Буферный накопитель энергии

Буферный накопитель энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Техническое решение относится к электрическому оборудованию. Оно касается электрических аккумуляторов, собранных в пакет, образующий буферный накопитель энергии электромобилей и гибридных транспортных средств с комбинированной энергоустановкой.

Известны различные конструкции охлаждаемых химических буферных накопителей энергии, представленные в патентах РФ №2187865, 2336607, в патентах №5569552, 6953638, выданных в США.

Более близким аналогом является буферный накопитель энергии, показанный в патенте №5756227, МПК H01M 10/50, выданном в США. В одном из вариантов его выполнения он содержит электрические аккумуляторы, между которыми вертикально установлены металлические теплообменные пластины, сделанные внизу с полкой, охлаждаемой воздухом. Однако такое охлаждение аккумуляторов получается недостаточным. В другом варианте выполнения указанного накопителя энергии теплообменный элемент сделан в виде гребенки, имеющей в основании щелевидные отверстия для прохода охлаждающей жидкости. Однако при таком выполнении теплообменного элемента трудно обеспечить герметичность при пропускании через него охлаждающей жидкости.

Задача - создание буферного накопителя энергии простой конструкции, имеющего надежное охлаждение.

Решение задачи обеспечения простыми средствами надежного охлаждения накопителя энергии обеспечено тем, что буферный накопитель энергии содержит электрические аккумуляторы, между которыми вертикально установлены металлические теплообменные пластины, сделанные внизу с отбортовкой, образующей полку, под полками теплообменных пластин расположена соединенная с ними резьбовыми крепежными элементами металлическая теплообменная плита, в которой сделан зигзагообразный канал для прохода охлаждающей жидкости, в теплообменных пластинах расположены датчики контроля температуры каждого аккумулятора, подключенные к электронному блоку контроля накопителя энергии, над аккумуляторами установлена дополнительная теплообменная плита, в которой сделан канал для прохода охлаждающей жидкости.

При установке между аккумуляторами теплообменных пластин, выполненных с полками, примыкающими к теплообменной плите, охлаждаемой жидкостью, циркулирующей через выполненный в ней зигзагообразный канал, обеспечен интенсивный отвод тепла от аккумуляторов во время их работы, это повышает надежность накопителя энергии. Причем такой накопитель энергии состоит из простых элементов, что упрощает его изготовление и повышает ремонтопригодность.

Вход в канал дополнительной теплообменной плиты накопителя энергии соединен трубопроводом с выходом канала, сделанного в теплообменной плите, расположенной под полками теплообменных пластин.

Канал в теплообменной плите, расположенной внизу под теплообменными пластинами накопителя энергии, образован четырьмя продольными отверстиями, расположенными перпендикулярно относительно теплообменных пластин, и тремя поперечными отверстиями, соединяющими продольные отверстия попарно между собой, при этом поперечные отверстия, соединяющие между собой попарно крайние и средние продольные отверстия, сделаны с противоположных боковых сторон плиты, а поперечное отверстие, соединяющее между собой средние продольные каналы, сделано в выступе, который сделан в плите между крайними продольными отверстиями.

На фигуре 1 изображен буферный накопитель энергии, внешний вид.

На фигуре 2 показана схема расположения аккумуляторов в накопителе энергии.

На фигуре 3 показана в аксонометрии нижняя теплообменная плита накопителя энергии, разрез вдоль канала.

Накопитель энергии содержит корпус 1 (фигура 1), в котором вертикально расположены литий-полимерные электрические аккумуляторы 2 химической энергии (фигура 2). Между аккумуляторами вертикально установлены металлические теплообменные пластины 3, изготовленные из алюминиевых листов, для отвода тепла от аккумуляторов. Теплообменные пластины 3 сделаны внизу с отбортовкой, образующей горизонтальную полку 4. Под полками 4 теплообменных пластин расположена металлическая теплообменная плита 5, изготовленная из алюминия. С плитой 5 полки 4 теплообменных пластин соединены резьбовыми крепежными элементами 6, вворачиваемыми в резьбовые отверстия 7, сделанные в плите 5 (фигура 3). В плите 5 сделан зигзагообразный канал для прохода охлаждающей жидкости, образованный четырьмя продольными глухими отверстиями 8-11, расположенными перпендикулярно относительно теплообменных пластин 3, то есть поперек них вдоль каждого ряда резьбовых отверстий 7, и тремя глухими поперечными отверстиями 12-14, соединяющими продольные отверстия попарно между собой. Поперечные отверстия 12 и 14, соединяющие между собой попарно крайние продольные отверстия 8 и 11 со средними продольными отверстиями 9 и 10, сделаны с противоположных боковых сторон плиты 5 и закрыты заглушками 15. Поперечное отверстие 13, соединяющее между собой средние продольные каналы 9 и 10, сделано в выступе 16, который сделан в плите 5 между крайними продольными отверстиями 8, 11. Отверстия 9, 10 закрыты заглушками 17. Заглушкой закрыто также отверстие 13. В отверстии 8 расположен штуцер 18 для подвода охлаждающей жидкости внутрь плиты 5 в образованный в ней канал, а в отверстии 11 установлен штуцер 19 для вывода из плиты из сделанного в ней канала охлаждающей жидкости.

В теплообменных пластинах 3 расположены датчики контроля температуры каждого аккумулятора, показанные, например, в патенте №4507368, выданном в США. Датчики контроля температуры подключены к электронному блоку 20 контроля накопителя энергии, состоящему из электронной платы, расположенной на задней стенке накопителя энергии за прозрачным экраном, и платы с транзисторами, расположенной над аккумуляторами 2 под дополнительной теплообменной плитой 21. В плите 21 сделан зигзагообразный канал для прохода охлаждающей жидкости, соединенный трубопроводом 22 посредством штуцера 23 с выходом канала, сделанного в нижней теплообменной плите 5 под полками теплообменных пластин 3. Выход из канала в верхней теплообменной плите 21 посредством штуцера 24 и трубопроводов соединен с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства или с автономной системой охлаждения, содержащей воздушно-жидкостный теплообменник.

Так как оптимальная рабочая температура литиевых аккумуляторов составляет 40°C, а для электронного блока контроля накопителя энергии она равна 100°C, то для охлаждения накопителя энергии охлаждающая жидкость через штуцер 18 сначала поступает в канал, сделанный в нижней теплообменной плите 5, проходит по этому каналу через отверстия 8, 12, 9, 13, 10, 14, 11, охлаждая теплообменную плиту 5 и примыкающие к ней полки 4 теплообменных пластин 3, разделяющих аккумуляторы 2. Из канала в плите 5 жидкость выходит через штуцер 19 и по трубопроводу 22 через штуцер 23 поступает в канал, сделанный в верхней теплообменной плите 21 для охлаждения блока контроля накопителя энергии. Из канала в плите 21 нагревшаяся жидкость через штуцер 24 и трубопроводы направляется в воздушно-жидкостный теплообменник для ее охлаждения перед повторным ее поступлением в канал, сделанный в теплообменной плите 5.

Представленный буферный накопитель энергии, предназначенный для запаса энергии и обеспечения ею комбинированной энергетической установки транспортного средства имеет простую конструкцию, при которой обеспечено надежное жидкостное охлаждение аккумуляторов и блока контроля их работы с помощью теплообменных пластин и теплоотводящих плит с выполненными в них зигзагообразными каналами.

1. Буферный накопитель энергии, содержащий электрические аккумуляторы, между которыми вертикально установлены металлические теплообменные пластины, сделанные внизу с отбортовкой, образующей полку, под полками теплообменных пластин расположена соединенная с ними резьбовыми крепежными элементами металлическая теплообменная плита, в которой сделан зигзагообразный канал для прохода охлаждающей жидкости, в теплообменных пластинах расположены датчики контроля температуры каждого аккумулятора, подключенные к электронному блоку контроля накопителя энергии, над аккумуляторами накопителя энергии установлена дополнительная теплообменная плита, в которой сделан канал для прохода охлаждающей жидкости.

2. Буферный накопитель энергии по п.1, отличающийся тем, что вход в канал дополнительной теплообменной плиты соединен трубопроводом с выходом канала, сделанного в теплообменной плите, расположенной под полками теплообменных пластин.

3. Буферный накопитель энергии по п.1 или 2, отличающийся тем, что канал в теплообменной плите, расположенной под теплообменными пластинами, образован четырьмя продольными отверстиями, расположенными перпендикулярно относительно теплообменных пластин, и тремя поперечными отверстиями, соединяющими продольные отверстия попарно между собой, при этом поперечные отверстия, соединяющие между собой попарно крайние и средние продольные отверстия, сделаны с противоположных боковых сторон плиты, а поперечное отверстие, соединяющее между собой средние продольные каналы, сделано в выступе, который сделан в плите между крайними продольными отверстиями.