Первичная литиевая батарея (варианты)

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве батарей из первичных химических источников тока (ХИТ), например, с тионилхлорид-литиевыми или сульфурилхлорид-литиевыми элементами, предназначенных для резервного электропитания систем телемеханики и аварийной сигнализации, для обеспечения электроэнергией автономной аппаратуры внутритрубных диагностических устройств и приборов нефтепроводов и газопроводов. Задача - создание первичной литиевой батареи, обладающей безопасностью в эксплуатации и повышенным ресурсом использования. Технический результат - исключение последствий внутрисхемных замыканий в процессе эксплуатации первичной литиевой батареи. Первичная литиевая батарея содержит, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, два диода, подключенных последовательно после каждого ИТ, являющегося последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ. Новым является то, что, по первому варианту, каждая цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителем, включенным между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи; по второму варианту, каждая цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителями, включенными между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ; по третьему варианту, по крайней мере, одна цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителем, включенным между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи, при этом, по крайней мере, одна цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителями, включенными между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве батарей из первичных химических источников тока (ХИТ), например, с тионилхлорид-литиевыми или сульфурилхлорид-литиевыми элементами, предназначенных для резервного электропитания систем телемеханики и аварийной сигнализации, для обеспечения электроэнергией автономной аппаратуры внутритрубных диагностических устройств и приборов нефтепроводов и газопроводов, а также для применения в качестве автономных источников электроэнергии постоянного тока для питания других различных электронных устройств и приборов.

Известны литий-диоксид марганцевые батареи (например, 12 МРЛ-800, ЖФИР.563562.003 ТУ "С", 12 МРЛ 400, ИЛВЕ.563214.009 ТУ "С", изготовитель ОАО "ЛИТИЙ-ЭЛЕМЕНТ", г. Саратов). Батареи собраны из отдельных ХИТ, состоящих из отрицательных литиевых и положительных диоксидмарганцевых электродов, разделенных сепаратором, собранных в призматический блок, пропитанный электролитом. Блок помещен в герметичный корпус из нержавеющей стали. Такие батареи обладают высокой удельной энергией и могут быть собраны последовательно-параллельным соединением отдельных ХИТ на любое номинальное напряжение, кратное 3 В, и практически любую электрическую емкость и мощность.

Известные батареи обладают высокой сохранностью заряда (более 10 лет) и достаточно высокой надежностью. Однако недостатком литий-диоксид марганцевых батарей является их способность к горению в герметичных батарейных отсеках (без доступа кислорода) при возникновении различных внештатных ситуаций (например, при механическом повреждении отдельных ХИТ при монтаже батарей), что сопровождается повышением давления, приводящему к взрыву батарейного отсека.

Известна также батарея с водным электролитом, например, батарея NaS, содержащая, по крайней мере, две параллельно соединенные ветви, которые соответственно состоят из рядов m+n ячеек, соединенных параллельно, при этом "m" и "n" являются любыми натуральными числами. Батарея снабжена схемой для измерения разбаланса напряжений на соединен амных между собой ячейках батареи, обеспечивающей

возможность контролировать состояние частей батареи (см. патент ВОИС на изобретение №8602738, МПК Н 01 М 10/48, G 01 R 31/36, опубл. 09.05.1986 г.).

Так как при последовательно-параллельном соединении источников тока при разряде (заряде) даже незначительный разброс, например, по емкости, отдельных источников тока, приводит к значительному разбалансу, например, по остаточной емкости в конце разряда, групп источников тока, составляющих батарею, то в известном техническом решении предлагается схема контроля разбаланса групп источников тока при разряде (заряде) батареи. Однако низкая надежность и низкая электрическая емкость таких батарей не позволяют их использовать в условиях пожаро- и взрывобезопасной эксплуатации для обеспечения электроэнергией автономной аппаратуры внутритрубных диагностических устройств нефтегазовой промышленности.

Известны батареи ХИТ, в которых используются различные электронные регуляторы. Например, известно устройство нивелирования разбаланса напряжений, по крайней мере, на двух соединенных между собой ячейках аккумуляторной батареи или, по крайне мере, на двух соединенных между собой батареях, содержащее трансформатор с рабочими обмотками на одном сердечнике, число которых соответствует числу ячеек или батарей, при этом каждая из рабочих обмоток имеет одинаковое число витков, управляющий ключевой элемент, последовательно соединенный с каждой рабочей обмоткой в соответствующей ячейке или батарее, и систему управления в виде коммутирующего элемента питания, соединенного с выводами аккумуляторной батареи, генератора импульсов и формирователя импульсов управления ключевыми элементами, выполненного в виде соединенной с управляющим входом каждого ключевого элемента соответствующей емкости, и соответствующих параллельно соединенных друг с другом резистора и диода, соединенных с управляющим входом соответствующего ключевого элемента и соответствующей ячейкой или батареей, при этом в устройство дополнительно введены системы размагничивания трансформатора, источник питания и драйвер управления, установленный в системе управления, при этом соответствующие емкости формирователя импульсов управления ключевыми элементами объединенным общим выводом соединены с выходом драйвера управления, входом подключенного к выходу генератора импульсов, источник питания соединен с коммутирующим элементом питания и выходом - с цепью питания системы управления, а система размагничивания трансформатора соединена с цепью питания устройства (см. патент РФ на изобретение №2156533, МПК Н 02 J 7/00, Н 02 J 7/34, опубл. 20.09.2000 г.).

Недостатком описанного выше известного устройства является его недостаточная надежность вследствие сложности конструкции. При этом батарея также практически неприменима из-за сложности и низкой надежности при количестве отдельных ХИТ, составляющих батарею, например, более 10 штук.

Известна также первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит, по крайней мере, из двух последовательно соединенных первичных литиевых источников тока (ИТ), объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом в качестве первичных литиевых ИТ используют ИТ, энергия которых лежит в диапазоне 25-125 Вт·час, а разброс электрической емкости между ИТ составляет не более 15%, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит, по крайней мере, четыре диода, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, две цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные термопредохранитель и диод и подключена к выходу каждого ИТ, являющимся последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ (см. патент РФ на полезную модель №39745, МПК Н 01 М 10/48, опубл. 10.08.2004 г.).

Каждая цепь последовательно соединенных ИТ известной батареи содержит термопредохранитель, который, однако, не решает проблемы возникновения внутрисхемных замыканий, таких, например, как замыканий всей последовательно соединенной цепи ИТ или ее части, а также междуцепных замыканий, например, замыканий трех элементов ИТ одной цепи с двумя ИТ соседней цепи. Последствия таких внутрисхемных замыканий непредсказуемы и могут приводить к взрыву батареи внутри герметичного батарейного отсека, разрушению батарейного отсека. Это приводит к снижению безопасности при эксплуатации батареи.

Наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели является первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, два диода, подключенных последовательно после каждого ИТ, являющегося последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ. При этом батарея содержит литиевые ИТ одной электрохимической системы, а все цепи содержат одинаковое количество ИТ, при этом разность между значениями выходного напряжения батареи

без внешней нагрузки и выходного напряжения батареи под нагрузкой не превышает четырехкратного значения выходного напряжения любого ИТ батареи, измеренного без нагрузки (см. патент РФ на полезную модель №43106, МПК H 01 М 10/48, опубл. 27.12.2004 г.).

Так как известная первичная литиевая батарея имеет большое количество первичных литиевых ИТ и достаточно сложный объемный монтаж, то в процессе эксплуатации возможно повреждение целостности монтажа и возникновение внутрисхемных замыканий. Внутрисхемные замыкания могут приводить к непредсказуемым последствиям, включая нагрев батареи до взрыва ИТ и полного разрушения батареи. Это приводит к снижению безопасной эксплуатации батареи и уменьшению ресурса ее безаварийной работы.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание первичной литиевой батареи, обладающей безопасностью в эксплуатации и повышенным ресурсом использования.

Техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является исключение последствий внутрисхемных замыканий в процессе эксплуатации первичной литиевой батареи.

Поставленная задача достигается тем, что в первичной литиевой батарее, по первому варианту, содержащей, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, два диода, подключенных последовательно после каждого ИТ, являющегося последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ, согласно полезной модели, каждая цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителем, включенным между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи.

Поставленная задача также достигается тем, что в первичной литиевой батарее, по второму варианту, содержащей, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, два диода,

подключенных последовательно после каждого ИТ, являющегося последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ, согласно полезной модели, каждая цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителями, включенными между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ.

Поставленная задача также достигается тем, что в первичной литиевой батарее, по третьему варианту, содержащей, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, два диода, подключенных последовательно после каждого ИТ, являющегося последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ, согласно полезной модели, по крайней мере, одна цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителем, включенным между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи, при этом, по крайней мере, одна цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителями, включенными между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ.

Все три варианта выполнения предложенной первичной литиевой батареи направлены на решение одной и той же технической задачи при достижении общего технического результата.

Введение в электрическую схему первичной литиевой батареи предохранителей и их включение либо в разрыв каждой цепи между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи (по первому варианту осуществления батареи), либо в разрыв каждой цепи между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ (по второму варианту осуществления батареи), либо в разрыв каждой цепи между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи, а также в разрыв цепи между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ (по третьему варианту осуществления батареи), позволяет повысить безопасность при эксплуатации батареи и значительно увеличить ресурс использования батареи, по сравнению с прототипом, за счет исключения последствий внутрисхемных замыканий, таких, например, как замыканий всей последовательно соединенной

цепи ИТ или ее части, а также междуцепных замыканий, например, замыканий трех элементов ИТ одной цепи с двумя ИТ соседней цепи.

Подобные замыкания возможны, например, в следующем случае. Вследствие ограниченности пространства внутри корпуса батареи ХИТ и электрические компоненты батареи находятся на близком расстоянии друг от друга. В процессе транспортировки батареи, ее монтажа в батарейную секцию электрическая изоляция компонентов батареи может нарушиться, что приведет к пробою изоляции в процессе эксплуатации батареи и возникновению внутрисхемных замыканий. Предохранители, включенные в цепи батареи, согласно вариантам предложенной полезной модели, позволяют электрически отключить либо всю цепь ХИТ, либо конкретный источник, в зависимости от степени повреждения изоляции и величины пробоя, что позволяет безопасно эксплуатировать батарею в дальнейшем, увеличивая ее ресурс. При этом возможно размещение предохранителей на корпусе ИТ, что не усложняет монтаж батареи и позволяет сохранить габаритные размеры первичной литиевой батареи.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан пример выполнения электрической принципиальной схемы предложенной первичной литиевой батареи, по первому варианту осуществления батареи; на фиг.2 - пример выполнения электрической принципиальной схемы предложенной первичной литиевой батареи, по второму варианту осуществления батареи; на фиг.3 - первый пример выполнения электрической принципиальной схемы предложенной первичной литиевой батареи, по третьему варианту осуществления батареи; на фиг.4 - второй пример выполнения электрической принципиальной схемы предложенной первичной литиевой батареи, по третьему варианту осуществления батареи; на фиг.5 - третий пример выполнения электрической принципиальной схемы предложенной первичной литиевой батареи, по третьему варианту осуществления батареи.

Цифрой 1 на схеме обозначен блок измерительных приборов.

Буквенные обозначения на схемах соответствуют следующему: UT_1.1-UT_N.M - первичные литиевые ИТ (где N - количество параллельных цепей; М - количество последовательных соединенных ИТ в каждой из параллельных цепей); VD_1.1-VD_N.M - диоды, обеспечивающие шунтирование ИТ при их полном разряде для исключения глубокой переполюсовки; VD₁ -VD_N - диоды, исключающие заряд отдельных цепей за счет энергии других цепей; FU - плавкий предохранитель; PV - вольтметр для измерения напряжения отдельных последовательно соединенных цепей ИТ (может не встраиваться в конструкцию электронного регулятора); SA - переключатель цепей

(если вольтметр PV в конструкции батареи не предусмотрен, то вместо переключателя цепей в батарее монтируется технологический разъем для осуществления измерения внешним вольтметром напряжения отдельных последовательно соединенных цепей ИТ); R₁-R _N - добавочные сопротивления; U_бат - напряжение первичной батареи; - предохранители, включенные в разрыв цепи между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи, последовательно соединенных ИТ; - предохранители, включенные в разрыв цепи между ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ.

Первичная литиевая батарея представляет собой набор первичных литиевых ИТ UT_1.1-UT_N.M , в количестве необходимом для обеспечения требуемого напряжения батареи и электрической емкости (энергии), объединенных в прочном едином защитном герметичном корпусе, выполненном в виде блока, оборудованным контактными выводами, например, электрическими разъемами.

Источники тока UT_1.1-UT _N.M электрически соединяются, по крайней мере, в две параллельные цепи (то есть N=2), при этом все цепи могут содержать одинаковое количество ИТ-М, например, пять.

Батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды VD _1.1-VD_N.M, количество которых равно количеству ИТ и каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, а также диоды, например, VD₁-VD _N, подключенные последовательно после каждого ИТ, являющимся последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ, например, UT_1.M. Причем количество таких диодов равно количеству параллельно подключенных цепей ИТ, соединенных последовательно между собой, например, N.

По первому варианту осуществления батареи каждая из параллельных цепей последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена, по крайней мере, одним предохранителем, , включенным в разрыв цепи между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ каждой цепи, последовательно соединенных ИТ (фиг.1). При этом число предохранителей равно числу параллельных цепей.

По второму варианту осуществления батареи каждая из параллельных цепей последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителями, , включенными в разрыв цепи между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом VD_1.1-VD _N.M, включенным параллельно ИТ (фиг.2). При

этом число предохранителей равно числу ИТ. Включение предохранителей может быть осуществлено следующим образом. Например, одна цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ снабжена предохранителями , включенными последовательно после каждого ИТ UT- _1.1...UT-_1.M между ним и его соединением с диодом VD_1.1-VD_1.M , включенным параллельно ИТ, а другая цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ снабжена предохранителями , включенными последовательно с каждым ИТ UT _2.1...UT_2.M перед ним и его соединением с диодом VD_2.1-VD_2.M (фиг.2). То есть предохранители будут выполнять свою функцию по разрыву электрической цепи независимо от места их последовательного включения относительно ИТ.

По третьему варианту осуществления батареи, по крайней мере, одна из параллельных цепей последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителем, включенным в разрыв цепи между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи, при этом, по крайней мере, одна из параллельных цепей последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителями, включенными в разрыв цепи между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом VD_1.1 -VD_N.M, включенным параллельно ИТ (фиг.3-5).

Так, например, батарея может содержать две параллельные цепи, которые содержат предохранители и , включенные в разрыв цепи между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи. При этом батарея также содержит, по крайней мере, одну цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, которая дополнительно снабжена предохранителями , включенными в разрыв цепи между каждым ИТ UT _N.1...UT-_N.M цепи и его соединением с диодом VD_N.1-VD_N.M , включенным параллельно ИТ (фиг.3).

Батарея также может содержать, например, две параллельные цепи последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, каждая из которых дополнительно снабжена предохранителями , включенными в разрыв цепи между каждым ИТ UT _1.1...UT_1.M и UT_2.1 ...UT_2.M и его соединением с диодом VD _1.1-VD_2.M, включенным параллельно ИТ, при этом батарея также содержит, по крайней мере, одну цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, которая содержит предохранитель , включенный в разрыв цепи между общим проводом всех параллельных

цепей и первым ИТ цепи. При этом предохранители могут быть включены относительно ИТ как до него, так и после. Например, одна цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ снабжена предохранителями , включенными последовательно после каждого ИТ UT _1.1...UT_1.M между ним и его соединением с диодом VD_1.1-VD_1.M , включенным параллельно ИТ, а другая цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ снабжена предохранителями , включенными последовательно с каждым ИТ UT _2.1...UT_2.M перед ним и его соединением с диодом VD_2.1-VD_2.M (фиг.4).

Батарея также может содержать, например, две параллельные цепи последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, одна из которых снабжена предохранителем , включенным в разрыв цепи между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи UT_1.1, а другая снабжена предохранителями , включенными в разрыв цепи между каждым ИТ UT _1.1...UT_2.M и их соединением с диодом VD_1.1-VD_2.M, включенным параллельно ИТ. При этом батарея также содержит, по крайней мере, одну цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, которая содержит как предохранитель , включенный в разрыв цепи между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи UT_N.1, так и предохранители, включенные в разрыв цепи между каждым ИТ UT_N.1 ...UT_N.M и их соединением с диодом VD _N.1-VD_N.M, включенным параллельно ИТ (фиг.5).

Все предохранители или или некоторые из них могут располагаться на корпусе ИТ.

Целесообразно, чтобы в батарее в качестве первичных литиевых ИТ были использованы ИТ одной электрохимических систем, например, литий-тионилхлорид или литий-сульфурилхлорид.

В качестве диодов VD_1.1...VD_N.M могут быть использованы, например, отечественные кремниевые диоды типа 2Д213А,Б, ГОСТ В22468-77 и 3.362.008ТУ или зарубежные диоды Шоттки серии 12CTQ040 производства «International Rektifier», (США).

В качестве предохранителей и могут быть использованы самовосстанавливающиеся предохранители, например, типа RU E 160 производства Тусо Electronics Corporation Raychem CIRCUIT PROTECTION.

В качестве диодов VD ₁...VD_N могут быть использованы, например, кремниевые диоды 1N4001-1N4004 производства «International Rektifier» (США).

Первичная литиевая батарея используется следующим образом.

Батарея после хранения или транспортировки подключается к нагрузке. При этом в момент включения батареи возможно кратковременное небольшое неравномерное распределение токов по параллельным цепям, затем выравнивание токов при снижении выходного напряжения батареи по сравнению с выходным напряжением батареи без нагрузки. Затем по истечении короткого промежутка времени после включения (10-20 с) ток, протекающий через каждую параллельную цепь, становится практически равен току разряда батареи, деленному на количество параллельных цепей. Снимаемая электрическая емкость на этой стадии работы незначительна и составляет десятые доли процентов заложенной электрической емкости батареи.

В процессе эксплуатации первичная литиевая батарея характеризуется равномерным распределением токов по параллельным цепям и дальнейшим плавным снижением выходного напряжения батареи по сравнению с ее выходным напряжением без нагрузки. При этом количество отдаваемой емкости составляет 75-80% от заложенной электрической емкости батареи. Однако из-за различий электрических характеристик отдельных ИТ UT_1.1-UT_N.M (даже незначительных, например, доли процентов) может происходить перераспределение токов по параллельным цепям. В цепях, в которых имеются ИТ с меньшей электрической емкостью, ток резко уменьшается, что приводит к росту тока разряда в отдельных цепях. Чем больше имеет батарея параллельных цепей, тем более значительным может быть перераспределение токов.

Превышение допустимой токовой нагрузки может приводить к разгерметизации ИТ UT_1.1-UТ _N.M (взрыву) и дальнейшим непредсказуемым последствиям. При дальнейшем разряде и снижении напряжения батареи токи в параллельных цепях выравниваются. При этом разность между выходным напряжением батареи без нагрузки и выходным напряжением батареи под нагрузкой приблизительно равна значению выходного напряжения любого ИТ UT_1.1-UT_N.M. Это означает, что в каждой параллельной цепи имеется по одному полностью разряженному ИТ. На этом этапе количество отдаваемой электрической емкости батареи составляет до 20% общей емкости батареи.

В этом случае при разряде отдельного ИТ UT_1.1 ...UТ_N.M срабатывает диод VD _1.1...VD_N.M электронного регулятора, подключенный параллельно к этому ИТ, после чего ток начинает идти через этот диод, минуя разряженный ИТ, исключая переполюсовку

(изменение полярности) разряженного ИТ. Таким образом, исключается глубокая переполюсовка, которая, например, для литиевых ИТ может привести к их взрыву.

В случае повреждения целостности монтажа батареи и при чрезмерном нагреве ИТ при разряде ИТ для исключения последствий возникновения в процессе эксплуатации батареи внутрисхемных замыканий, например, замыканий всей последовательно соединенной цепи ИТ или ее части, срабатывают предохранители , включенные в разрыв цепи между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи (по первому варианту осуществления батареи).

Для исключения последствий возникновения в процессе эксплуатации батареи замыканий между разными цепями, например, замыканий трех элементов ИТ одной цепи с двумя ИТ соседней цепи, срабатывают предохранители , включенные в разрыв цепи между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ (по второму варианту осуществления батареи). При этом предохранитель обеспечивает защиту от возможного теплового пробоя диода при разогреве батареи и/или короткого замыкания при механическом повреждении диода. В случае теплового пробоя диода или при его механическом повреждении на ИТ происходит короткое замыкание, при этом срабатывает предохранитель, подключенный после этого ИТ, и вся цепь, последовательно подключенных ИТ, отключается от нагрузки, устраняя, в том числе, короткое замыкание.

При одновременном совпадении в процессе эксплуатации батареи множественных повреждений, например, в виде возникновения как замыканий внутри схемы, так и замыканий между разными цепями, срабатывают предохранители и/или (по третьему варианту осуществления батареи). При этом может быть отключена как вся цепь последовательно соединенных источников тока, так и отдельные ИТ.

Во всех описанных выше случаях при срабатывании предохранителей или происходит отключение электрических компонентов батареи. Например, при наличии и срабатывании предохранителей отключается целиком цепь последовательно соединенных ИТ, а при срабатывании предохранителей отключается один или несколько ИТ, после чего ток начинает идти через диод VD_1.1...VD _N.M, подключенный параллельно к этому ИТ, минуя ИТ и, например,

поврежденное место изоляции, исключая перегрев поврежденного ИТ, внутри- и межцепные замыкания.

В случае чрезмерного разряда одной из цепей, вызванного, например, разрядами большого числа последовательно соединенных ИТ, находящихся в одной цепи, происходит отключение этой цепи, при помощи диодов VD ₁...VD_N, включенных в каждую цепь в отдельности.

В процессе эксплуатации батареи предложенной конструкции возможно выполнение любой из следующих операций:

- измерение напряжения отдельных последовательно соединенных цепей ИТ для оценки отсутствия внутренних и/или внешних шунтов ИТ до начала их разряда;

- шунтирование каждого литиевого ИТ при его полном разряде для исключения глубокой переполюсовки;

- отключение последовательно соединенных цепей ИТ, имеющих пониженное напряжение, для исключения возможности их заряда от цепей, имеющих более высокое напряжение;

- отключение отдельных ИТ или нескольких ИТ при возникновении внутрисхемных замыканий, возникающих, например, при механическом повреждении батареи;

- отключение батареи в целом от нагрузки при внешнем коротком замыкании коммутационных цепей или разряде батареи токами, превышающими допустимые значения, перегреве батареи для исключения внештатных нерегламентированных режимов разряда,

на этой стадии происходит отключение батареи в целях избежания разгерметизации (взрыва) отдельных ИТ UT_1.1-U_N.M .

Измерение напряжения в каждой цепи батареи может также производиться блоком измерительных приборов 1, содержащим, например, вольтметр PV.

Это также повышает надежность первичной литиевой батареи и ее пожаро- и взрывобезопасность в процессе эксплуатации.

Таким образом, защита первичной литиевой батареи самовосстанавливающимися предохранителями, включенными в схеме батареи по предложенным вариантам, исключает последствия, как внутрисхемных замыканий, так и замыканий между разными цепями, а также одновременное совпадение множественных замыканий, которые могут приводить к непредсказуемым последствиям, включая нагрев батареи до взрыва ИТ и полного разрушения батареи, взрыву батареи внутри герметичного батарейного

отсека и разрушению батарейного отсека. Исключение аварийных ситуаций повышает безопасность при эксплуатации первичной литиевой батареи и увеличивает ресурс безаварийной работы.

Предложенная конструкция батареи может быть использована при производстве батарей из первичных ХИТ, например, с литий-тионилхлоридными или литий-сульфурилхлоридными элементами, обладает безопасностью и повышенной эксплуатационным ресурсом при исключении последствий внутрисхемных замыканий в процессе эксплуатации первичной литиевой батареи.

1. Первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первичных литиевых источников тока (ИТ), объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, два диода, подключенных последовательно после каждого ИТ, являющегося последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ, отличающаяся тем, что каждая цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителем, включенным между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи.

2. Первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, два диода, подключенных последовательно после каждого ИТ, являющегося последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ, отличающаяся тем, что каждая цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителями, включенными между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ.

3. Первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, два диода, подключенных последовательно после каждого ИТ, являющегося последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одна цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителем, включенным между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи, при этом, по крайней мере, одна цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителями, включенными между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ.