщеної з боку передньої торцевої пластини, встановленим на проміжній пластині електронним блоком для контролю параметрів і нівелювання розбалансування напруги акумуляторних комірок, до якого приєднані клеми комірок, передньою кришкою, закріпленою на проміжній пластині, і задньою кришкою, закріпленою на задній торцевій пластині, проставки в ньому виконані у вигляді рознімного корпусного елемента, складеного з двох пар протилежних бічних стояків, що мають різну ширину, яка визначається з умови розміщення акумуляторних комірок з постійним інтервалом між ними, при цьому стояки виконані з верхніми і нижніми горизонтальними полицями, і на нижніх горизонтальних полицях стояків є опорні майданчики під комірки, а стягуючі шпильки проходять в отворах, передбачених в тілі бічних стояків корпусів проставок за межами бічних поверхонь осередків. Такий автономний акумуляторний модуль забезпечує достатньо ефективний відвід тепла при наявності відкритого доступу повітря всередину модуля, але при необхідності герметизації така система тепловідведення не забезпечує працездатності модуля і достатнього строку служби. До того ж такий автономний акумуляторний модуль має достатньо вагому масу за рахунок наявності пластин, проставок, стягуючих шпильок. Поставлена задача - удосконалення автономного акумуляторного модуля для забезпечення працездатності модуля і строку його служби шляхом поліпшення температурного режиму його роботи за рахунок багатоступеневого контролю, зі зменшенням його маси на базі сучасних елементів, що розширює межі його застосування. Поставлена задача вирішується тим, що автономний акумуляторний модуль призматичної форми на базі літієвих акумуляторів містить з'єднані в електричний ланцюг однотипні акумуляторні комірки і електронний блок для контролю параметрів і нівелювання розбалансування напруги акумуляторних комірок (ЕБКПНРНАК). Автономний акумуляторний модуль встановлений в додатковий легкий герметичний ударостійкий корпус, причому однотипні акумуляторні комірки розміщені в ньому впритул одна до одної, і додатково містить термодатчик, який поєднаний електричним зв'язком з ЕБКПНРНАК, прикріплений на додатковій мідній пластині, що розташована в центрі корпусу, та ключ комутації і вузол управління обмеженням вхідного струму, які поєднані електричним зв'язком з ЕБКПНРНАК і електричним ланцюгом однотипних акумуляторних комірок, що з'єднані в електричний ланцюг послідовно-паралельно і кожна з комірок споряджена автономним термозапобіжником. Краще, коли термозапобіжник автономного акумуляторного модуля виконаний у вигляді графітно-полімерного контакту. 1 UA 119227 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Краще, коли ключ комутації автономного акумуляторного модулю виконаний у вигляді потужних МОП-транзисторів. Краще, коли ЕБКПНРНАК автономного акумуляторного модуля виконаний на базі мікросхем типу BQ2947. Краще, коли легкий ударостійкий корпус автономного акумуляторного модуля виконаний із полімерів або металопластику. Краще, коли термодатчик автономного акумуляторного модуля виконаний на базі терморезистора. Використання літієвих акумуляторів дозволяє витримувати акумуляторному модулю достатньо високі температури без втрати працездатності. Наявність додаткового легкого герметичного ударостійкого корпусу сферу його застосування. Використання однотипних акумуляторних комірок дозволяє рівномірно розподіляти навантаження. Розміщення впритул однотипних акумуляторних комірок дозволяє ефективно використовувати об'єм легкого герметичного ударостійкого корпусу і не потребує елементів для їх підтримання, що зменшує масу. Наявність ЕБКПНРНАК дозволяє автоматично керувати режимом роботи автономного акумуляторного модуля. Сучасний ключ комутації у вигляді потужних МОП-транзисторів включає і виключає автономний акумуляторний модуль, забезпечуючи високу швидкодію. Вузол управління обмеженням вхідного струму забезпечує оптимальні струми для навантаження і попереджує перегрів однотипних акумуляторних комірок від надмірних токів. В автономному акумуляторному модулі передбачено ще декілька етапів захисту від перегріву з використанням сучасних елементів. Спорядження однотипних акумуляторних комірок автономним термозапобіжником у вигляді графітно-полімерного контакту забезпечує на час перегріву розрив ланки послідовно з'єднаних однотипних акумуляторних комірок, що входить до послідовно-паралельного електричного ланцюга. Але інші гілки електричного ланцюга будуть забезпечувати потрібну для навантаження напругу. Термодатчик автономного акумуляторного модуля, що виконаний на базі терморезистора, підключений безпосередньо до ЕБКПНРНАК, який залежно від отриманих від термодатчика даних виключає автономний акумуляторний модуль чи підтримує його роботу. Його встановлення на мідній пластині, що розташована в центрі корпусу, дозволяє контролювати температуру в найгарячішій точці автономного акумуляторного модуля. Мідна пластина за рахунок високої теплопровідності швидко набирає температуру середовища і швидко віддає її термодатчику. Креслення пояснює суть корисної моделі, але не обмежує дії патенту: Автономний акумуляторний модуль, де: 1 - однотипні акумуляторні комірки; 2 - електронний блок для контролю параметрів і нівелювання розбалансування напруги акумуляторних комірок (ЕБКПНРНАК); 3 - легкий герметичний ударостійкий корпус; 4 - термодатчик; 5 - мідна пластина; 6 - ключ комутації; 7 - вузол управління обмеженням вхідного струму; 8 - термозапобіжник; 9 - клема зі знаком (+) автономного акумуляторного модуля; 10 - клема зі знаком (-) автономного акумуляторного модуля. Автономний акумуляторний модуль призматичної форми на базі літієвих акумуляторів містить з'єднані в електричний ланцюг однотипні акумуляторні комірки 1 і електронний блок для контролю параметрів і нівелювання розбалансування напруги акумуляторних комірок (ЕБКПНРНАК) 2. Автономний акумуляторний модуль встановлений в легкий герметичний ударостійкий корпус 3, причому однотипні акумуляторні комірки 1 розміщені в ньому впритул одна до одної. Автономний акумуляторний модуль містить також термодатчик 4, який поєднаний електричним зв'язком з ЕБКПНРНАК 2. Він закріплений на мідній пластині 5, що розташована в центрі корпусу 3. Є також ключ комутації 6 і вузол управління обмеженням вхідного струму 7, які поєднані електричним зв'язком з ЕБКПНРНАК 2 і електричним ланцюгом однотипних 2 UA 119227 U 5 10 15 20 25 30 35 акумуляторних комірок 1, що з'єднані в електричний ланцюг послідовно-паралельно. Кожна з комірок споряджена автономним термозапобіжником 8. Автономний акумуляторний модуль використовують наступним чином: При підключенні навантаження до клеми зі знаком (+) 9 і клеми зі знаком (-) автономного акумуляторного модуля, електронний блок для контролю параметрів і нівелювання розбалансування напруги однотипних акумуляторних комірок ЕБКПНРНАК 2 проводить аналіз і порівняння даних щодо напруги, струму, температури і дає команди на ключ комутації 6 по підключенню або відключенню виходу автономного акумуляторного модуля зі знаком (+) до клеми акумуляторної батареї зі знаком (+) 9. Вузол управління обмеженням вхідного струму 7 постійно вимірює силу струму, який протікає по ланці і видає дані на ЕБКПНРНАК 2, який при необхідності видає команди на обмеження сили струму. Термодатчик 4, який закріплений на мідній пластині 5, встановленій в центрі легкого герметичного ударостійкого корпусу 3 і найчастіше вміщеній на одній із акумуляторних комірок 1, вимірює середню температуру розігріву акумуляторних комірок 1 і передає дані до ЕБКПНРНАК 2, який при необхідності видає команди на відключення виходу автономного акумуляторного модуля зі знаком (і) від клеми автономного акумуляторного модуля зі знаком (+), тобто відбувається відключення від навантаження. При знаходженні параметрів, які контролюють, в допустимих межах, автономний акумуляторний модуль забезпечує навантаження стабільним постачанням електроживленням. На базі корисної моделі підприємство Д. налагодило випуск автономних акумуляторних модулів широкого спектра використання. Надаємо приклад виконання конкретного модуля, що має такі основні технічні характеристики: струм споживання в режимі сну, мА: 0.3; номінальна вихідна напруга, В: 12.8; номінальний вихідний струм (без радіатора), А: 10; номінальний вихідний струм (з радіатором), А: 30; кількість літій-іонних елементів в автономному акумуляторному модулі, штук: до 32 (гарантовано) або більше; максимальна вихідна напруга (відсічення), В: 14,5; мінімальна вихідна напруга (рівень відсічення), В: 8.0; максимальний вихідний струм, А: 40; час відгуку захисту, мс: 15; максимальна температура акумулятора (захисний поріг), град. С: 62; граничне значення температури спрацювання захисту (продовження роботи акумулятора), град. С: 55; час спрацювання на температуру захисту, мс: 0.25; діапазон робочих температур, град. С: -30… +80. Таким чином, удосконалення автономного акумуляторного модуля забезпечує працездатність модуля і підвищує строк його служби шляхом поліпшення температурного режиму роботи модуля за рахунок багатоступеневого контролю параметрів, зі зменшенням його маси на базі сучасних елементів, що розширює межі його застосування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Автономний акумуляторний модуль призматичної форми на базі літієвих акумуляторів, що містить з'єднані в електричний ланцюг однотипні акумуляторні комірки і електронний блок для контролю параметрів і нівелювання розбалансування напруги акумуляторних комірок (ЕБКПНРНАК), який відрізняється тим, що встановлений в додатковий легкий герметичний ударостійкий корпус, причому однотипні акумуляторні комірки розміщені в ньому впритул одна до одної, і додатково містить термодатчик, який поєднаний електричним зв'язком з ЕБКПНРНАК, прикріплений на додатковій мідній пластині, що розташована в центрі корпусу, та ключ комутації і вузол управління обмеженням вхідного струму, які поєднані електричним зв'язком з ЕБКПНРНАК і електричним ланцюгом однотипних акумуляторних комірок, що з'єднані в електричний ланцюг послідовно-паралельно і кожна з комірок споряджена автономним термозапобіжником. 2. Автономний акумуляторний модуль за п. 1, який відрізняється тим, що термозапобіжник виконаний у вигляді графітно-полімерного контакту. 3. Автономний акумуляторний модуль за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що ключ комутації виконаний у вигляді потужних МОП-транзисторів. 4. Автономний акумуляторний модуль за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що ЕБКПНРНАК виконаний на базі мікросхем типу BQ2947. 5. Автономний акумуляторний модуль за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що легкий ударостійкий корпус виконаний із полімерів або металопластику. 6. Автономний акумуляторний модуль за будь яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що термодатчик виконаний на базі терморезистора. 3 UA 119227 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4