БАТАРЕЯ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к источникам (накопителям) энергии, работающим в импульсных режимах высокой мощности на морском транспорте, то есть в условиях сильной качки.
Известна батарея электрохимических конденсаторов (ЭХК) по патенту на изобретение РФ №2260867, опубл. 20.09.2005, содержащая корпус с токовыводами, а также размещенный в корпусе набор ЭХК (не менее двух). Конденсаторы электрически соединены перемычками между собой и с токовыводами батареи и объединены в единый блок устройством поджатая ЭХК, которое состоит из хомута, пружины и пластины-прослойки между хомутом и пружиной. Устройство поджатая обеспечивает «поджим» конденсаторов. Пружина компенсирует зазоры между конденсаторами и обечайками, образующиеся в процессе изготовления. Сжатие конденсаторов в блоке является очень важным условием работы батареи, от усилия сжатия зависит ее емкость и энергия.
Блок конденсаторов устанавливают в корпусе с зазором, поэтому в процессе перемещения батареи или при вибрации корпуса не исключена возможность смещения блока в корпусе. В подобных случаях известное устройство поджатия не может защитить блок конденсаторов в процессе эксплуатации батареи от повреждения.
Наиболее близкой к заявляемой является взятая за прототип батарея на основе электрохимических конденсаторов (патент РФ на полезную модель №198028, опубл. 15.06.2020 г., МПК H01G 9/04), содержащая корпус с установленным в нем набором, как минимум, двух электрохимических конденсаторов, которые скреплены в блок с помощью подпружиненного хомута и электрически соединены между собой и с выходными терминалами батареи металлическими перемычками между борнами ЭХК, дополненная распорной планкой, установленной между боковыми стенками корпуса и борнами ЭХК, при этом крышка корпуса снабжена выступами, контактирующими с распорной планкой и поджимающими ее к блоку конденсаторов.
Недостатком прототипа является отсутствие средств компенсации выплескивания электролита из корпусов конденсаторов при сильной качке, попадания его в места коммутации борнов, вытекания электролита из аварийного клапана, что вызывает возрастание контактных сопротивлений коммутации, возрастание токов утечки и снижает работоспособность батареи.
Проблемой разработки конструкций негерметичных батарей электрохимических конденсаторов со щелочным электролитом является ограниченный срок службы.
Техническим результатом полезной модели является снижение воздействия коррозии на коммутационные элементы за счет попадания на них электролита, возникающее при механических нагрузках, связанных с сильной качкой.
Указанная проблема решается предлагаемой конструкцией батареи на основе электрохимических конденсаторов.
Батарея на основе электрохимических конденсаторов содержит корпус с крышкой с установленным в нем набором, как минимум, двух электрохимических конденсаторов, скрепленные в блок с помощью подпружиненного хомута и электрически соединенные между собой и с выходными терминалами батареи металлическими перемычками между борнами ЭХК, распорную планку, установленную между боковыми стенками корпуса и борнами ЭХК, причем корпус выполнен сварным из коррозионностойкой стали, терминалы батареи соединены с концевыми борнами шинами и выведены в отверстия в крышке на внутреннюю поверхность корпуса нанесен слой органосиликатной композиции с высокими диэлектрическими свойствами, объем корпуса между боковыми стенками и конденсаторами, а также между конденсаторами заполнен силиконовым электроизоляционным компаундом, борны ЭХК покрыты защитной смазкой.
Выполнение корпуса из коррозионностойкой стали с помощью сварных соединений обеспечивает надежную фиксацию конденсаторов в батарее, также повышенную стойкость как к внутренней, так и к внешней коррозии, а также быстрый отвод тепла, выделяющегося при работе батареи. Монтаж выводных терминалов на шинах обеспечивает их фиксацию относительно электрохимических конденсаторов батареи, а также предотвращает перегрев терминалов при пропускании тока до 200 А. Нанесение на внутреннюю поверхность корпуса органосиликатной композиции с высокими диэлектрическими свойствами, например пасты ОС 12-03, исключает токи утечки через корпус. Заполнение свободного объема корпуса силиконовым электроизоляционным компаундом, например Виксинт ПК-68, демпфирует вибрацию корпусов батареи на основе электрохимических конденсаторов, что, в свою очередь, препятствует проникновению электролита к коммутационным деталям, чем предотвращает их коррозию и обеспечивает надежность эксплуатации даже при значительных механических нагрузках, порождаемых качкой морского транспортного средства.
Покрытие борнов защитной смазкой, например ЗЭС ТУ 38.101474-74 изм. 1, 2, 3 (Защитная Электро Сетевая), применяемой для защиты от коррозии черных и цветных металлов во всех климатических зонах и условиях морского тумана и контакта с морской и пресной водой, а также при непосредственном воздействии солнечных лучей и нагреве поверхностей до 100°С, предотвращает коррозию борнов при попадании на них электролита.
Таким образом, совокупность существенных признаков полезной модели, обеспечивает заявленный технический результат.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана батарея на основе электрохимических конденсаторов в поперечном сечении.
На фиг. 2 показана батарея на основе электрохимических конденсаторов в продольном сечении.
1 - корпус
2 - крышка
3 - электрохимические конденсаторы
4 - хомут
5 - шина
6 - распорная планка
7 - силиконовый электроизоляционный компаунд
8 - терминалы батареи
9 - металлические перемычки
10 - борны
11 - опоры
12 - заливочный клапан электрохимического конденсатора
13 - боковые стенки
14 - отверстия.
Батарея на основе электрохимических конденсаторов, содержит корпус 1 с крышкой 2 с установленным в нем набором, как минимум, двух электрохимических конденсаторов 3 с заливочными клапанами 12, скрепленные в блок с помощью подпружиненного хомута 4 и электрически соединенные между собой и с выходными терминалами 8 батареи 1 металлическими перемычками 9 между борнами 10 ЭХК 3, распорную планку 6, установленную между боковыми стенками 13 корпуса 1 и борнами 10 ЭХК 3. Корпус 1 выполнен из коррозионностойкой стали с помощью сварных соединений, выводные терминалы 8 закреплены на шинах 5 и выведены в отверстия 14 в крышке 2, на внутреннюю поверхность корпуса 1 нанесен слой органосиликатной композиции с высокими диэлектрическими свойствами, свободный объем корпуса 1 заполнен силиконовым электроизоляционным компаундом 7, борны 10 ЭХК 3 покрыты защитной смазкой. Снаружи в нижней части корпуса 1 выполнены опоры 11 для крепления батареи в посадочное место.
Батарея на основе электрохимических конденсаторов работает следующим образом. Батарея на основе электрохимических конденсаторов устанавливается на посадочное место и закрепляется с помощью приливов 11. На терминалах 8 закрепляются кабели внешней цепи. Через эти кабели осуществляется заряд конденсаторов 3, подаваемые ток или напряжение передаются на каждый конденсатор 3 батареи посредством шин 5 терминалов 8, борнов 10 и металлических перемычек 9. После заряда в требуемый момент времени происходит разряд конденсаторов 3. В условиях колебательных механических нагрузок при качке биение конденсаторов 3 о стенки 13 корпуса 1 блокируется хомутом 4 и силиконовым электроизоляционным компаундом 7. Обрыв токоведущих частей терминалов 8 предотвращает их выполнение на шинах 5 и вывод через отверстия 14 в крышке 2, обладающих высокой прочностью и достаточной упругостью. При выплескивании электролита через заливочный клапан 12 коррозию токоведущих частей, борнов 10 и металлических перемычек 9 предотвращает нанесение на них защитная смазка.