УСТРОЙСТВО ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ТЯГОВЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ МОДУЛЬНОГО ТИПА

Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно к системам термостатирования, предназначенным для обеспечения требуемого рабочего теплового режима тяговых аккумуляторных батарей транспортного средства в разных условиях эксплуатации.
Известно устройство для обогрева аккумуляторных батарей, включающее средство теплоизоляции и средство обогрева, снабженное блоком контроля и управления, выполненным в виде датчика температуры окружающей среды, датчика температуры обогреваемого контейнера и управляющего элемента, связанного с обогреваемым контейнером, нагревательным элементом и окружающей средой, при этом в обогреваемом контейнере, содержащем каркас с расположенными на внутренней боковой поверхности гибкими нагревательными элементами, выполненными в виде многослойных электрически обогреваемых матов, где гибкие нагревательные элементы расположены децентрализовано, то есть со смещением, а обогреваемый контейнер оборудован вытяжным вентилятором для вентиляции обогреваемого контейнера перед пуском двигателя (см. патент на полезную модель RU №140018 U1, МПК В60Н 1/00 (2006.01), опубликовано 27.04.2014).
Известно устройство термостатирования, содержащее теплоизоляционный корпус, внутри которого размещен объект термостатирования, а на днище которого расположена термоэлектрическая батарея, работающая от источника питания, одной поверхностью приведенная в тепловой контакт с внешним радиатором, отличающееся тем, что термоэлектрическая батарея другой поверхностью приведена в тепловой контакт с внутренним радиатором, в устройство термостатирования дополнительно введен датчик, размещенный внутри термоизоляционного корпуса, модуль управления, содержащий измерительный узел, соединенный с датчиком, микропроцессор, соединенный с индикатором, фиксирующим значения температуры термостатируемого объекта (см. патент на полезную модель RU №72770U1, МПК G05D 23/00 (2006.01), опубликовано 27.04.2008).
Известна модульная система терморегулирования тяговых аккумуляторных батарей, содержащая связанные между собой напорным трубопроводом теплообменники, один из которых установлен внутри контейнеров тяговой аккумуляторной батареи, радиатор, обдуваемый с помощью электровентилятора, циркуляционный насос с электроприводом, распределительный механизм и регулирующее устройство, содержит дополнительный теплообменник ускоренного подогрева, при этом один из теплообменников размещен в зоне канала воздуховодов климатической системы поддержания микроклимата в салоне транспортного средства (см. патент на полезную модель RU №174819 U1, МПК B60L 11/00 (2006.01), опубликовано 03.11.2017).
Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является устройство термостатирования аккумуляторных батарей, содержащее предпусковой подогреватель и охладитель жидкого теплоносителя, циркулирующего через теплообменные каналы в аккумуляторных батареях, охладитель содержит компрессор, снабженный приводом от электродвигателя, с компрессором через конденсатор, обдуваемый вентилятором, сообщен испаритель хладагента, размещенный в капсуле в теплообменнике охлаждения теплоносителя, с теплообменником соединены трубопроводы подачи теплоносителя циркуляционным насосом в теплообменные каналы в аккумуляторных батареях, вход в предпусковой подогреватель сообщен с выходом дополнительного насоса, а выход из предпускового подогревателя сообщен с входом в циркуляционный насос, входы в циркуляционный и дополнительный насосы сообщены с расширительным бачком, с которым соединены трубопроводы возврата теплоносителя из теплообменных каналов в аккумуляторных батареях, при этом компрессор подачи хладагента, теплообменник охлаждения теплоносителя, предпусковой подогреватель и насосы расположены в коридоре, образованном между рядами аккумуляторных батарей, аккумуляторные батареи размещены на решетке, с которой соединена плита, на которой установлен электродвигатель привода компрессора, а на отдельной плите, соединенной с решеткой, расположены предпусковой подогреватель, теплообменник и насосы (см. патент на изобретение RU №2483399 С1, МПК Н01М 10/42(2006.01), опубликовано 27.05.2013).
Известные решения в большинстве случаев работают на дизельном топливе, не обеспечивают эффективность термостатирования аккумуляторных батарей, кроме этого, компоненты термостатирования располагаются в коридоре, образованном между рядами аккумуляторных батарей, что приводит к тому, что система термостатирования зависит от количества аккумуляторных батарей, модели и расположения, причем компрессор охладителя, который снабжен приводом от электродвигателя, требует большого объема компоновочного пространства и потерь на ременный привод, кроме того, в упомянутой модульной системе терморегулирования состояния тяговых аккумуляторных батарей, система конструктивно располагается на крыше и используется в основном на автобусах, также отсутствует в ней система кондиционирования, а используется климатическая система транспортного средства, что отрицательно влияет на эффективность термостатирования аккумуляторных батарей.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эффективности термостатирования тяговых аккумуляторных батарей.
Поставленная задача решается тем, что устройство термостатирования тяговых аккумуляторных батарей, содержащее теплообменник с размещенным в нем радиатором и испарителем хладогента, электрический насос, связанный с радиатором и расширительным бачком, подогреватель, соединенные между собой через трубопроводы конденсатор хладогента, обдуваемый встроенным вентилятором, ресивер-осушитель и компрессор-хладогента, где устройство выполнено в виде модуля с каркасом, выполненным в виде вертикальных и продольных элементов и стенок, в котором размещены все его элементы, при этом устройство дополнительно снабжено подогревателем, двумя датчиками контроля температуры, установленные на трубопроводах входа и выхода радиатора, причем вертикальные и продольные элементы каркаса модуля выполнены в виде поперечин и вертикальных труб, кроме того, один из подогревателей размещен со стороны теплообменника на кронштейне, соединен через рукав с подводящей трубой и направлен в противоположную сторону другому подогревателю, конденсатор хладогента установлен на опорах с резиновыми подушками на задних поперечинах каркаса модуля и на кронштейнах с резиновыми подушками, закрепленных на вертикальных трубах каркаса, а ресивер-осушитель установлен на верхней задней поперечине каркаса модуля при помощи кронштейна и хомутов. В частном случае исполнения, конденсатор хладогента, ресивер - осушитель, компрессор хладогента, испаритель хладогента входят в систему кондиционирования, где компрессор хладогента выполнен электрическим, а расширительный бачок установлен в ложементе, расположенном на верхней поперечине каркаса модуля и закреплен при помощи скоб.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что устройство термостатирования тяговых аккумуляторных батарей выполнено в виде модуля с каркасом, выполненным в виде вертикальных и продольных элементов и стенок, в котором размещены все его элементы, при этом устройство дополнительно снабжено подогревателем, двумя датчиками контроля температуры, установленные на трубопроводах входа и выхода радиатора, причем вертикальные и продольные элементы каркаса модуля выполнены в виде поперечин и вертикальных труб, кроме того, один из подогревателей размещен со стороны теплообменника на кронштейне, соединен через рукав с подводящей трубой и направлен в противоположную сторону другому подогревателю, конденсатор хладогента установлен на опорах с резиновыми подушками на задних поперечинах каркаса модуля и на кронштейнах с резиновыми подушками, закрепленных на вертикальных трубах каркаса, а ресивер-осушитель установлен на верхней задней поперечине каркаса модуля при помощи кронштейна и хомутов, позволяет повысить эффективность термостатирования тяговых аккумуляторных батарей.
Суть полезной модели поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - устройство термостатирования тяговых аккумуляторных батарей модульного типа, общий вид сбоку;
фиг. 2 - то же, вид спереди;
фиг. 3 - то же, вид сзади;
фиг. 4 - то же, вид снизу фиг. 3.
Устройство термостатирования тяговых аккумуляторных батарей выполнено в виде модуля с каркасом 1. Каркас 1 модуля состоит из вертикальных и продольных элементов, выполненных в виде верхних поперечин 2 и 3 и нижних поперечин 4 и 5, вертикальных труб 6, нижней стенки 7 и боковой стенки 8. Стенки 7 и 8 служат для предотвращения попадания крупных частиц мусора снаружи вовнутрь модуля. Внутри модуля расположен теплообменник, в состав которого входит радиатор 9, кожух 10 с установленным испарителем 11 хладогента на корпусе радиатора 9, кожух 12 с вентилятором 13. Испаритель 11 хладогента служит для повышения эффективности охлаждения, где воздух, всасываемый вентилятором через испаритель 11 хладогента охлаждается и проходит через радиатор 9, повышая эффективность охлаждения рабочей жидкости в радиаторе. Теплообменник установлен на опорах с резиновыми подушками, закрепленными на верхней поперечине 2 и нижней поперечине 4 каркаса 1. Кроме того, модуль содержит отводящий трубопровод 14 рабочей среды, предназначенный для отвода тепла от тяговых аккумуляторных батарей, электрический насос 15, который соединен с радиатором 9 теплообменника через тройник 16 и рукав 17 и через трубу 18 с расширительным бачком 19. Расширительный бачок 19 установлен в ложементе 20, расположенном на верхней поперечине 2 каркаса 1 модуля и закреплен при помощи скоб 21. Внутри модуля расположены два подогревателя 22 и 23 для повышения мощности нагрева охлаждающей жидкости, соединенные между собой через трубопроводы конденсатор 24 хладогента с установленным для его обдува вентилятором 25 в кожухе 26, ресивер-осушитель 27 хладогента, электрический компрессор 28 хладогента, два датчика 29 и 30 контроля температуры охлаждающей жидкости, расположенные на трубопроводах входа и выхода радиатора 9, которые помогают повысить эффективность термостатирования тяговых аккумуляторных батарей. При этом один из подогревателей размещен со стороны теплообменника на кронштейне 31, соединен через рукав 32 с подводящей трубой 33 и направлен в противоположную сторону другому подогревателю, где подводящая труба 33 служит подводом охлажденной или подогретой рабочей жидкости к тяговым аккумуляторным батареям. Конденсатор 24 хладогента установлен на опорах с резиновыми подушками на поперечинах 3 и 5 каркаса 1 и на кронштейнах с резиновыми подушками 34, закрепленными на вертикальных трубах 6 каркаса 1 модуля. Ресивер-осушитель 27 хладогента установлен на верхней поперечине 3 каркаса 1 при помощи кронштейна 35 и хомутов 36.
Испаритель 11 хладогента, конденсатор 24 хладогента, ресивер-осушитель27 хладогента, электрический компрессор 28 хладогента образуют систему кондиционирования.
Устройство работает следующим образом.
При работе тяговых аккумуляторных батарей происходит выделение тепла. Для отвода тепла производится прокачка рабочей среды (этиленгликоль/вода) через тяговые аккумуляторные батареи при помощи жидкостного электрического насоса 15. Далее разогретая рабочая среда по отводящему трубопроводу 14 подается на вход в радиатор 9, в котором происходит охлаждение. Для повышения эффективности охлаждения при необходимости, когда электронные компоненты датчики температуры 29 и 30 зафиксировали превышение рабочей температуры в радиаторе 9, используется испарение фреона. После чего охлажденная рабочая среда подается в подводящую трубу 33, к которой параллельно подключены два электрических жидкостных подогревателя 22 и 23 со встроенными насосами, обеспечивающие, при необходимости, подогрев жидкости. В итоге подготовленная рабочая среда с необходимыми температурными показателями по подводящей трубе 33 поступает к тяговым аккумуляторным батареям. Степень охлаждения или подогрева контролируется внешним электронным блоком (не показано), который в свою очередь получает информацию с датчиков 22 и 23 контроля температуры охлаждающей жидкости. Принцип работы системы термостатирования заключается в том, что информация с датчиков температуры окружающего воздуха и охлаждающей жидкости поступает в электронный блок, который по заданным критериям дает команду на включение электрического насоса 15, вентилятора 13, электрического компрессора 28 хладогента, электрических подогревателей 22 и 23, которые обеспечивают эффективность термостатирования. Степень расширения рабочей среды под действием температуры контролируется расширительным бачком 19 с крышкой со встроенным клапаном.
Хладогент при помощи электрического компрессора 28 прокачивается через всю систему кондиционера в несколько этапов. Сперва хладогент поступает в конденсатор 24, где из газообразного состояния переходит в жидкое. Это происходит из-за того, что он охлаждается нагнетаемым вентилятором воздухом. После этого, хладогент поступает в ресивер-осушитель 27, в котором происходит очистка от загрязнений, а затем хладогент поступает в расширительный клапан и в виде охлажденного газа уже - в испаритель 11. Хладогент возвращается в электрический компрессор 28 и цикл повторяется, тем самым, обеспечивая эффективность термостатирования аккумуляторных батарей, а наличие электрического компрессора 28 не требует большого объема компоновочного пространства и потерь на ременный привод.
Заявляемое устройство модульного типа максимально покрывают потребности в подключении к требуемым потребителям и постройки любой конфигурации системы термостатирования. Кроме того, каркас радиатора выполнен с возможностью применения не только для крепления на боковых поверхностях лонжеронов транспортных средств, но и на других любых поверхностях транспортного средства, имеющего при этом точки крепления в двух плоскостях.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить эффективность термостатирования тяговых аккумуляторных батарей на транспортном средстве.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.