БАЙПАСНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ЛИТИЙ-ИОННОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к электротехнике и касается байпасных переключателей в аккумуляторных батареях для космического аппарата. Большинство аккумуляторных батарей состоит из последовательно соединенных аккумуляторов. Для парирования отказа аккумулятора и во избежание риска для остальной части батареи, обязательным условиям является исключение отказавшего аккумулятора из последовательной цепи. Поэтому в батареях, используемых в космосе, применяются байпасные системы. Особенно актуальным это является для литий-ионных аккумуляторных батарей так как зона работоспособности литий-ионного аккумулятора находится в узком диапазоне напряжений и выход за пределы этой зоны может привести к необратимым последствиям: выходу из строя аккумуляторной батареи.
Основные требования, которые предъявляются к байпасному переключателю для литий-ионной аккумуляторной батареи для космического аппарата - это надежность и безотказность, минимальная масса.
Известен термочувствительный переключатель (патент РФ №2163405 опубликован 20.02.2001), принятый за аналог и содержащий корпус, в котором расположены подвижный и неподвижный контакты и термочувствительный элемент, выполненный из фольгового ленточного материала с эффектом памяти формы.
Признаки, общие предлагаемого байпасного устройства и аналога следующие:
- корпус;
- неподвижный и подвижный контакт.
Недостатком вышеуказанного термочувствительного переключателя является сложность конструкции и недостаточная надежность.
Наиболее близким к предлагаемому устройству, принятым за прототип, является байпасный переключатель (патент РФ №2415489 опубликован 27.03.2011), состоящий из корпуса и расположенных в нем дублированных подвижных и неподвижных контактов, исполнительного механизма с рабочей пружиной и подвижным контактом, силопривода на основе термочувствительного элемента, выполненного из материала с эффектом памяти формы.
Недостатком вышеуказанного переключателя является недостаточная надежность, сложность конструкции.
Признаки, общие предлагаемого байпасного устройства и прототипа следующие:
- корпус;
- дублированные подвижные и неподвижные контакты;
- исполнительный механизм с рабочей пружиной и подвижным контактом;
- силопривод на основе термочувствительного элемента, выполненного из материала с эффектом памяти формы
Технический результат, достигаемый в предлагаемом байпасном переключателе, заключается в повышении надежности, упрощении конструкции и уменьшении массы.
Достигается это тем, что в байпасном переключателе, состоящем из корпуса и расположенных в нем дублированных подвижных и неподвижных контактов, исполнительного механизма с рабочей пружиной и подвижным контактом, силопривода на основе термочувствительного элемента, выполненного из материала с эффектом памяти формы, силопривод выполнен в виде спиральной цилиндрической пружины двойной кривизны из материала с эффектом памяти формы.
При этом надежность и безотказность повышается тем, что усилие спиральной цилиндрической пружины двойной кривизны складывается из усилий двух частей пружины разного радиуса. Упрощение конструкции и уменьшение массы достигается тем, что спиральная цилиндрическая пружина двойной кривизны выполнена из цельной проволоки, витки пружины изолированы и это позволяет использовать ее в качестве электронагревателя себя самой, пропуская по ней ток и вызывать мартенситные превращения, что позволяет исключить из конструкции отдельный электронагреватель.
Отличительный признак, обуславливающий соответствие предлагаемого байпасного переключателя критерию «новизна»:
- силопривод выполнен в виде спиральной цилиндрической пружины двойной кривизны из материала с эффектом памяти формы.
Конструкция предлагаемого байпасного переключателя изображена на фиг.1.
Предлагаемый байпасный переключатель состоит из корпуса 1 с расположенными в нем рабочей пружины 2, исполнительного механизма 3 с подвижным контактом 4, неподвижными контактами 5, фиксатора 6 с силоприводом в виде спиральной цилиндрической пружины двойной кривизны 7 из материала с эффектом памяти формы.
Пример конкретного выполнения предлагаемого байпасного переключателя.
При выходе из строя одного из аккумуляторов производится активация соответствующего байпасного переключателя.
При активации байпасного переключателя на спиральную цилиндрическую пружину двойной кривизны 7 из материала с эффектом памяти формы подается ток, он разогревает пружину в результате мартенситного превращения пружина распрямляется. Под действием пружины силопривод 7 перемещает фиксатор 6 и освобождает путь движению исполнительного механизма 3 с подвижным контактом 4 под действием рабочей пружины 2. Подвижный контакт 4 вначале замыкает нормальноразомкнутые контакты, а затем размыкает нормальнозамкнутые контакты, и происходит исключение отказавшего аккумулятора из цепи.