Устройство энергосбережения для аккумуляторных батарей

 

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована, например, при проведении геофизических исследований в море. Устройство включает корпус с теплоизолирующим экраном на внутренней поверхности. В корпусе установлены аккумуляторная батарея, датчик температуры и нагреватель, соединенные с контроллером, при этом нагреватель соединен также с аккумуляторной батареей, а контроллер снабжен управляющей программой включения/выключения нагревателя при оптимальной температуре максимальной энергоотдачи батареи с учетом типа установленной батареи, разрядных характеристик батареи в зависимости от температуры, необходимого времени работы и осуществляющей непрерывное вычисление производной температуры по времени. Технический результат- повышение энергоотдачи аккумуляторных батарей в условиях пониженной температуры окружающей среды.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована, например, при проведении геофизических исследований в море.

Известны различные устройства, улучшающие работу аккумуляторных батарей при пониженных температурах. Как правило, они содержат защитные кожухи и нагревательные элементы, размещенные внутри. При этом нагревательные элементы оснащаются выключателем, чувствительным к температуре, либо таймером, обеспечивающим некоторое время работы для повышения температуры, а в качестве источника энергии для нагревательных элементов используют дополнительные источники питания. (Патенты США 5994669; 5281792; 5039927). Однако все эти устройства не учитывают тепловую инерцию системы, не учитывают зависимость энергоемкости аккумулятора от температуры и требуют для подогрева дополнительного источника питания, что делает их применение недостаточно эффективным и не всегда удобным.

Наиболее близкой по назначению к заявляемой модели является устройство батарейного блока для работы в условиях пониженных температур, приведенное п. РФ 2451370 C1. Устройство включает в себя снабженный отверстиями для циркуляции воздуха корпус, установленные внутри корпуса батарейный блок и температурный датчик, который соединен с находящимся вне корпуса контроллером. На дне корпуса с наружной стороны установлен подключенный к контроллеру нагреватель, снизу которого расположена теплоизоляция. При срабатывании температурного датчика, настроенного на температуру ниже 0°C, контроллер включает нагреватель и отключает его при достижении температуры на температурном датчике выше 0°C.

Однако, наличие отверстий в корпусе устройства, размещение нагревателя с теплоизоляцией и контроллера вне корпуса приводит к потерям энергии на поддержание требуемой температуры. Контроллер, включающий нагрев при снижении температуры ниже 0°C и отключающий нагрев при увеличении температуры выше 0°C не учитывает тепловую инертность системы, что ведет к забросам температуры выше 0°C при отключении и ниже 0°C при включении нагревателя. Использование значения температуры батарейного отсека «0°C» в качестве точки включения/отключения нагревателя не учитывает степени разряда батареи и необходимой продолжительности работы, что приводит к дополнительным нерациональным затратам энергии. Кроме того, в известном устройстве для питания нагревательного элемента требуется дополнительный источник энергии.

Задачей заявляемой модели является расширение ассортимента устройств энергосбережения для аккумуляторных батарей различных типов при эксплуатации в условиях пониженных температур.

Техническим результатом заявляемой модели является повышение энергоотдачи аккумуляторных батарей в условиях пониженной температуры окружающей среды.

Поставленная задача решается устройством энергосбережения для аккумуляторных батарей, содержащим корпус, в котором установлены аккумуляторная батарея, нагреватель, температурный датчик и контроллер, при этом внутренняя поверхность корпуса снабжена теплоизолирующим экраном, контроллер соединен с температурным датчиком и нагревателем, который подключен к аккумуляторной батарее, при этом контроллер снабжен управляющей программой включения/выключения нагревателя, рассчитывающей оптимальную температуру максимальной энергоотдачи батареи с учетом типа установленной батареи, разрядных характеристик батареи в зависимости от температуры, необходимого времени работы и осуществляющей непрерывное вычисление производной температуры по времени.

Для уменьшения энергопотерь при эксплуатации устройства полезную нагрузку целесообразно размещать в корпусе вместе с батареей, что позволит использовать тепловую энергию, выделяемую на полезной нагрузке.

На Фиг. приведена одна из возможных схем заявляемого устройства, где 1 - аккумуляторная батарея, 2 - полезная нагрузка, 3 - контроллер управления нагревательным элементом, 4 - температурный датчик, 5 -нагревательный элемент, 6 - корпус с термоизолирующим экраном.

Принцип применения заявляемого устройства основан на том, что при определенном тепловом сопротивлении термоизолирующего экрана (6), с учетом падения емкости аккумуляторной батареи (1) при понижении температуры, оказывается выгодным часть энергии аккумуляторной батареи (1) направить на поддержание повышенной температуры внутри корпуса, при этом энергоотдача батареи возрастает по сравнению с батареей, эксплуатируемой вне устройства. Для получения максимальной энергоотдачи следует учитывать тепловыделение в процессе работы, а также ряд других факторов, которые оказывают влияние на оптимальную температуру, необходимую для максимальной энергоотдачи батареи, а именно: теплопотери в окружающую среду, которые, в свою очередь, зависят от теплового сопротивления теплоизолирующего экрана (6), а также таких внешних условий как интенсивность теплообмена; емкость аккумуляторной батареи (1) в зависимости от температуры и степень ее разряженности.

Конкретные переменные параметры, определяющие расчет оптимальной температуры, при которой происходит включение/выключение нагревательного элемента (5), зависят от типа применяемой батареи, теплового сопротивления термоизолирующего экрана и тепловой инерции всей системы. Данные параметры определяют экспериментально и вносят в управляющую программу работы контроллера. Отметим также, что для учета тепловой инерционности устройства управляющая программа осуществляет непрерывное вычисление производной температуры от времени, что позволяет производить включение/отключение нагревательного элемента (5) заранее, до достижения расчетной оптимальной температуры.

Устройство работает следующим образом: в управляющую программу контроллера (3) вносят тип используемой батареи, известные разрядные характеристики батареи в зависимости от температуры, необходимое временя работы. Управляющая программа контроллера вычисляет оптимальную температуру внутри корпуса, при поддержании которой обеспечивается максимальная энергоотдача аккумулятора в полезную нагрузку. Контроллер (3), на основании рассчитанной оптимальной температуры, поддерживает в контейнере оптимальную температуру, осуществляя периодическое включение/отключение нагревательного элемента (5) с учетом непрерывно вычисляемой производной температуры по времени с целью минимизировать колебания температуры внутри контейнера в области оптимальной температуры. При этом тепло, выделяемое при работе контроллера, а также тепло, выделяемое на полезной нагрузке (в случае, если нагрузка помещена в контейнер) не рассеиваются бесполезно в окружающую среду, а затрачиваются на поддержание температуры в контейнере, что ведет к повышению энергоотдачи аккумуляторной батареи.

Таким образом, размещение всех элементов устройства внутри корпуса, снабженного теплоизоляционным экраном, использование аккумуляторной батареи в качестве источника питания нагревательного элемента, а контроллера, управляющего включением нагревательного элемента путем обработки сигнала от термодатчика по алгоритму, учитывающему тип и тепловую инертность элементов системы, а также зависимость емкости аккумуляторной батареи от температуры позволяет достичь поставленного технического результата.

1. Устройство энергосбережения для аккумуляторных батарей, содержащее корпус, внутри которого установлены аккумуляторная батарея, нагреватель, температурный датчик и контроллер, внутренняя поверхность корпуса снабжена теплоизолирующим экраном, контроллер соединен с температурным датчиком и нагревателем, подключенным к аккумуляторной батарее, при этом контроллер снабжен управляющей программой включения/выключения нагревателя, рассчитывающей оптимальную температуру максимальной энергоотдачи батареи с учетом типа установленной батареи, разрядных характеристик батареи в зависимости от температуры, необходимого времени работы и осуществляющей непрерывное вычисление производной температуры по времени.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит полезную нагрузку, установленную в корпусе.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве литий-ионных аккумуляторов призматической формы, а также других химических источников тока, где имеет место приращение размера электродного блока в процессе эксплуатации.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве литий-ионных аккумуляторов призматической формы, а также других химических источников тока, где имеет место приращение размера электродного блока в процессе эксплуатации.

Устройство относится к системе управления комбинированной энергоустановкой (КЭУ), а именно к системе управления буферным накопителем энергии (БНЭ), входящего в ее состав. Устройство балансировки заряда тяговых литий-ионных аккумуляторов предназначено для выполнения многоканальной двухсторонней балансировки заряда аккумуляторов тяговой батареи при ее заряде от стационарного источника электроэнергии, а также при рекуперации энергии торможения автотранспортного средства в процессе эксплуатации. Конструкция предлагаемого устройства энергосберегающей балансировки заряда аккумуляторов тяговой батареи представляет собой многообмоточный трансформатор с одинаковым количеством витков в каждой обмотке и транзистор с анти-параллельным диодом.

Полезная модель относится к химическим источникам тока и может быть использована при конструировании и производстве свинцовых аккумуляторов

Литий-ионный аккумулятор включает в себя герметичный корпус с установленными в нем литий-полимерными перезаряжаемыми источниками тока, электрически связанными между собой последовательно и параллельно посредством токоведущих шин.

Устройство состоит из герметичного корпуса с крышкой, в котором размещен рулонный блок из одной или более пар положительных и отрицательных электродов, разделенных пористым сепаратором, пропитанным органическим электролитом, при этом рулонный блок из предварительно плотно намотанных на оправку электродов после снятия его с оправки подпрессован в поперечном направлении, а на торцах блока нанесено покрытие из меди или алюминиево-цинкового сплава, отличающийся тем, что пористые сепараторы в блоке выполняют функцию электродных подложек.

Устройство состоит из герметичного корпуса с крышкой, в котором размещен рулонный блок из одной или более пар положительных и отрицательных электродов, разделенных пористым сепаратором, пропитанным органическим электролитом, при этом рулонный блок из предварительно плотно намотанных на оправку электродов после снятия его с оправки подпрессован в поперечном направлении, а на торцах блока нанесено покрытие из меди или алюминиево-цинкового сплава, отличающийся тем, что пористые сепараторы в блоке выполняют функцию электродных подложек.

Устройство беспроводной зарядки тяговой аккумуляторной батареи электронного прибора, типа ноутбука samsung, комбинированным автономным источником электроэнергии, состоящее из зарядной платформы (ЗП), содержащей корпус, блок электропитания (БЭП), преобразователь тока/напряжения (ПТН), первичную катушку (ПК), датчик тока/напряжения (ДТН) и контроллер зарядной платформы (КЗП) и других элекмнов.

Устройство беспроводной зарядки тяговой аккумуляторной батареи электронного прибора, типа ноутбука samsung, комбинированным автономным источником электроэнергии, состоящее из зарядной платформы (ЗП), содержащей корпус, блок электропитания (БЭП), преобразователь тока/напряжения (ПТН), первичную катушку (ПК), датчик тока/напряжения (ДТН) и контроллер зарядной платформы (КЗП) и других элекмнов.

Устройство состоит из герметичного корпуса с крышкой, в котором размещен рулонный блок из одной или более пар положительных и отрицательных электродов, разделенных пористым сепаратором, пропитанным органическим электролитом, при этом рулонный блок из предварительно плотно намотанных на оправку электродов после снятия его с оправки подпрессован в поперечном направлении, а на торцах блока нанесено покрытие из меди или алюминиево-цинкового сплава, отличающийся тем, что пористые сепараторы в блоке выполняют функцию электродных подложек.

Устройство состоит из герметичного корпуса с крышкой, в котором размещен рулонный блок из одной или более пар положительных и отрицательных электродов, разделенных пористым сепаратором, пропитанным органическим электролитом, при этом рулонный блок из предварительно плотно намотанных на оправку электродов после снятия его с оправки подпрессован в поперечном направлении, а на торцах блока нанесено покрытие из меди или алюминиево-цинкового сплава, отличающийся тем, что пористые сепараторы в блоке выполняют функцию электродных подложек.

Литий-ионный аккумулятор включает в себя герметичный корпус с установленными в нем литий-полимерными перезаряжаемыми источниками тока, электрически связанными между собой последовательно и параллельно посредством токоведущих шин.

Полезная модель относится к химическим источникам тока и может быть использована при конструировании и производстве свинцовых аккумуляторов

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для дистанционного контроля уровня заряда аккумуляторных батарей, в частности к устройствам контроля полного заряда серебряно-цинковых аккумуляторных батарей
Наверх