PL170781B1 - Apparatus for supplying electric power from a storage battery at low temperatures - Google Patents

Abstract

1 .Urzadzenie do dostarczania energii elektrycznej do odbiornika z naladowanego akumulatora lub batem akumulatorów, przy niskich temperaturach zewnetrznych, zaopatrzone w czujnik temperatury umieszczony we wne- trzu akumulatora w sposób hermetyczny i zabezpieczony przed kwasem i polaczony z co najmniej jednym elemen- tem grzejnym, któr y jest wlaczony w zaleznosci od tem- peratury akumulatora zmierzonej przez czujnik temperatury, gdy temperatura akumulatora jest nizsza od zadanej temperatury, a napiecie akumulatora jest wieksze niz dolna wartosc progowa i mniejsze niz górna wartosc progowa, znamienne tym, ze umieszczony w akumulato- rze (16) przewodzacy przez nastawiony czas przy napieciu akumulatora mniejszym albo równym dolnej wartosci progowej element grzejny (10,158) jest polaczony z ukla- dem czasowym (100), który polaczony jest ze sterowanym sygnalem wzrostu napiecia akumulatora po odlaczeniu odbiornika o duzym zuzyciu pradu ukladem spustowym (56,58,60,62,86,88,92). PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do dostarczania energii elektrycznej do odbiornika z naładowanego akumulatora lub baterii akumulatorów, przy niskich temperaturach zewnętrznych.

Znane urządzenie tego rodzaju zawiera czujnik temperatury, który umieszczony jest we wnętrzu akumulatora w sposób hermetyczny i zabezpieczony przed kwasem i który umożliwia przepływ prądu przez co najmniej jeden element grzejny, gdy temperatura akumulatora znajduje się poniżej żądanej temperatury, a napięcie akumulatora jest większe niż dolna wartość progowa i mniejsze niż górna wartość progowa.

Urządzenie tego rodzaju jest znane na przykład z opisu patentowego nr DE 90 12 327 U. Jako element grzejny urządzenie to zawiera tranzystor mocy, który umieszczony jest hermetycznie i zabezpieczony przed kwasem, we wnętrzu akumulatora, na elemencie chłodzącym. Podczas grzania element grzejny zasilany jest prądem z akumulatora. Za pomocą tego urządzenia grzejnego temperatura naładowanego akumulatora, również przy niskich temperaturach zewnętrznych, utrzymywana jest na takim poziomie, że zachowana jest mała rezystancja wewnętrzna akumulatora, co umożliwia wysoki pobór energii przy uruchamianiu akumulatora. Moc grzejna dla akumulatora jest pobierana z niego samego. Przy dłuższych czasach postoju i niskich temperaturach zewnętrznych, akumulator rozładowuje się z czasem. Aby zapobiec dużemu rozładowaniu, grzanie zostaje wyłączone, gdy napięcie akumulatora osiąga dolną wartość graniczną, np. 12V. Ta wartość progowa jest miarą ładunku resztkowego akumulatora.

Gdy akumulator osiągnął swój ładunek resztkowy, a niska temperatura trwa nadal, akumulator ochładza się i po określonym czasie przyjmuje temperaturę otoczenia. Akumulator posiada wtedy znowu złe właściwości dla rozruchu na zimno.

Z opisu patentowego nr DE 33 40 882 C znane jest ponadto urządzenie do ogrzewania akumulatora z regulacją temperatury, za pomocą opornika o oporności właściwej rosnącej wraz z temperaturą ogrzewania, który znajduje się w dobrym kontakcie cieplnym z ogniwem akumu170 781 latora i włączony jest do niego równolegle pod względem elektrycznym. Gdy temperatura ogniwa zwiększa się albo zmniejsza, opornik ten przeciwdziała temu, zmniejszając albo zwiększając swoją moc grzejną. Moc grzejna tego opornika dobierana jest przez jego odpowiednie rozmiary, przy uwzględnieniu powierzchni kontaktu termicznego.

Znany jest także, na przykład z opisu patentowego nr FR 2 546 339, akumulator zawierający element grzejny składający się z opornika umieszczonego hermetycznie w akumulatorze. Termostat połączony z opornikiem i zaciskami akumulatora włącza w niskich temperaturach opornik grzejny, utrzymując temperaturę akumulatora odpowiednią do pracy.

W innym, znanym z opisu patentowego nr DE 26 43 903 A1 urządzeniu do utrzymywania odpowiedniej temperatury roboczej akumulatora, umieszczone jest urządzenie grzejne na dnie akumulatora i połączone z akumulatorem. Czujnik temperatury ustala temperaturę akumulatora i steruje doprowadzaniem prądu do urządzenia grzejnego. Prąd pobierany jest z akumulatora.

Ponadto, z opisu patentowego nr DE 34 27 028 A1 znany jest akumulator, w którym umieszczone jest źródło ciepła w postaci opornika albo większej liczby oporników. Oporniki połączone są z wyłącznikiem, podłączonym do akumulatora albo zewnętrznego źródła prądu. Aby podwyższyć temperaturę akumulatora, otwiera się wyłącznik. Gdy akumulator osiągnie temperaturę odpowiednią do pracy, otwiera się wyłącznik.

Z opisu patentowego nr DE 40 27 149 Al znane jest elektroniczne urządzenie do ogrzewania akumulatora, regulowane napięciowo i temperaturowo, które jako źródło ciepła zawiera tranzystory mocy. Tranzystory mocy są umocowane do blachy chłodzącej. Układ sterujący powoduje impulsowy przepływ prądu przez tranzystory mocy.

Urządzenie według wynalazku przeznaczone jest do dostarczania energii elektrycznej do odbiornika z naładowanego akumulatora lub baterii akumulatorów przy niskich temperaturach zewnętrznych. Urządzenie zaopatrzone jest w czujnik temperatury umieszczony we wnętrzu akumulatora w sposób hermetyczny i zabezpieczony przed kwasem, i połączony z co najmniej jednym elementem grzejnym, który jest włączony w zależności od temperatury akumulatora zmierzonej przez czujnik temperatury, gdy temperatura akumulatora jest niższa od żądanej temperatury, a napięcie akumulatorajest większe niż dolna wartość progowa i mniej sze niż górna wartość progowa. Urządzenie tego rodzaju charakteryzuje się tym, że umieszczony w akumulatorze przewodzący przez nastawiony czas przy napięciu akumulatora mniejszym albo równym dolnej wartości progowej element grzejny, jest połączony z układem czasowym, który połączony jest ze sterowanym sygnałem wzrostu napięcia akumulatora po odłączeniu odbiornika o dużym zużyciu prądu układem spustowym.

Element grzejny stanowi korzystnie folia grzejna zawierająca materiał przewodzący elektrycznie, która umieszczona jest w akumulatorze hermetycznie, z zabezpieczeniem przed działaniem kwasu.

W odmiennym wykonaniu element grzejny stanowi tranzystor mocy usytuowany na elemencie chłodzącym hermetycznie i w sposób odporny na działanie kwasu, przy czym elektroda sterująca tego tranzystora jest połączona z układem regulacji temperatury.

Element grzejny jest korzystnie połączony z włączanym i wyłączanym oscylacyjnie elementem przełączającym.

Do układu czasowego dołączony jest korzystnie element sygnalizacyjny.

Tranzystor mocy swoją elektrodą sterującą, poprzez dwa połączone szeregowo rezystory, połączony jest z układem regulacji temperatury, a poprzez dwa dalsze połączone szeregowo rezystory połączony jest z dołączonym do układu czasowego wzmacniaczem różnicowym. Urządzenia do nadzoru dolnej i górnej wartości progowej dołączone są poprzez diody do wspólnego punktu obu rezystorów zasilanych z układu regulacji temperatury. Układ regulacji temperatury dołączony jest poprzez diodę do punktu wspólnego rezystorów dołączonych do wzmacniacza różnicowego.

Z tranzystorem mocy połączony jest szeregowo rezystor pomiarowy wchodzący w skład dyskryminatora wartości progowej, którego wyjście dołączone jest poprzez diody do wspólnych punktów rezystorów połączonych szeregowo.

170 781

Pierwsze przewody dołączone do elementu grzejnego lub do czujnika temperatury, przy górnych brzegach ściany akumulatora wyposażone są w przyłącza z ołowiu, a w pokrywie akumulatora umieszczone są hermetycznie i w sposób zabezpieczający przed kwasem, podzespoły układu regulacji temperatury, układów do nadzoru wartości progowych, układów spustowych i układu czasowego. Drugie przewody, prowadzące do czujnika temperatury i elementu grzejnego, przeprowadzone są pod pokrywą aż do obszarów przykrywających wąskie boki ścian i przynajmniej na końcach posiadają przyłącza z ołowiu, które zespawane są z przyłączami pierwszych przewodów.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku, przynajmniej jeden akumulator umieszczony jest w pojemniku, który ma ścianę z dwoma płytami, które na wewnętrznych stronach posiadają występy umieszczone na obu płytach ze wzajemnym przesunięciem, a ponad nimi napięte są nieelastyczne linki o małej przewodności cieplnej. Pod wpływem podciśnienia lub próżni panującej w pustej przestrzeni pomiędzy płytami, występy dociśnięte są do linek.

Każde ogniwo akumulatora zaopatrzone jest w rurkę w kształcie litery U, której łuk znajduje się przy dnie ogniwa i posiada przelotowe otwory dla cieczy. Otwory w ramionach rurki znajdują się w pobliżu górnego końca ogniwa. Ponadto, ogniwo zaopatrzone jest w środki do wytwarzania przepływu w rurce lub obok niej.

Środki do wytworzenia przepływu w rurce stanowią korzystnie kulki, które umieszczone są ruchomo w rurce.

W odmiennym korzystnym wykonaniu, środki do wytworzenia przepływu w rurce stanowią cewki, które otaczają dolną część rurki i kolejno, na przemian dołączone są do napięcia zasilającego. Ponadto, w rurce usytuowane są żelazne kulki otoczone powłoką kwasoodporną.

W odmiennym korzystnym wykonaniu, urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że czujnik temperatury połączony jest z wytwarzającym prąd grzejny układem ładowania zwrotnego akumulatora. W czasie wolnym od ładowania układ ładowania zwrotnego połączony jest z akumulatorem.

Akumulatorjest korzystnie połączony z układem oscylacyjno-transformującym do wytwarzania napięcia wyższego niż napięcie akumulatora. Do układu oscylacyjno-transformującego dołączony jest przynajmniej jeden dający się ładować zasobnik energii, do którego akumulator dołączony jest w zależności od temperatury zmierzonej przez czujnik temperatury i od napięcia akumulatora.

W korzystnym rozwiązaniu akumulator jest dołączony poprzez wyłącznik, do przynajmniej dwóch zasobników energii, dających się naładować do napięcia akumulatora w układzie równoległym, które w zależności od temperatury zmierzonej przez czujnik temperatury i napięcia akumulatora są dołączone szeregowo do akumulatora za pomocą wyłączników.

Akumulator jest korzystnie usytuowany w pojemniku dla wielu akumulatorów, którego przynajmniej jedna ściana zaopatrzona jest w pierwsze segmenty ścienne umieszczone w odstępach względem siebie, a które są wewnątrz puste i znajdują się pod nadciśnieniem, oraz przebiegają na całej grubości ściany. Część przestrzeni pośredniej zaczynającej się przy stronie zewnętrznej ściany i znajdującej się pomiędzy pierwszymi segmentami ściennymi wypełniona jest drugimi wewnątrz pustymi segmentami ściennymi, znajdującymi się pod nadciśnieniem, a które połączone są z pierwszymi segmentami ściennymi. Natomiast pozostała część przestrzeni pośrednich znajdująca się pomiędzy pierwszymi segmentami ściennymi, zamknięta jest ścianą łączącą pierwsze segmenty ścienne na ich końcach położonych od strony wewnętrznej, przy czym znajduje się ona pod podciśnieniem.

W innym korzystnym rozwiązaniu urządzenia, akumulator usytuowany jest w pojemniku dla wielu akumulatorów, którego co najmniej jedna ściana zawiera dwie jednakowo wykonane połówki, z których jedna umieszczona jest od zewnątrz a druga od wewnątrz i z których każda zawiera umieszczone w odstępie względem siebie, puste wewnątrz pierwsze segmenty ścienne znajdujące się pod nadciśnieniem. Przestrzenie pośrednie pomiędzy pierwszymi segmentami ściennymi, zaczynające się od zewnętrznej strony ściany, wypełnione są częściowo pustymi wewnątrz drugimi segmentami ściennymi, znajdującymi się pod nadciśnieniem, które połączone są z pierwszymi segmentami ściennymi. Do stron pierwszych segmentów ściennych przeciwnych do stron zewnętrznych ściany, przyciśnięte są folie dociskane przez podciśnienie panujące

170 781 w przestrzeniach pośrednich wolnych od segmentów ściennych. Pierwsze segmenty ścienne obu połówek przesunięte są względem siebie o połowę odstępu między segmentami ściennymi.

Przynajmniej jeden akumulator umieszczony jest w pojemniku, który ma ścianę z dwoma płytami, które na wewnętrznych stronach posiadają występy umieszczone na obu płytach ze wzajemnym przesunięciem. Ponad nimi napięte są nieelastyczne linki o małej przewodności cieplnej. Pod wpływem podciśnienia lub próżni panującej w pustej przestrzeni pomiędzy płytami, występy dociśnięte są do linek.

Każde ogniwo akumulatora zaopatrzone jest w rurkę w kształcie litery U, której łuk znajduje się przy dnie ogniwa i ma przelotowe otwory dla cieczy. Otwory w ramionach rurki znajdują się w pobliżu górnego końca ogniwa. Ponadto, ogniwo zaopatrzone jest w środki do wytwarzania przepływu w rurce lub obok niej. Korzystnie, środki do wytworzenia przepływu w rurce stanowią kulki, które umieszczone są ruchomo w rurce.

W innym korzystnym wykonaniu środki do wytworzenia przepływu w rurce stanowią cewki, które otaczają dolną część rurki i kolejno, na przemian dołączone są do napięcia zasilającego. W rurce usytuowane są ponadto żelazne kulki, otoczone powłoką kwasoodporną.

Urządzenie według wynalazku nadaje akumulatorowi odpowiednie właściwości rozruchowe, gdy nie naładowany akumulator był długo poddany działaniu niskich temperatur zewnętrznych.

Przy napięciu akumulatora obniżonym poniżej wartości progowej, akumulator jest jeszcze wystarczająco naładowany, aby dostarczać przez określony czas prąd grzejny, a następnie dostarczyć prąd do uruchamiania silnika. Urządzenie według wynalazku wykrywa stan napięciowy akumulatora oraz spadek dynamiczny napięcia, powodowany włączeniem zapłonu albo silnego odbiornika (zapalniczki do papierosów). Odłączenie odbiornika, poprzez tylne zbocze zmiany napięcia, aktywizuje ogrzewanie na określony okres czasu i wprawia ponownie akumulator w optymalny stan roboczy. Podczas rozruchu ogrzewanie wyłącza się samo. Po uruchomieniu silnika akumulator jest ogrzewany nadal przez pozostały jeszcze okres czasu. Taki przebieg może powtarzać się dowolnie często.

Przez zmianę między poborem prądu i stanem bezprądowym i związanymi z tym wahaniami temperatury, można lepiej uniknąć zmniejszającego moc zasiarczenia płyt akumulatorowych, niż przez stałe ogrzewanie. Cykle poboru prądu, napięcie ładowania wstecznego i tym samym prąd ładowania wstecznego, dla poprawienia własności eksploatacyjnych przy poborze dużego prądu z akumulatora oraz przy niskich temperaturach zewnętrznych, są również dobierane do danego typu akumulatora i jego wielkości. Można w ten sposób uniknąć w wielu rodzajach akumulatorów niepożądanego gazowania. Oscylujący przepływ prądu przez akumulator może być zastosowany również przy wyższych temperaturach, dla poprawy jego własności. Nie ma wtedy potrzeby ogrzewania akumulatora.

Korzystnie, czas nagrzewania wynosi 15 minut. Czas ten wystarcza, aby nawet przy temperaturach zewnętrznych ok. -20°C, nagrzać akumulator do temperatury korzystniej dla uruchomienia. Układ czasowy uruchamia na ten okres czasu element sygnalizacyjny. Za pomocą elementu sygnalizacyjnego rozpoznaje się, czy akumulator został nagrzany. Można wtedy odczekać z załączeniem rozrusznika do końca czasu nagrzewania. Unika się w ten sposób niepotrzebnego obciążania akumulatora.

Układ regulacji temperatury w urządzeniu według wynalaakum, do nadzoru wartości progowych, zostaje zablokowany pod względem swego oddziaływania na tranzystor mocy, gdy wartości progowe zostaną przekroczone zarówno w kierunku nadmiarowym jak i niedomiarowym. Układ czasowy wysterowuje tranzystor mocy przewodzące) również wtedy, gdy napięcie akumulatora obniżyło się poniżej dolnej wartości progowej. W innym korzystnym wykonaniu przewiduje się układ czasowy zerowany przez układ spustowy działający pod wpływem spadku napięcia akumulatora przy włączaniu prądu dla odbiornika o dużym poborze prądu. Za pomocą tego układu, nawet przy rozruchu, ogrzewanie zostaje wyłączone. W ten sposób energia akumulatora przy rozruchu jest w pełni do dyspozycji.

W urządzeniu według wynalazku czujnik temperaturowy jest połączony z układem ładowania wstecznego, wytwarzającym prąd ładujący wytwarzający ciepło w akumulatorze, a układ

170 781 ładowania wstecznego jest w czasie wolnym od ładowania połączony z akumulatorem. W układzie tym własności akumulatora do oddawania większego prądu w niskich temperaturach są poprawiane przez prąd ładowania. Napięcie ładowania uzyskuje się najpierw z napięcia akumulatora dzięki odpowiedniemu układowi i dzięki niemu podwyższa się napięcie akumulatora. Prąd ładowania powoduje dzięki oporowi wewnętrznemu akumulatora pewne rozgrzanie, jednak własności eksploatacyjne przy niskich temperaturach nie są poprawiane przede wszystkim przez ogrzanie, ale przez działanie prądu ładowania na opór wewnętrzny. Opisane wyżej ładowanie wsteczne akumulatora jest zalecanie szczególnie w akumulatorach trakcyjnych, a więc akumulatorach służących do napędu silników, które napędzają bezpośrednio pojazdy i maszyny robocze.

W układach z szeregiem akumulatorów, jak to ma miejsce na przykład w urządzeniach z bateriami słonecznymi, akumulatory, za pomocą odpowiednich elementów przełączających mogą być ze sobą tak łączone, że akumulatory otrzymują na przemian prąd ładowania z innych akumulatorów.

Jako zasobniki energii dla napięć ładowania nadają się szczególnie kondensatory o dużej pojemności, lub akumulatory niklowo-kadmowe albo litowe.

Poprawę własności eksploatacyjnych akumulatora przy niskich temperaturach, zwłaszcza pod względem dostarczania dużych prądów, osiąga się również przez cieplną izolację akumulatora względem otoczenia. Akumulatory ochładzają się wtedy nie tak szybko, tzn. korzystne własności do dostarczenia dużych prądów pozostają przez dłuższy czas po fazie ładowania. Gdy przy takich cIupIżIu izolowanych akumulatorach przeprowadza się nagrzewanie lub ładowanie zwrotne, oddawanie ciepła do otoczenia jest znacznie mniejsze niż w zwykłych akumulatorach, tzn. szybciej osiąga się wyższą temperaturę. Przy mniejszej ilości energii uzyskuje się w akumulatorze wyższą temperaturę.

Pojemniki dla wielu akumulatorów mają ściany zawierające segmenty ścienne znajdujące się pod nadciśnieniem, które są trwale ze sobą połączone tak, że utworzona jest konstrukcja samonośna, nadająca się dla większych jednostek baterii akumulatorowych, jakie na przykład stosowane są w generatorach słonecznych.

W urządzeniu według wynalazku występuje bardzo dobra izolacja cieplna i duża wytrzymałość ścian. W takich konstrukcjach próżniowo-nadciśniyeiowych obudowa ma wyraźną stabilność. W konstrukcjach dachowych można więc w znacznym stopniu pominąć ciężkie i przewodzące ciepło elementy wsporcze. Urządzenie nadaje się korzystnie do stosowania z zasobnikami energii, jakie wykorzystywane są w siłowniach słonecznych i wiatrowych. Rozwiązanie według wynalazku objaśnione jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat elektryczny urządzenia grzejnego akumulatora, fig. 2 - obudowę akumulatora z pokrywą i z osadzonymi elementami grzejnymi, w przekroju wzdłużnym, fig. 3 - schemat blokowy układu do wytwarzania oscylacyjnego prądu w elemencie grzejnym, fig. 4 schemat blokowy układu do wytwarzania prądu zwrotnego ładowania w akumulatorze, fig. 5 schemat blokowy innego układu do wytwarzania prądu ładowania zwrotnego w akumulatorze, fig. 6a - ścianę dla baterii akumulatorów, w przekroju wzdłużnym, fig. 6b - inną postać wykonania ściany dla baterii akumulatorów, w przekroju wzdłużnym, fig. 7 - inną postać wykonania ściany dla baterii akumulatorów, w przekroju wzdłużnym, fig. 8 - ścianę przedstawioną na fig. 7, w przekroju wzdłuż linii I-I, fig. 9 - inną postać wykonania ściany dla baterii akumulatorów, a fig. 10 przedstawia ogniwo akumulatora w przekroju poprzecznym.

Jak przedstawiono na fig. 1 i 2 rysunku, urządzeniu grzejne akumulatora, zawiera bipolarny tranzystor mocy 10. Ten tranzystor 10, korzystnie typu pnp, swym emiterem dołączony jest, za pośrednictwem przewodu 12, do dodatniego bieguna 14 ładowanego akumulatora 16. Tranzystor 10 umocowany jest do elementu chłodzącego 18, korzystnie z blachy. Kolektor tranzystora 10 przez przewód 19, połączony jest szeregowo z rezystorem pomiarowym 20, a wraz z nim dołączony jest do ujemnego bieguna 22 akumulatora 16. Baza tranzystora 10, poprzez dwa szeregowo połączone rezystory 24 i 26, połączona jest z wyjściem pierwszego wzmacniacza różnicowego 28, który swoje napięcie robocze otrzymuje z akumulatora 16. Poprzez dwa dalsze, szeregowe połączone rezystory 30 i 32, baza tranzystora 10 dołączona jest do wyjścia układu regulacji temperatury 34. Wyjście

170 781 układu regulacji temperatury 34 dołączone jest poprzez diodę 36 do wspólnego punktu rezystorów 24 i 26. Dioda 36 dołączona jest anodą do wyjścia układu regulacji temperatury 34.

Urządzenie 38 do nadzoru napięcia akumulatora pod względem dolnej wartości progowej, np. 12 V, zawiera diodę 40, która katodą dołączona jest do wspólnego punktu szeregowo połączonych rezystorów 30, 32. Drugie urządzenie 42 do nadzoru napięcia akumulatora pod względem górnej wartości progowej, np. 13, 75V, zawiera diodę 44, która dołączona jest do wspólnego punktu szeregowo połączonych rezystorów 30,32.

Dioda Zenera 48, która połączonajest szeregowo z rezystorem 46 i dołączona do biegunów 14 i 22 akumulatora 16, ustala stabilizowane napięcie dla odwracającego wejścia wzmacniacza różnicowego 50 w drugim urządzeniu nadzoru napięcia 42 i dla nieodwracającego wejścia wzmacniacza różnicowego 52, w pierwszym urządzeniu nadzoru napięcia 38. Wzmacniacz różnicowy 50 zasila diodę 44 i zawiera rezystor sprzężenia zwrotnego 54, do nieodwracającego wejścia, które zbiera napięcie pomiędzy dwoma szeregowo połączonymi rezystorami 56 i 58. Rezystory 56,58 z szeregowo z nimi połączonymi dwoma innymi rezystorami 60 i 62, dołączone są do biegunów 14,22 akumulatora 16. Ze wspólnego punktu rezystorów 60 i 62 pobierane jest napięcie dla odwracającego wejścia wzmacniacza różnicowego 52, którego wyjście, poprzez rezystor 64, sprzężone jest zwrotnie z nieodwracającym wejściem. Równolegle do diody Zenera 48 włączone jest szeregowe połączenie pięciu rezystorów 66, 68, 70, 72 i 74.

Rezystory 66 do 74 tworzą połowę układu mostkowego, którego drugą połowę stanowi szeregowy układ termistora stanowiącego czujnik temperatury 76, korzystnie rezystora o ujemnym współczynniku temperaturowym NTC i rezystora 78. Z punktu wspólnego termistora 76 i rezystora 78 przebiega przewód do nieodwracającego wejścia wzmacniacza różnicowego 80 w układzie regulacji temperatury 34.

Odwracające wejście wzmacniacza różnicowego 80, poprzez rezystor 82, dołączone jest do punktu wspólnego rezystorów 72, 74. Wzmacniacz różnicowy 80, który zawiera rezystor sprzężenia zwrotnego 84, zasila rezystor 32 i diodę 36.

Dzielnik napięcia składający się z rezystorów 86, 88 dołączony jest do biegunów 14, 22 akumulatora 16. Równolegle do rezystora 86 włączony jest kondensator 90. Odprowadzenie z dzielnika napięcia złożonego z rezystorów 86, 88 jest dołączone do nieodwracającego wejścia wzmacniacza różnicowego 92, a ponadto, do odwracającego wejścia wzmacniacza różnicowego 94. Odwracające wejście wzmacniacza różnicowego 92 dołączone jest do wspólnego punktu rezystorów 60, 62. Nieodwracające wejście wzmacniacza różnicowego 94 dołączone jest do wspólnego punktu rezystorów 58, 60. Nieodwracające wejście wzmacniacza różnicowego 28 połączone jest z nieodwracającym wejściem wzmacniacza różnicowego 92.

Wyjście różnicowego wzmacniacza 92 połączone jest przez diodę 96 z nieodwracającym wejściem wzmacniacza różnicowego 98, w układzie czasowym 100. Katoda diody 96 dołączona jest do nieodwracającego wejścia wzmacniacza różnicowego 92. Wzmacniacz różnicowy 94 należy do układu spustowego, który działa pod wpływem narastającego zbocza napięcia po przepięciu łączeniowym napięcia akumulatora.

Od strony wyjścia, wzmacniacz różnicowy 94 dołączony jest przez jeden rezystor lub dwa, do katody diody 104, której anoda połączona jest z nieodwracającym wejściem wzmacniacza różnicowego 98, z kondensatorem 106 i rezystorem 108. Kondensator 106 połączony jest z ujemnym biegunem 22 akumulatora. Rezystor 108 dołączony jest do punktu pomiędzy rezystorami 68, 70.

Odwracające wejście wzmacniacza różnicowego 98 dołączone jest do punktu wspólnego rezystorów 70, 72. Wyjście wzmacniacza różnicowego 98, poprzez rezystor 110 dołączone jest do odwracającego wejścia wzmacniacza różnicowego 28, oraz do anody diody 112, której katoda dołączona jest do wyjścia wzmacniacza różnicowego 52.

Szeregowy układ rezystora 114 i kondensatora 116, łączy wyjście wzmacniacza różnicowego 98 z jego nieodwracającym wejściem. Dwie diody 118, 120 połączone szeregowo, przeciwbiegunowo, włączone są pomiędzy nieodwracające wejście i wyjście wzmacniacza różnicowego 98. Połączone ze sobą katody diod 118, 120, dołączone są do wspólnego punktu kondensatora 116 i rezystora 114.

170 781

Kolejny wzmacniacz różnicowy 122, w ramach dyskryminatora wartości progowej, swym nieodwracającym wejściem dołączony jest do rezystora pomiarowego 20. Wyjście wzmacniacza różnicowego 122 połączone jest, poprzez rezystor sprzężenia zwrotnego 124, z wejściem odwracającym, które poprzez rezystor 126, dołączone jest do punktu wspólnego rezystorów 66, 68. Z wyjściem wzmacniacza różnicowego 122 połączone są dwie diody 128, 130, z których jedna dołączona jest do punktu wspólnego rezystorów 24, 26, a druga dołączona jest do punktu wspólnego rezystorów 30, 32.

Tranzystor 10 umieszczony na elemencie chłodzącym 18 oraz czujnik temperatury 76, znajdują się w folii 132 i są zamknięte hermetycznie dla zabezpieczenia przed działaniem kwasu, przy czym usytuowane są w akumulatorze 16, poniżej płyt 134. Przewody 12,19 oraz nie zaznaczone przewody prowadzące do bazy tranzystora 10 i do czujnika temperatury, przebiegają w rowkach lub otworach w ścianie 136 akumulatora 16 i są w niej przez zespawanie, hermetycznie zamknięte.

Na figurze 2 przedstawiony jest przekrój wzdłużny akumulatora 16. Przewody 12,19 oraz pozostałe przewody prowadzące do wnętrza folii 132 są izolowane.

W pokrywie 138 akumulatora 16, oprócz tranzystora 10 i termistora 76, umieszczone są zamknięte hermetycznie pozostałe elementy układu przedstawionego na fig. 1, rozmieszczone na płytce 140 z obwodem drukowanym.

Pomiędzy pokrywą 138 i ścianami przebiegają nie zaznaczone pierwsze przewody prowadzące do biegunów 14,22 akumulatora 16 do płytki z obwodem drukowanym 140, oraz drugie przewody, które wychodzą z płytki z obwodem drukowanym 140. Na dolnej stronie pokrywy 138, w miejscu jej nałożenia na ścianę 136, są umieszczone przyłącza 142 z ołowiu. Na przeciw przyłączy 142 znajdują się przyłącza 144 końców obu przewodów.

Przy zespawaniu pokrywy 138 ze skrzynką akumulatora, zespawane zostają ze sobą jednocześnie dwa przyłącza 142 i 144 znajdujące się w otoczeniu tworzywa sztucznego. W ten sposób uzyskuje się hermetyczne i odporne na kwas połączenie przewodów i przyłączy.

Gdy termistor 76 mierzy zbyt niską temperaturę, np. poniżej 15°C, wzmacniacz różnicowy 80 na swych wejściach zostaje zasilony różnicą napięcia i na wyjściu wykazuje niski potencjał, np. potencjał ujemnego bieguna 22. Wskutek tego tranzystor 10, poprzez oba rezystory 30, 32, otrzymuje prąd bazy i staje się przewodzący. W tranzystorze 10 płynie prąd wytwarzający ciepło, które oddawane jest do akumulatora 16.

Gdy temperatura akumulatora wynosi powyżej 15°C, wzmacniacz różnicowy 80 podaje wysoki potencjał, np. potencjał dodatniego bieguna 14, który poprzez diodę 36 i rezystor 24 względnie rezystory 30, 32 blokuje tranzystor 10.

Gdy napięcie akumulatora jest wyższe od dolnej wartości progowej, to na wyjściu wzmacniacza różnicowego 52 występuje niski potencjał ujemnego bieguna 22 tak, że dioda 40 pracuje w kierunku zaporowym. Tranzystor 10 może być zasilany prądem bazy z układu regulacji temperatury 34, gdy temperatura akumulatora spadnie poniżej nastawionej żądanej wartości.

Wzmacniacz różnicowy 50 wykazuje na swym wyjściu niski potencjał, gdy napięcie akumulatora jest mniejsze od górnej wartości progowej. Wskutek tego dioda 44 pracuje w kierunku zaporowym, tak że układ regulacji temperatury 34, przy odpowiednio niskiej temperaturze akumulatora, może dostarczyć prąd bazy dla tranzystora 10. Wzmacniacze różnicowe 52 i 50, przy napięciach akumulatora położonych poniżej lub powyżej danej wartości progowej, zasilają diody 40, 44 wysokimi potencjałami w kierunku przewodzenia, które poprzez rezystor 30 przechodzą na bazę tranzystora 10 i blokują go niezależnie od sygnału wyjściowego wzmacniacza różnicowego 80.

Gdy spadek napięcia na rezystorze pomiarowym 20 jest mniejszy niż napięcie odprowadzone z rezystora 66, to wzmacniacz różnicowy 122 podaje niski potencjał, np. potencjał ujemnego bieguna 22, tak, że diody 128, 130 pracują w kierunku zaporowym.

Gdy napięcie na rezystorze pomiarowym 20 przewyższa napięcie na rezystorze 66, to dyskryminator składający się z rezystora 20, rezystorów 66 i 126 oraz ze wzmacniacza różnicowego 122, przechodzi w inny stan stabilny, w którym na wyjściu znajduje się wysoki potencjał, np. potencjał dodatniego bieguna 14 i wysterowuje tranzystor 10 w stan nieprzewodzenia.

Gdy napięcie akumulatora ma niezmieniające się wartości, to na wyjściu wzmacniacza różnicowego 98 powstaje niski potencjał, np. potencjał ujemnego bieguna 22, który jest niższy od potencjału znajdującego się na nieodwracającym wejściu wzmacniacza różnicowego 28. Wzmacniacz różnicowy 28 wytwarza wskutek tego sygnał wyjściowy o wysokim potencjale bieguna 14, który czyni tranzystor 10 nieprzewodzącym. Na nieodwracającym wejściu wzmacniacza różnicowego 98 znajduje się potencjał, który jest niższy od potencjału na odwracającym wejściu. Wzmacniacz różnicowy 94 wykazuje na swym wyjściu wysoki potencjał.

Przy niezmieniającym się napięciu akumulatora, na wyjściu wzmacniacza różnicowego 92, na podstawie stosunku podziału w dzielniku napięcia połączonego z jego wejściami, panuje niski potencjał, odpowiadający potencjałowi ujemnego bieguna 22. Gdy przy napięciu akumulatora osiągającym dolną wartość progową lub jeszcze niższym, włączony zostanie silny odbiornik, np. rozrusznik silnika, to napięcie akumulatora spada, a ponownie wzrasta, gdy prąd w odbiorniku zostanie przerwany, np. przez wyłączenie go. Za pomocą zbocza narastającego napięcia, stan łączenia wzmacniacza różnicowego 92 włączonego jako komparator, zostaje odwrócony, ze względu na skok napięcia na kondensatorze 90.

Wzmacniacz różnicowy 92 przez krótki czas, tzn, w zależności od stałej czasowej obwodu zawierającego kondensator 90 i rezystor 86, posiada wysoki potencjał wyjściowy, który odpowiada potencjałowi dodatniego bieguna 14. Wskutek tego pobudzony zostaje układ czasowy 100, gdyż doprowadzony przez diodę 96 wysoki potencjał powoduje zmianę stanu łączenia wzmacniacza różnicowego 98.

Wskutek ustalonego wysokiego potencjału wyjściowego wzmacniacza różnicowego 98 zmienia się stan łączenia wzmacniacza różnicowego 28 włączonego jako komparator tak, że do rezystora 26 przyłożony jest niski potencjał. Wskutek tego, w tranzystorze 10 może płynąć prąd bazy, co powoduje przewodzenie tranzystora 10. Wzmacniacz różnicowy 92, po zakończeniu skoku napięcia na kondensatorze 90 przechodzi w poprzedni stan łączenia. W tym stanie kondensator 116 może się rozładować. Po jego rozładowaniu wzmacniacz różnicowy 98 zmienia ponownie swój stan łączenia, w którym, poprzez wzmacniacz różnicowy 28, tranzystor 10 staje się ponownie nieprzewodzący.

Stała czasu rozładowania dobrana jest do czasu nagrzewania, a korzystnie czas nagrzewania wynosi około 15 minut.

Dioda 112 zapobiega, aby nagrzewanie o określonym czasie trwania nie było włączane, gdy napięcie akumulatora znajduje się poniżej dolnej wartości progowej, gdyż wtedy układ regulacji temperatury włącza tranzystor 10 według wymagań wartości żądanej temperatury, która ustalana jest przez rezystory układu mostkowego.

Wzmacniacz różnicowy 92 z dzielnikami napięcia na swoim wejściu, tworzy komparator, którego układ spustowy uruchamia układ czasowy w zależności od tylnego zbocza przepięcia łączeniowego napięcia akumulatora.

Do wzmacniacza różnicowego 98 korzystnie dołączony jest element sygnalizacyjny, zwłaszcza dioda świecąca, ażeby wskazywać stan nagrzewania tak, że dalszego włączania rozrusznika należy zaprzestać, aż do końca czasu trwania nagrzewania wskazywanego przez diodę.

Gdy podczas trwania nagrzewania odbiornik o dużym poborze prądu zostanie mimo to włączony, wzmacniacz różnicowy 94 działa pod wpływem opadającego zbocza napięcia akumulatora i zmienia swój stan łączenia, przy którym na wyjściu powstaje niski potencjał, np. potencjał ujemnego bieguna 22. Wskutek tego dioda 104 wysterowana jest przewodząco. Nieodwracające wejście wzmacniacza różnicowego 98 dołączone zostaje wtedy do niskiego potencjału tak, że wzmacniacz różnicowy 98 zmienia swój stan łączenia. Oznacza to, że tranzystor 10 jest nieprzewodzący.

Wzmacniacz 94 oraz połączone z jego wejściem rezystory dzielników napięcia tworzą układ spustowy, który odłącza nagrzewanie, gdy włączony zostanie odbiornik o dużym poborze prądu, np. rozrusznik.

Urządzenie grzejne według wynalazku, może być wykorzystywane zwłaszcza w akumulatorach trakcyjnych. Nagrzewanie może tu być włączone tak długo, aż osiągnięty zostanie optymalny stan akumulatora.

170 781

W akumulatorze zawierającym sześć ogniw, znajdują się korzystnie dwa elementy grzejne, które umieszczone są w drugim i piątym ogniwie. W ten sposób, w akumulatorze zachodzi optymalny rozkład temperatury.

Umiejscowienie położenia przewodów dokonuje się w obszarze położonym pomiędzy przegrodami poszczególnych ogniw i pokrywy połączonej z nimi, zwłaszcza przez zgrzewanie lustrzane (zmiękczanie i nakładanie na siebie obszarów pokrywy i przegród). W tym celu w górnych brzegach przegród mogą znajdować się wycięcia w postaci karbów, ażeby wstępnie usytuować przewody. Możliwym jest również, aby w elemencie grzejnym znajdował się więcej niż jeden tranzystor, ażeby można było sprostać zapotrzebowaniu cieplnemu.

Na figurze 3 przedstawiony jest schemat blokowy układu do nagrzewania elementu grzejnego umieszczonego w akumulatorze w sposób hermetyczny i odporny na działanie kwasu. Układ ten, tak jak i urządzenie grzejne przedstawione na fig. 1, zawiera termistor 76 znajdujący się w układzie mostkowym. Układ mostkowy dołączony jest do układu regulacji temperatury 34, którego wyjście dołączone jest do bramki 146. Układ nadzoru wartości progowej 148 połączony jest z jednym z biegunów 14 akumulatora 16 i wysyła sygnał, gdy napięcie akumulatora jest większe od dolnej wartości progowej, a mniejsze od górnej wartości progowej. Wyjście układu nadzoru wartości progowej 148 jest dołączone do drugiego wejścia bramki 146, którą jest koniunktor. Wyjście bramki 146 dołączone jest do oscylatora 150, który wytwarza impulsy prostokątne o regulowanej częstotliwości, regulowanej przerwie między impulsami i czasie trwania impulsu. Do regulacji służą np potencjometry dostrojcze 152, 154. Wyjście oscylatora 150 połączone jest z łącznikiem 156, którym jest korzystnie łącznik bezstykowy lub przekaźnik. Łącznik bezstykowy stanowi również korzystnie tranzystor, którego elektroda sterująca połączona jest z wyjściem oscylatora 150.

Łącznik 156 włączony jest szeregowo z elementem grzejnym w postaci folii grzejnej 158, pomiędzy bieguny 14, 22 akumulatora 16. Folia grzejna 158 umieszczona jest w akumulatorze 16 hermetycznie i kwasoodpornie. Za pomocą układu z fig. 3, w zależności od temperatury ustalonej przez termistor 76, akumulator tak jest nagrzewany przez folię grzejną 158, że dla każdego typu akumulatorów (rozruchowych, trakcyjnych, w bateriach słonecznych i innych) i dla każdej ich wielkości powstaje optymalna, synchroniczna (koherenta) oscylacja poboru prądu i mocy grzejnej. Taki sposób nagrzewania akumulatora zapobiega zasiarczaniu płyt w granicach akumulatora, zmniejszającemu jego moc.

Układ, który oprócz wytwarzania określonej mocy grzejnej w akumulatorze, ma jeszcze dodatkowe działanie poprawiające własności przy rozruchu na zimno, przedstawiony jest na fig. 4. Układ z fig. 4, tak jak i na fig. 1 i fig. 3, zawiera czujnik temperatury w postaci termistora, który włączony jest w układ mostkowy odpowiadający układowi z fig. 1. Układ mostkowy połączony jest z układem regulacji temperatury 34, który przedstawiony jest szczegółowo na fig. 1, a na fig. 4 oznaczony jest jako 34.

W układzie według fig. 4, tak jak i na fig. 3, znajduje się układ nadzorujący wartości progowe 48, który podobnie jak układ regulacji temperatury 34, połączony jest z układem bramki 146, której wyjście dołączone jest do układu sterowania 160, który w zależności od temperatury akumulatora i sygnału wyjściowego układu nadzorującego wartości progowe 148, wysterowuje dwa łączniki 162,164, w postaci łączników bezstykowych lub przekaźników. Układ sterowania 160, tak jak i oscylator 150 z fig. 3, ustala, czy do akumulatora dołączony jest odbiornik.

Kontrola może następować w sposób opisany w związku z układem przedstawionym na fig. 1. Gdy istnieje odpowiednia temperatura zewnętrzna i napięcie akumulatora znajduje się w granicach ustalonych przez układ nadzorujący wartości progowe, łączniki są na przemian włączane i wyłączane. Łącznik 162 połączony szeregowo z układem oscylatora i transformatora 166, włączony jest pomiędzy bieguny 14 i 22 akumulatora 16. Wyjście układu oscylatora i transformatora 166 połączone jest z zasobnikiem energii 168. Łącznik 164 włączony jest pomiędzy dodatni biegun 14 i zasobnik energii 168, równolegle do łącznika 162 i układu oscylatora i transformatora 166. Przy niskich temperaturach zewnętrznych, układ sterowania 160 zamyka na krótki czas łącznik 162, wskutek czego układ oscylatora 166 zasila ze swego wyjścia

170 781 zasobnik energii 168 napięciem panującym w akumulatorze. Zasobnik energii 168 włączony jest pomiędzy wyjście układu oscylatora 166 i ujemny biegun 22 akumulatora 16.

Napięcie wyjściowe układu oscylatora 166 jest tak wysokie, że wykorzystane zostaje jako napięcie ładowania dla akumulatora. Po naładowaniu zasobnika energii 168 układ sterowania 160 otwiera łącznik 162 i zamyka łącznik 164. Wskutek tego zasobnik energii 168 oddaje prąd ładowania do akumulatora. Akumulator jest więc ładowany zwrotnie. Układ sterowania 160 zawiera multiwibrator, który wytwarza napięcie sterujące dla łączników 162,164. Opróczładowania zwrotnego prąd ładowania powoduje w akumulatorze powstawanie określonej ilości ciepła, przy czym oba oddziaływania poprawiają zdolność rozruchową przy niskich temperaturach zewnętrznych.

W akumulatorach trakcyjnych można zupełnie zrezygnować z ogrzewania, ażeby również w zakresie formalnych temperatur osiągać większy zasięg. Zaleca się tu cykliczne ładowanie zwrotne akumulatorów. Częstotliwość, natężenie prądu ładowania i ładowania zwrotnego oraz napięcia ładowania zwrotnego, dobiera się odpowiednio do typu akumulatora.

Nowoczesne akumulatory, takie jak akumulatory aluminiowo-powietrzne itd. mogą być przez to bardziej ekonomiczne, ze względu na przykład na redukcję nadmiernego gazowania.

Jako ośrodek gromadzący energię, mogą być stosowane kondensatory dużej pojemności lub akumulatory niklowo-kadmowe i litowe.

Na figurze 5 przedstawiony jest układ, w którym układ mostkowy, układ regulacji temperatury 34, termistor jako czujnik temperatury w akumulatorze, układ nadzoru wartości progowych 148 i bramka 146, zastosowane są tak samo jak w układzie z fig. 4.

Również układ sterowania 160 pełni tę samą rolę jak w układzie z fig. 4. Z układu sterowania 160 w układzie według fig. 5, sygnał wyjściowy zasila przekaźnik 170. Przekaźnik 170 ma styk przełączny 172 i przynajmniej jeden styk spoczynkowy 174. Pierwszy zasobnik energii 176 włączony jest pomiędzy dodatni biegun 14 i wejście styku przełącznego 172, którego wyjście dołączone jest do drugiego zasobnika energii 178 i do styku spoczynkowego 174. Drugie wejście styku przełącznego 172 dołączone jest do dodatniego bieguna 14 akumulatora. Styk spoczynkowy 174 i zasobnik energii 178 są poza tym połączone z ujemnym biegunem 22 akumulatora.

Gdy czujnik temperatury i układ nadzorowania wartości progowej 148 wykrywają, że na skutek niskiej temperatury własności rozruchu na zimno akumulatora powinny zostać poprawione, wtedy uaktywnia się układ sterowania 160.

Normalnie, akumulator ładuje oba zasobniki energii 176, 172 do napięcia akumulatora. Zasobnikami energii są elementy, które zostały omówione w związku z fig. 4. Po odpowiednim okresie czasu ładowania, układ sterowania 160 uruchamia przekaźnik 170, wskutek czego oba zasobniki energii 176, 178 zostają włączone szeregowo pomiędzy bieguny 14, 22 akumulatora.

Na skutek szeregowego połączenia, do akumulatora doprowadzone jest podwyższone napięcie, które powoduje przepływ prądu ładowania przez akumulator. W ten sposób akumulator jest ładowany zwrotnie i ogrzewa się. Częstotliwość przełączania i czas trwania ładowania i rozładowania zasobników energii 176, 178, dobierane są do rodzaju i typu akumulatora. Ładowane są kolejno lub równolegle, co najmniej dwa zasobniki energii przy pomocy odpowiedniego układu, ażeby następnie połączone szeregowo umożliwiały zwrotne ładowanie akumulatora odpowiednio dodanymi napięciami.

W dużych zespołach akumulatorów (zasobniki słoneczne) akumulatory mogą być tak między sobą połączone, że możliwe jest przemienne rozładowywanie i ładowanie zwrotne.

W układach opisanych w oparciu o fig. 3 i 4 korzystnym jest, gdy akumulatory lub baterie akumulatorów chronione są przed niskimi temperaturami przez odpowiednią izolację próżniową. Dla mniejszych zespołów akumulatorów, korzystna jest konstrukcja namiotu próżniowego.

Pod większą, stabilną gazoszczelną ścianką, korzystnie w kształcie kopuły, znajduje się mniejsza półkulista powłoka balonowa wessana przez podciśnienie pod konstrukcję zewnętrzną tak, że stosunkowo mała próżnia stwarza dobre warunki izolacyjne.

170 781

Zastosowanie przezroczystych materiałów pomaga wykorzystać światło zewnętrzne do ocieplania. W najczęstszych zastosowaniach, nagrzewanie akumulatorów na zasadzie cyklicznego rozładowywania zwrotnego, jest wystarczające dla dostatecznie wysokich temperatur.

Na figurze 6a przedstawiona jest konstrukcja komory próżniowo-nadciśnieniowej, w której kombinacja komór próżniowych i nadciśnieniowych tworzy stabilną ścianę. W ten sposób przy konstrukcjach dachowych można w znacznym stopniu zrezygnować z ciężkich i przewodzących ciepło elementów wsporczych w konstrukcji nośnej.

Ściana 180, która korzystnie jest wypukła i ma kształt powierzchni bocznej beczki, a usytuowana jest nad szeregiem akumulatorów, zawiera pierwsze segmenty ścienne 181, wykonane w kształcie komór wewnątrz pustych, które są rozmieszczone w odstępach od siebie. Segmenty ścienne 181 mają prostokątny przekrój poprzeczny. Korzystnie, przekrój poprzeczny jest lekko trapezoidalny, gdy ma być utworzone beczkowate sklepienie. Pomiędzy każdymi dwoma segmentami ściennymi 181, które zajmują całą grubość ściany, umieszczone są drugie segmenty ścienne 182, wykonane w kształcie komór wewnątrz pustych. Drugie segmenty ścienne 182 takjak i pierwsze segmenty ścienne 181, zaczynają się na zewnętrznej stronie ściany 180, nie zajmują jednak całej grubości ściany lecz tylko jej część, przy czym pozostała część przestrzeni pośredniej pomiędzy każdymi dwoma segmentami ściennymi pozostaje wolna.

W postaci wykonania przedstawionej na fig. 6a, drugie segmenty ścienne 182 wypełniają połowę przestrzeni pośrednich. Drugie segmenty ścienne 182 mają również prostokątne lub lekko trapezoidalne przekroje poprzeczne i na kształt kostek budowlanych dopasowanych do kształtu ściany. Puste przestrzenie w segmentach ściennych 181, 182 znajdują się pod nadciśnieniem i są ze sobą połączone. W ten sposób tworzą one stabilną konstrukcję nośną. Pomiędzy położonymi od wnętrza ściany końcami pierwszych segmentów ściennych 181, umieszczona jest gazoszczelna ściana 183 i ze ścianami segmentów ściennych 181, 182 tworzy komory podciśnieniowe 184. Komory nadciśnieniowe i podciśnieniowe ściany 180, są zaznaczone na fig. 6a znakiem plus i minus. Segmenty ścienne 181,182 mogą być ze sobą połączone otworami, przez co umożliwia się jednoczesne wypełnianie sprężonym gazem, a ponadto zapewnia równomierne ciśnienie. Również komory podciśnieniowe 184 mogą być połączone ze sobą otworami tak, że również w tych komorach, przez jednoczesne wytwarzanie próżni można wytworzyć równomierne podciśnienie względnie próżnię.

Na figurze 6b przedstawiona jest konstrukcja ściany 185, która posiada dwie jednakowo wykonane połówki, mianowicie połówkę zewnętrzną 186 i połówkę wewnętrzną 187. Każda połówka 186,187 zawiera pierwsze segmenty ścienne 189, które rozmieszczone są w odstępach względem siebie i są wewnątrz puste, oraz mają prostokątne lub trapezoidalne przekroje poprzeczne i znajdują się pod nadciśnieniem. Pomiędzy pierwszymi segmentami ściennymi 189 znajdują się drugie segmenty ścienne 191, które również są wewnątrz puste, o prostokątnym lub trapezoidalnym przekroju poprzecznym i znajdują się pod nadciśnieniem. Segmenty ścienne 191, takjak i segmenty ścienne 189, zaczynają się przy zewnętrznej stronie ściany i nie zajmują, tak jak pierwsze segmenty 189 połowy grubości ściany, lecz tylko jej część. Do końców pierwszych segmentów 189 znajdujących się w środku grubości ściany przyłożona jest gazoszczelna folia 193. Przestrzenie pośrednie nie wypełnione drugimi segmentami 191, a znajdujące się pomiędzy pierwszymi segmentami ściennymi 189, znajdują się pod podciśnieniem, wskutek czego folia 193 dociskana jest do segmentów ściennych 189. W ten sam sposób gazoszczelna folia 195 dociskana jest do pierwszych segmentów ściennych wewnętrznej połówki 187, która wykonana jest tak samo jak połówka zewnętrzna 187.

Segmenty ścienne 191 obu połówek 186, 187 przesunięte są względem siebie o połowę odstępu drugich segmentów 189. Z tego względu zwrócone do środka ściany końce segmentów ściennych 189 przylegają do folii przeciwległej połówki. Segmenty ścienne 189, 191 są połączone ze sobą trwale. Przez przesunięcie obu połówek 186 187, przestrzenie obu połówek 186, 187 będące pod podciśnieniem, graniczą ze sobą. Segmenty ścienne 189 obu połówek 186,187 są połączone ze sobą tylko przez źle przewodzące ciepło folie 193, 195.

Dlatego konstrukcja ściany przedstawiona na fig. 6a ma szczególnie dobre własności izolacji cieplnej.

170 781

Segmenty ścienne 189,191 każdej z połówek, mogą być ze sobą połączone za pomocą nie przedstawionych otworów tak, że jednakowe nadciśnienie można wytworzyć jednocześnie we wszystkich komorach. Odnośnie podciśnienia względnie próżni, ma to zastosowanie również do komór podciśnieniowych, jakie utworzone są przez segmenty ścienne 189, 191 i folie 193 względnie 195.

Na figurze 6 komory nadciśnieniowe oznaczone są znakiem plus, a komory podciśnieniowe znakiem minus. Urządzenie według fig. 6b nadaje się jako konstrukcja dachowa dla instalacji zawierających wiele akumulatorów, przy czym segmenty ścienne dopasowywane są do kształtki sklepienia na kształt kostek budowlanych. Materiały segmentów 191,189 oraz folie 193,195 są korzystnie przezroczyste.

Na figurze 7 i 8 przedstawione są ściany dla akumulatorów, z których każda zawiera dwie płyty 188,190, z których wewnętrznych stron wystają w regularnych odstępach występy 192.

Występy 192 obu płyt 188,190 są względem siebie przesunięte. Pomiędzy występami 192 napiętajest sieć możliwie nieelastycznych sznurów względnie linek 194, posiadających niewielką przewodność cieplną. W pustej przestrzeni 196 pomiędzy płytami 188, 190 wytworzona jest próżnia względnie podciśnienie, wskutek czego występy 192 przylegają do linek 194, które przejmują siłę wywieraną przez ciśnienie powietrza na płyty 188, 190, co oznacza, że linki 194 wykonane ze sztucznego tworzywa utrzymują w odstępie obie płyty 188, 190. Urządzenie przedstawione na fig. 7 i 8, w odniesieniu do linek 194, działa podobnie jak konstrukcja mostu wiszącego.

Na figurze 9 przedstawiona jest jedna płyta 198 ściany zasobnika, zawierającej dwie takie płyty, które zamiast występów 192 mają zgrubienia 200, wystające w równomiernych odstępach względem siebie, na wewnętrznej stronie płyty. Nad zgrubieniami 200 napięte są nieelastyczne, izolujące cieplnie linki 202. Zamiast linek 194,202 można stosować również folie. Dostarczanie dużych prądów koniecznych przy rozruchu lub dla innych odbiorników, w warunkach niskich temperatur, ulega poprawie przez równomierne wymieszanie elektrolitu, które również przy pracy w wyższych temperaturach jest korzystne.

Na figurze 10 przedstawione jest urządzenie do równomiernego wymieszania elektrolitu, przedstawione w przekroju poprzecznym, łącznie z ogniwem 204 akumulatora, zawierającym płytowe elektrody 206. W przestrzeni pomiędzy ścianami ogniwa 204 i elektrodami 206 umieszczona jest rurka 208 w kształcie litery U, której zakrzywienie znajduje się w pobliżu dna ogniwa 204 i ma przelotowe otwory 210 dla cieczy, w postaci perforacji. Otwory wylotowe rurki 208 znajdują się w pobliżu górnych końców ogniwa 204. We wnętrzu rurki 208 znajdują się kulki 212, wykonane korzystnie z ołowiu. Zabezpieczone przed kwasem, korzystnie otoczone sztucznym tworzywem, zwłaszcza teflonem, kulki 212 osadzone są w rurze 208 ruchomo.

Zamiast kulek 212 można zastosować związane z rurką ołowiane sanki. Rurka 208 dopasowana jest do zewnętrznej ściany ogniwa 204 lub połączona jest ze ścianą integralnie. Przez otwory 210 ciecz może wchodzić do rurki od strony dna ogniwa 204. W obszarze dna, zwłaszcza przy niskich temperaturach, stężenie cieczy może być większe niż w pozostałej części ogniwa 204. Przy przyspieszeniach pojazdu, kulki 212 poruszają się i wywołują w rurce 208 zakłócenia przemieszczające się z dołu do góry.

Przy każdym przyspieszeniu pojazdu, stężony kwas jest w ten sposób pompowany od góry do akumulatora, wzdłuż rurki 208. Górne wyloty rurki mogą być w razie potrzeby zaopatrzone w zawory w postaci ruchomej blaszki lub kulki.

W akumulatorach stosowanych stacjonarnie, w ogniwach umieszczone są takie same rurki o kształcie litery U. W dolnym obszarze, rurki otoczone są przez cewki, które kolejno w czasie dołączone są do napięcia zasilającego i wytwarzają pola elektromagnetyczne. Przykładanie nacięć do cewek sterowane jest w tym samym rytmie, co omawiane tranzystory grzejne. Za pomocą pól elektromagnetycznych żelazne kulki pokryte powłoką kwasoodporną, wprawiane są w ruch wewnątrz rurki, przez co tworzy się przepływ, ułatwiający przemieszczanie się elektrolitu. Jeżeli cewki umieszczone są we wnętrzu ogniwa, muszą być pokryte powłoką kwasoodporną. Cewki mogą być również umieszczone poza ogniwem i wtedy nie ma potrzeby kwasoodpornego ich wykonania. Jeżeli w opisanych wyżej obudowach mają być umieszczone

170 781 większe baterie akumulatorowe, to celowym jest zastosowanie urządzeń przewietrzających, które uruchamiane są przy wyższych temperaturach. Możliwe jest również stosowanie urządzeń chłodniczych pracujących w oparciu o parowanie dyfuzyjne.

140 138

10

FIG.2

148

Fig3

170 781

FSg.5

170 781

186

Fig. 6b

IV rW.' .WłM^W·*. Λ« VAv!7WA· &*Ai >W*

189

189

189

191

191

191

191

170 781

170 781

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (21)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do dostarczania energii elektrycznej do odbiornika z naładowanego akumulatora lub baterii akumulatorów, przy niskich temperaturach zewnętrznych, zaopatrzone w czujnik temperatury umieszczony we wnętrzu akumulatora w sposób hermetyczny i zabezpieczony przed kwasem i połączony z co najmniej jednym elementem grzejnym, który jest włączony w zależności od temperatury akumulatora zmierzonej przez czujnik temperatury, gdy temperatura akumulatora jest niższa od żądanej temperatury, a napięcie akumulatora jest większe niż dolna wartość progowa i mniejsze niż górna wartość progowa, znamienne tym, że umieszczony w akumulatorze (16) przewodzący przez nastawiony czas przy napięciu akumulatora mniejszym albo równym dolnej wartości progowej element grzejny (10, 158) jest połączony z układem czasowym (100), który połączony jest ze sterowanym sygnałem wzrostu napięcia akumulatora po odłączeniu odbiornika o dużym zużyciu prądu układem spustowym (56,58,60,62,86,818,92).
2. 2. Urządzenie wądiun e astrz. 1, znamienne tym, że e łt^im^nt grzejny tl58) stanowi folia grzejna zawierająca materiał przewodzący elektrycznie, która umieszczona jest w akumulatorze (16) hermetycznie, z zabezpieczeniem przed działaniem kwasu.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element grzejny (10) stanowi tranzystor mocy usytuowany na ,Ι^μοϊ, chłodzącym hermetycznie i w sposób odporny na działanie kwasu, przy czym elektroda sterująca tego tranzystora mocy jest połączona z układem regulacji temperatury (34).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że element grzejny (158) jest połączony z włączanym i wyłączanym oscylacyjnie elementem przełączającym (156).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że do układu czasowego (100) dołączony jest element sygnalizacyjny.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że tranzystor mocy, stanowiący element grzejny (10), swoją elektrodą sterującą, poprzez dwa połączone szeregowo rezystory (30, 32) połączony jest z układem regulacji temperatury (34), a poprzez dwa dalsze połączone szeregowo rezystory (24, 26) połączony jest z dołączonym do układu czasowego (100) wzmacniaczem różnicowym (28), przy czym urządzenia (38,42) do nadzoru dolnej i górnej wartości progowej dołączone są poprzez diody (40, 44) do wspólnego punktu obu rezystorów (30, 32) zasilanych z układu regulacji temperatury (34), który to układ regulacji temperatury (34) dołączony jest poprzez diodę (36) do punktu wspólnego rezystorów (24, 26) dołączonych do wzmacniacza różnicowego (28).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że z tranzystorem mocy stanowiącym element grzejny (10), połączony jest szeregowo rezystor pomiarowy (20) wchodzący w skład dyskramίnatora wartości progowej, którego wyjście dołączone jest poprzez diody (128,130) do wspólnych punktów rezystorów połączonych szeregowo (24, 26, 30, 32).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że pierwsze przewody (12, 19) dołączone do elementu grzejnego (10) lub do czujnika temperatury (76) przy górnych brzegach ściany (136) akumulatora (16), wyposażone są w przyłącza (144) z ołowiu, a w pokrywie (138) akumulatora (16) umieszczone są hermetycznie i w sposób zabezpieczający przed kwasem, podzespoły układu regulacji temperatury (34), układów (38,42) do nadzoru wartości progowych, układów spustowych i układu czasowego (100), przy czym drugie przewody prowadzące do czujnika temperatury (76) i elementu grzejnego (10) przeprowadzone są pod pokrywą (138) aż do obszarów przykrywających wąskie boki ścian i przynajmniej na końcach mają przyłącza (142) z ołowiu, które zespawane są z przyłączami (144) pierwszych przewodów (12).

   170 781
9. 9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jeden akumnlator (16) usytuowany jast w pojameiki, który ma ściaeę e dwoma płytami (188,190), która ea wewnętrznych stronach mają występy (192) usytuowana na obu płytach (188, 190) ea weajamnym przesunięciem, a ponad nimi napięta są maalastycena linki (194) o małaj preawoSności ciaplnaj, prey ceym pod wpływam podciśniania lub próżni paeującaj w pustaj preastreani (196) pomiędey płytami, występy dociśnięta są do linak (194).
10. 10. Ureądeania wadług eastre. 1, enamianna tym, ża każda ogniwo (204) akumulatora (16) wyposażona jast w rurkę (208) w ksetałcia litary U, któraj część w ksetałcia łuku enajduja się prey dnia ogniwa i ma prealotowa otwory (210) dla ciacey, a otwory w ramionach rurki znajdują się w pobliżu górnago końca ogniwa (204), prey ceym ogniwo (204) wyposażona jast w środki do wytwarzania przapłcwl w rurca (208) lub obok eiaj.
11. 11. UreąSzaeia wadług eastre. 10, eeamianea tym, ża środki do wytworzenia przżpłcwu w rurca (208) stanowią kulki (212), która osadzoea są ruchomo w rurca (208).
12. 12. Ureądeania wadług eastre. 10, enamianna tym, ża środki do wytworeania preapłcwl w rurca (208) stanowią cawki, która otaceają dolną ceęść rurki (208) i kolajno, na przemiał dołąceona są do napięcia easilającago, prey ceym w rurca (208) usytuowana są żelazna kulki otoceona powłoką kwasoodporną.
13. 13. Ureądeania do dostarczania anargii alaktryczeaj do odbiornika e naładowanago akumulatora lub batarii akumulatorów, przy niskich tamparaturach eawnętrzecch, zaopatrzonych w czujnik tamparatury umiaszczony wa wnętrzu akumulatora w sposób hżrmatyczey i zabazpiaczony przad kwasam i połączony z co najmeiaj jadnym alamantam grzajnym, który jast włączony w zacności od tamparatury akumulatora zmiarzonaj przaz czujnik tamparatury, gdy tamparatura akumulatora jast niższa od żądanaj tamparatury, a napięcia akumulatora jast większa niż dolna wartość progowa i meiajsza niż górna wartość progowa, tym, ża czujnik tamparatury (76) połączony jast z wytwarzającym prąd grzawczy układam ładowania zwroteago (160, 162, 164, 168), przy czym w czasia wolnym od ładowania układ ładowania zwroteago (160,162,164,168) połączony jast z akumulatoram (16).
14. 14. Urządzania wadług zastrz. 13, enamianna tym, ża akumulator (16) jast połączony z układam oscylacyjno-transformującym (166) do wytwarzania napięcia wyższago niż napięcia akumulatora, do którago do układu oscylacyjeo-transformującago (166) dołączony jast co eajmniaj jadan ładowany zasobnik anargii (168), do którago akumulator (16) dołączony jast w zalażności od tamparatury emiareonaj przaz czujnik tamparatury (76) i od napięcia akumulatora.
15. 15. Urządzania wadług zastrz. 14, znamianna tym, ża akumulator (16) jast dołączony przaz wyłącznik (172., 174) do co najmniaj dwóch zasobników anargii (176,178), dających się naładować do napięcia akumulatora w układzia równolagłym, która w zalażności od tamparatury zmiarzonaj przaz czujnik tamparatury (76) i napięcia akumulatora są dołączona szaragowo do akumulatora (16) za pomocą wyłączników (172,174).
16. 16. Urządzania wadług zastrz. 13, znamianna tym, ża akumulator (16) usytuowany jast w pojamniku dla wialu akumulatorów, którago co najmniaj jadna ściana (180) zaopatrzona jast w piarwsza sagmanty ścianna (181) umiaszczona w odstępach względam siabia, a która są wawnątrz pusta i znajdują się pod nadciśniżeiam, oraz przabiagają na całaj grubości ściany, przy czym część przastrzani pośredniej zaczynającaj się przy stronia zawnętrznaj ściany i znajdującaj się pomiędzy piżrwszymi sagmantami ściannymi (181), wypałniona jast drugimi wawnątrz pustymi sagmantami ściannymi (182), znajdującymi się pod nadciśeianiżm, która połączona są z piarwszymi sagmantami ściannymi (181), natomiast pozostała część przżstrzżei pośrednich znajdująca się pomiędzy piżrwszymi sżgmantami ścianeymi (181), zamknięta jast ściaeą (183) łączącą piarwsza sagmanty ścianna (181) na ich końcach położonych od strony wawnętrznaj, przy czym znajduja· się ona pod podciśniaeiżm.
17. 17. Urządzania wadług zastrz. 13, znamianna tym, żż akumulator (16) usytuowany jast w pojżmniku dla wialu akumulatorów, którago co najmniaj jadea ściana (185) zawiara dwia· jadnakowo wykonana połówki (186,187), z których jadea umiaszczona jast od zewnątrz a druga od wawnątrz, i z których każda zawiara usytuowana w odstępia względam siabia, pusta waweątrz piarwsza sagmżntc ścianna (189) znajdująca się pod nadciśeiaeiżm, przy czym przżstrzania

    170 781 pośrednie pomiędzy pierwszymi segmentami ściennymi (189), zaczynające się od zewnętrznej strony ściany, wypełnione są częściowo pustymi wewnątrz drugimi segmentami ściennymi (191), znajdującymi się pod nadciśnieniem, które połączone są z pierwszymi segmentami ściennymi (189), a do stron pierwszych segmentów ściennych (189) przeciwnych do stron zewnętrznych ściany, przyciśnięte są folie dociskane przez podciśnienie, panujące w przestrzeniach pośrednich wolnych od segmentów ściennych, a pierwsze segmenty ścienne (189) obu połówek przesunięte są względem siebie o połowę odstępu między segmentami ściennymi (189).
18. 18. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że co najmniej jeden akumulator (16) usytuowany jest w pojemniku, który ma ścianę z dwoma płytami (188,190), które na wewnętrznych stronach posiadają występy (192) umieszczone na obu płytach (188,190) ze wzajemnym przesunięciem, a ponad nimi napięte są nieelastyczne linki (194) o małej przewodności cieplnej, przy czym pod wpływem podciśnienia lub próżni panującej w pustej przestrzeni (196) pomiędzy płytami, występy dociśnięte są do linek (194).
19. 19. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że każde ogniwo (204) akumulatora (16) zaopatrzone jest w rurkę (208) w kształcie litery U, której część w kształcie łuku znajduje się przy dnie ogniwa i ma przelotowe otwory (210) dla cieczy, a otwory w ramionach rurki znajdują się w pobliżu górnego końca ogniwa (204), przy czym ogniwo (204) zaopatrzone jest w środki do wytwarzania przepływu w rurce (208) lub obok niej.
20. 20. Urządzenie według zastrz. 19, znamienne tym, że środki do wytworzenia przepływu w rurce (208) stanowią kulki (212), które osadzone są ruchomo w rurce (208).
21. 21. Urządzenie według zastrz. 19, znamienne tym, że środki do wytworzenia przepływu w rurce (208) stanowią cewki, które otaczają dolną część rurki (208) i kolejno, na przemian dołączone są do napięcia zasilającego, przy czym w rurce (208) usytuowane są żelazne kulki otoczone powłoką kwasoodporną.