МОДУЛЬ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ

Полезная модель относится к области электрохимической энергетики, а именно к энергетическим устройствам транспортных средств с гибридным приводом. К таким устройствам относятся батареи электрохимических конденсаторов (ЭХК), обеспечивающие работу энергетических систем транспортных средств в пиковых режимах.
Известна батарея (у нас - модуль) электрохимических конденсаторов (RU №2308111 опубликован 10.12.2005 МПК H01G 9/00), включающая корпус батареи, корпус конденсатора, положительный и отрицательный токовыводы, систему охлаждения, устройство температурного контроля и, по крайней мере, два электрически соединенных конденсатора, каждый из которых содержит корпус конденсатора, находящиеся в нем водный электролит, поляризуемый электрод, выполненный из активированного углеродного материала, и неполяризуемый электрод, содержащий материал, электрохимически обратимо работающий в среде водного электролита. Батарея снабжена устройством сжатия конденсаторов, каждый корпус конденсатора выполнен призматическим, из полимерного материала, и они расположены в один или несколько рядов, а система охлаждения состоит из теплоотводящих пластин, например радиаторов, и контактирующего с ними устройства распределения теплоносителя с механизмом подачи и отвода теплоносителя. Корпус батареи, скрепляющей конденсаторы, выполнен в виде хомута, выполненного из полимерного материала или металла с защитным покрытием.
Согласно описанию сущности изобретения (фиг. 3) корпус-хомут содержит только один упругий элемент, пружину, которая обеспечивает ограниченные возможности компенсации расширения батареи, неизбежно возникающего в процессе ее работы. Такое ограничение может привести к появлению избыточного давления внутри корпусов конденсаторов, вытекание электролита, нарушение герметичности корпусов. Кроме того, заложенные в устройство батареи теплоотводящие элементы понижают ее надежность при эксплуатации в условиях вибрационных нагрузок, характерных для транспортных средств и являются избыточными, учитывая малое время работы батареи в режиме форсированного разряда.
Известен модуль ЭХК (RU №96444, опубликован 27.07.2010, МПК H01G 9/04, принят за прототип), содержащий корпус с токовыводами, набор ЭХК (у нас - блок ЭХК), включающий, по меньшей мере, два ЭХК, размещенные в корпусе и электрически соединенные перемычками между собой и с токовыводами, устройство поджатия ЭХК, содержащее пружину и пластину со стороны ЭХК. При этом ЭХК, пружина поджатия и пластина помещены в общий хомут, в качестве которого может использоваться корпус модуля.
Из описания данного технического решения следует, что хомут содержит ограниченно-упругий элемент, пружину, что не обеспечивает компенсации расширения корпусов ЭХК в процессе работы, а значит может приводить к повреждениям корпусов и вытеканию электролита. Кроме того, как в аналоге, так и в прототипе не предусмотрено элементов надежного закрепления модуля, что создает опасность нарушения целостности коммутационных элементов при работе в условиях вибрационных нагрузок.
Проблемой эксплуатации батарей ЭХК для средств транспорта является обеспечение компенсации вибрационных нагрузок и расширения размеров отдельных ЭХК, которое является весьма существенным, учитывая большое количество ЭХК в модуле.
Задачей настоящей полезной модели является обеспечение компенсации вибрационных нагрузок и увеличения размеров блока ЭХК в процессе работы.
Техническим результатом полезной модели является повышение устойчивости работы модуля ЭХК в условиях изменяющихся размеров блока ЭХК и вибрационных нагрузок.
Указанный технический результат обеспечивается конструкцией модуля ЭХК, содержащего корпус с токовыводами, блок электрохимических конденсаторов, включающий два или более электрохимических конденсатора, размещенные в корпусе и электрически соединенные перемычками между собой и с токовыводами, устройство поджатия электрохимических конденсаторов, содержащее пружину и пластину со стороны электрохимических конденсаторов, помещенные в общий хомут, которым является корпус модуля, причем хомут выполнен в виде: дна корпуса модуля; выполненных заодно с ним двух фронтальных стенок корпуса модуля; двух боковин, приваренных к дну корпуса модуля, а также стеклотекстолитовой крышки, закрепленной на фланцах фронтальных стенок корпуса модуля и боковин корпуса модуля, а к дну корпуса модуля приварены проушины для крепления модуля.
Выполнение хомута в виде: дна корпуса модуля; выполненных заодно с ним двух фронтальных стенок корпуса модуля; двух боковин, приваренных к дну корпуса, обеспечивает дополнительную возможность деформации при изменении геометрических размеров блока ЭХК за счет отсутствия соединений боковин и фронтальных стенок между собой и возможности их прогиба при дополнительном давлении со стороны блока ЭХК. В то же время закрепление боковин только по двум ребрам (место приваривания к дну и крепление к крышке) является дополнительной боковой стяжкой блока ЭХК. Крышка из стеклотекстолита, фронтальные стенки корпуса модуля и дно корпуса модуля обеспечивают поперечную стяжку блока ЭХК. Стяжка дает, в то же время, возможность деформации в поперечном направлении при изменении в этом направлении размеров блока, стеклотекстолит при этом не разрушается. Кроме того, стеклотекстолит является хорошим изолятором, что принципиально исключает короткие замыкания токовыводов на крышку корпуса модуля. Проушины, приваренные к дну корпуса модуля, позволяют жестко закреплять модуль в посадочном месте болтовым соединением, при необходимости с упругими прокладками, что является демпфером вибраций всего модуля и предотвращает выход его из строя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан вид модуля электрохимических конденсаторов в продольном сечении.
На фиг. 2 показан вид модуля электрохимических конденсаторов в поперечном сечении.
На фиг. 3 показан вид сверху модуля электрохимических конденсаторов.
1 - дно корпуса модуля
2 - фронтальные стенки корпуса модуля, выполненные заодно с дном корпуса модуля
3 - боковины
4 - фланцы фронтальных стенок и боковин
5 - стеклотекстолитовая крышка корпуса модуля
6 - проушины
7 - обечайка блока ЭХК
8 - пружина
9 - пластина
10 - электрохимический конденсатор
11 - перемычки
12 - токовыводы
Модуль ЭХК содержит корпус, состоящий из дна корпуса модуля 1, выполненных заодно с ним двух фронтальных стенок корпуса модуля 2, боковин 3, приваренных только к дну корпуса 1. Фронтальные стенки 2 и боковины 3 снабжены фланцами 4 для крепления стеклотекстолитовой крышки корпуса модуля 5. К дну корпуса модуля 1 приварены проушины 6. Внутри корпуса расположен блок ЭХК, стянутый обечайкой 7, которая охватывает пружину 8 и пластину 9. Блок ЭХК содержит электрохимические конденсаторы 10, соединенные последовательно перемычками 11 друг с другом и токовыводами 12, смонтированными на крышке корпуса модуля 5.
Сборка модуля ЭХК производится в следующей последовательности. Требуемое количество электрохимических конденсаторов 10 объединяется в блок ЭХК и фиксируется с помощью обечайки 7 совместно с пластиной 9 и пружиной 8, в результате обеспечивается поджим и жесткая фиксация блока ЭХК. Конденсаторы блока ЭХК соединяются перемычками 11, после чего блок ЭХК помещают в корпус модуля, состоящий из дна корпуса модуля 1, выполненных заодно с ним фронтальных стенок корпуса модуля 2 и боковин 3, приваренных только к дну корпуса модуля 1. Плотная посадка блока ЭХК обеспечивается размером дна корпуса 1 и углом между фронтальными стенками 2 и дном 1. Боковая фиксация блока ЭХК обеспечивается углом между боковинами 3, приваренными только к дну корпуса 1 и дном корпуса модуля 1. Окончательная фиксация блока ЭХК осуществляется с помощью закрепления крышки корпуса 5 на фланцах 4 фронтальных стенок 2 и боковин 3. Токовыводы 12 фиксируются на крышке 5 болтовым соединением. Установка модуля в посадочном месте транспортного средства производится с помощью проушин 6, которые предотвращают перемещение модуля по посадочному месту. Соединение проушин 6 с посадочным местом при необходимости может быть выполнено с использованием эластичных прокладок, которые выполняют функцию демпфирования вибрационных нагрузок. Если в процессе работы модуля происходит изменение геометрических размеров ЭХК 10, в результате чего обечайка 7 деформируется или разрывается, роль упругой стяжки начинает выполнять хомут, образованный дном корпуса модуля 1; выполненных заодно с ним двух фронтальных стенок корпуса модуля 2; боковин 3, приваренных только к дну корпуса модуля 1 и стеклотекстолитовой крышки 5. Этот хомут, за счет отсутствия соединений фронтальных стенок 2 и боковин 3 по боковым ребрам, может, деформируясь, обеспечивать требуемое усилие поджатия ЭХК 10 с учетом изменившихся их геометрических размеров. Это предотвращает повреждение корпусов ЭХК и вытекание из них электролита.