ЛИТИЙИОННАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Изобретение относится к электротехнике и касается литий-ионной аккумуляторной батареи (далее ЛИАБ) для космического аппарата. ЛИАБ для космического аппарата должна иметь высокую надежность и высокие удельные энергомощностные характеристики (минимальную массу). ЛИАБ представляет собой цепь из последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов)далее аккумулятор). Отказ одного аккумулятора влечет за собой отказ ЛИАБ в целом. Причиной отказа НВА может стать обрыв цепи, деградация электрохимических групп (увеличение внутреннего сопротивления). Для парирования отказа ЛИАБ вследствие отказа одного из аккумуляторов в состав ЛИАБ вводятся байпасные переключатели (по одному на каждый аккумулятор), предназначенные для исключения из последовательной цепи отказавшего аккумулятора. Следствием последовательного соединения аккумуляторов является то, что полная емкость ЛИАБ определяется наименее заряженным аккумулятором, вследствие некоторого разбаланса по величине емкости. Для устранения разбаланса по емкости и повышения надежности и безотказности в состав ЛИАБ вводятся балансировочные резисторы.
Известна ЛИАБ («Изготовление и исследование литий-ионных батарей, изучение работы аккумуляторов в составе батарей» В.А.Алмазов, Н.Н.Вдовин, А.И.Груздев, А.А.Кочнев, А.В.Сухов, А.В.Тяпкин, В.Б.Черепанов. Электрохимическая энергетика. 2005. Т.5, №2. с.120-122), состоящая из семи последовательно соединенных литий-ионных аккумуляторов
Недостатком вышеуказанной ЛИАБ является низкая надежность в эксплуатации из-за отсутствия балансировочных резисторов.
Признаки, общие с предлагаемой ЛИАБ и аналога следующие:
- цепь из последовательно соединенных аккумуляторов.
Известна ЛИАБ 6ЛИ-25 (Экспериментальная литий-ионная АБ 6ЛИ-25 Инженерная записка ЖЦПИ.563561.002, лист 18), состоящая из последовательно соединенных аккумуляторов, байпасных переключателей (по одному на каждый аккумулятор), балансировочных резисторов для выравнивания аккумуляторов по емкости, которые продублированы для надежности.
Недостатком прототипа является низкие удельные характеристики, т.к. в качестве балансировочных резисторов использованы стандартные резисторы С2-33Н, которые требуют арматуры и платы для крепления, имеют большие габариты и вес а также необходимость защиты от воздействия спецфакторов.
Признаки прототипа, общие с предлагаемой ЛИАБ следующие:
- цепь из последовательно соединенных аккумуляторов;
- байпасные переключатели(по одному на каждый аккумулятор);
- балансировочные резисторы для выравнивания емкости аккумуляторов.
Технический результат, достигаемый в предлагаемой ЛИАБ заключается в повышении удельных энергомощностных характеристик и защищенности от воздействия спецфакторов.
Достигается это тем, что в ЛИАБ, состоящей из цепи последовательно соединенных аккумуляторов, байпасных переключателей (по одному на каждый аккумулятор) балансировочные резисторы для выравнивания емкости аккумуляторов выполнены в виде специально разработанного и для надежности продублированного элемента балансировочного -ленточного резистора, расположенного на корпусе аккумулятора, который используется в качестве теплоотвода. Ленточный резистор представляет собой лакоткань с наклеенной лентой из манганина, на которой с помощью химического фрезерования выполнены дорожки нужного сопротивления.
Защита от специальных факторов осуществляется корпусом батареи и самим аккумулятором, что дает адаптируемость к существующим ЛИАБ, кроме того нет необходимости в элементах крепления, в соответствии с этим ЛИАБ имеет более высокие удельные энергомощностные характеристики.
Отличительный признак, обуславливающий соответствие предлагаемой ЛИАБ критерию «новизна»:
- продублированные балансировочные резисторы для выравнивания емкости аккумуляторов, выполненые в виде ленточного резистора, расположенного на корпусе аккумулятора.
Для обоснования соответствия предлагаемой ЛИАБ критерию «изобретательский уровень» был проведен анализ известных решений по литературным источникам. Отличительных признаков заявляемого решения в литературных источниках не обнаружено, поэтому, по мнению авторов, предлагаемая конструкция ЛИАБ соответствует критерию «изобретательский уровень».
Конструкция предлагаемой ЛИАБ изображена на фиг.1
Предлагаемая ЛИАБ (фиг.1) состоит из следующих частей: корпуса 1, с установленными и последовательно соединенными аккумуляторами 2, байпасных переключателей 3 (по одному на каждый аккумулятор); элементов балансировочных 4, установленных на каждом аккумуляторе 2.
Корпус 1 предназначен для объединения в нем всех составных частей в единое целое, обеспечения теплообмена с аккумуляторами 2 в процессе заряда/разряда ЛИАБ.
Последовательно соединенные аккумуляторы 2 предназначены для аккумулирования электрической энергии.
Байпасные переключатели 3 предназначены для парирования отказа ЛИАБ при отказе любого из аккумуляторов 2.
Элементы балансировочные 4 предназначенные для проведения периодических мероприятий по выравниванию энергетических характеристик аккумуляторов 2 АБ в течение всего срока эксплуатации.
Элемент балансировочный 4, выполненный в виде ленточного резистора состоит из:
- двух резисторов (основной и резервный) 5;
- изоляционной основы 6;
- соединительных проводов 7.
Пример конкретного выполнения предлагаемой ЛИАБ.
АБ 23ЛИ-50 ЖЦПИ.563563.001 состоит из следующих составных частей: корпуса 1, с установленными и последовательно соединенными аккумуляторами 2, байпасных переключателей 3(по одному на каждый аккумулятор) и элементов балансировочных 4, установленных на аккумуляторах 2.
Резисторные дорожки элементов балансировочных 4 выполнены из сплава с высоким омическим сопротивлением. В качестве изоляционной основы резистора 5 используется стеклолакоткань ЛСК 155/180, на которую наклеивается лента из манганина МНМцАЖ. После химического фрезерования на поверхности стеклолакоткани остаются волнообразные манганиновые дорожки. Для обеспечения изоляции на поверхность дорожек приклеены электроизоляционные прокладки 6 в виде ленты из стеклолакоткани.
Соединительные провода 7 предназначены для коммутации электрической схемы соединений.
Элемент балансировочный 4 ставится на аккумулятор ЛИАБ с применением теплопроводящего клея ЭПК-1 с нитридом бора.