БАЙПАСНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
BYPASS SWITCH

Изобретение относится к электротехнике и касается переключающих устройств, в частности байпасных переключателей в литий-ионных аккумуляторных батареях.
В процессе эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей в составе системы электропитания космических аппаратов для повышения надежности и живучести необходимо предусматривать исключение из последовательной цепи вышедшего из строя аккумулятора. При этом не допускается даже кратковременный разрыв общей цепи. Для исключения аккумулятора из последовательной цепи применяются байпасные переключатели. Электрическая схема и временная диаграмма работы такого переключателя приведены на фиг.1, где К1 - нормально замкнутые контакты, К2 - нормально разомкнутые контакты.
Известен термочувствительный переключатель (патент РФ №2163405 опубликован 20.02.2001), содержащий корпус, в котором расположены подвижный и неподвижный контакты и термочувствительный элемент, выполненный из фольгового ленточного материала с эффектом памяти формы, принятый за аналог.
Признаки, общие предлагаемого байпасного устройства и аналога, следующие:
- корпус;
- неподвижный и подвижный контакты;
- термочувствительный элемент из материала с эффектом памяти формы.
Недостатком вышеуказанного термочувствительного переключателя является сложность конструкции и недостаточная надежность.
Наиболее близким к предлагаемому устройству, принятым за прототип, является термореле с памятью формы (Отчет по теме «Расчет(разработка) привода байпасного устройства» Краснодар, 2008 с.19-21), состоящее из корпуса, в котором расположены два неподвижных и один подвижный контакт, который соединен с упругим токовыводом, выполненным в виде термочувствительного элемента из материала с эффектом памяти формы.
Недостатком вышеуказанного термореле с памятью формы является недостаточная надежность, обусловленная отсутствием дублирования нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов, и кратковременный разрыв общей цепи аккумуляторов в момент переключения (в начале размыкается цепь нормально замкнутых контактов, а затем замыкается цепь нормально разомкнутых контактов).
Признаки, общие предлагаемого байпасного устройства и прототипа, следующие:
- корпус;
- неподвижный и подвижный контакты;
- термочувствительный элемент из материала с эффектом памяти формы.
Технический результат, достигаемый в предлагаемом байпасном устройстве, заключается в повышении надежности и обеспечении неразрывности цепи аккумуляторов при переключении.
Достигается это тем, что в байпасном переключателе, состоящем из корпуса, расположенных в нем подвижных и неподвижных контактов, термочувствительного элемента с эффектом памяти формы, введены дублированные неподвижные контакты и исполнительный механизм с рабочей пружиной, при этом подвижный контакт установлен на исполнительном механизме, термочувствительный элемент с эффектом памяти формы выполнен в виде силопривода с собачкой-предохранителем и установлен с возможностью взаимодействия с исполнительным механизмом, неподвижные контакты выполнены подпружиненными, а подвижный контакт - скользящим.
Отличительные признаки, обуславливающие соответствие предлагаемого байпасного переключателя критерию «новизна», следующие:
- введение дублированных неподвижных контактов и исполнительного механизма с рабочей пружиной, при этом подвижный контакт установлен на исполнительном механизме;
- термочувствительный элемент с эффектом памяти формы выполнен в виде силопривода с собачкой-предохранителем и установлен с возможностью взаимодействия с исполнительным механизмом;
- неподвижные контакты выполнены подпружиненными, а подвижный контакт - скользящим.
Для обоснования соответствия предлагаемой конструкции байпасного переключателя 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 байпасного переключателя соответствует критерию «изобретательский уровень».
Конструкция предлагаемого байпасного переключателя представлена на чертежах. При этом на фиг.1 приведены электрическая схема и временная диаграмма работы переключателя, на фиг.2 и фиг.4 приведен переключатель в исходном (неактивированном) состоянии, на фиг.3 и фиг.5 приведен переключатель в переключенном (активированном) состоянии.
Предлагаемый байпасный переключатель (фиг.2) состоит из корпуса 1 с расположенными в нем рабочей пружины 2, исполнительного механизма 3 с подвижным контактом 4, неподвижных контактов 5, собачки предохранителя 6, силопривода на основе термочувствительного элемента с эффектом памяти формы 7, электронагревательного элемента 8.
Пример конкретного выполнения предлагаемого байпасного устройства
Переключатель устанавливается параллельно каждому литий-ионному аккумулятору в аккумуляторной батарее, как показано на фиг.1, и он находится в начальном (неактивированном) состоянии (фиг.2 и фиг.4). При выходе из строя одного из аккумуляторов (фиг.2) на электронагревательный элемент 8 соответствующего байпасного переключателя подается ток, он нагревает силопривод 7 на основе термочувствительного элемента с эффектом памяти формы. Под действием мартенситных превращений силопривод 7 перемещает собачку-предохранитель 6 вниз и освобождает путь движению исполнительного механизма 3 с подвижным контактом 4 под действием рабочей пружины 2. Подвижный контакт 4 вначале замыкает нормально разомкнутые контакты (К1), а затем размыкает нормально замкнутые контакты (К2). При этом общая цепь соединения аккумуляторов не разрывается в процессе переключения, а промежуток времени от момента замыкания нормально разомкнутых контактов (К1) до размыкания нормально замкнутых контактов (К2) определяется длиной подвижного контакта 4 и скоростью перемещения и может регулироваться. В переключенном (активированном) состоянии переключатель изображен на фиг.3 и фиг.5.