RU150741U1

RU150741U1 - PRIMARY LITHIUM BATTERY

Info

Publication number: RU150741U1
Application number: RU2014128009/07U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Виталиевич Волынский; Сергей Александрович Галкин; Вячеслав Николаевич Тюгаев; Игорь Викторович Чипига
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научный центр "Автономные источники тока"
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2015-02-27

Abstract

Первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, одну цепь из последовательно соединенных положительными и отрицательными токовыводами первичных литиевых химических источников тока (ИТ), диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, полевые транзисторы, проводящий канал каждого из которых соединен последовательно с соответствующим ИТ, термопредохранители, каждый из которых размещен в зоне потока тепловой энергии от полевого транзистора этого же ИТ, отличающаяся тем, что снабжена резисторами, каждый из которых подключен к затвору полевого транзистора и токовыводу ИТ, к которому подключен проводящий канал этого же полевого транзистора, а каждый термопредохранитель электрически включен между затвором соответствующего полевого транзистора, в зоне потока тепловой энергии которого он размещен, и другим токовыводом противоположной полярности этого же ИТ.Primary lithium battery containing at least one circuit of primary lithium chemical current sources (IT) connected in series with positive and negative current leads, diodes, each of which is connected in parallel with one IT, field-effect transistors, the conducting channel of each of which is connected in series with the corresponding IT, thermal fuses, each of which is located in the zone of the flow of thermal energy from the field-effect transistor of the same IT, characterized in that it is equipped with resistors, each of which is connected to the gate of the field-effect transistor and the current output of the IT, to which the conducting channel of the same field-effect transistor is connected, and each thermal fuse is electrically connected between the gate of the corresponding field-effect transistor, in the zone of the thermal energy flow of which it is located, and another current output of the opposite polarity of the same IT.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, электрическому оборудованию, а именно первичной батареи для непосредственного преобразования химической энергии в электрическую, и может быть использована при производстве батарей из первичных химических источников тока (ИТ), предназначенных для основного и резервного обеспечения электроэнергией систем телемеханики и аварийной сигнализации, автономной диагностической аппаратуры внутритрубных инспекционных приборов нефтепроводов и газопроводов, а также для применения в качестве автономных источников питания других различных электронных устройств и приборов.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular, electrical equipment, namely, a primary battery for direct conversion of chemical energy into electrical energy, and can be used in the production of batteries from primary chemical current sources (IT), intended for primary and backup power supply of telemechanics systems and alarm systems, autonomous diagnostic equipment for in-line inspection instruments for oil and gas pipelines, as well as for I as autonomous power sources other various electronic devices and appliances.

Известна первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, одну цепь последовательно соединенных первичных литиевых источников тока (ИТ), положительный и отрицательный выводы которой подключены, соответственно, к положительному и отрицательному токовыводам батареи, полевой транзистор, источник опорного напряжения с положительным и отрицательным выводами, при этом проводящий канал полевого транзистора включен между одним из выводов цепи ИТ и токовыводом батареи, источник опорного напряжения соединен выводом одноименной полярности с другим выводом цепи ИТ, термопредохранитель, размещенный в зоне потока тепловой энергии от полевого транзистора и имеющий температуру срабатывания не превышающую максимально допустимую рабочую температуру полевого транзистора, при этом батарея снабжена резистором, подключенным к затвору полевого транзистора и выводу цепи ИТ, к которому подключен проводящий канал полевого транзистора, а термопредохранитель электрически включен последовательно с источником опорного напряжения в цепи, соединяющей затвор полевого транзистора с выводом цепи ИТ (см. патент РФ на полезную модель №94383, МПК H01M 10/48, опубл. 20.05.2010 г.).Known primary lithium battery containing at least one circuit of series-connected primary lithium current sources (IT), the positive and negative terminals of which are connected, respectively, to the positive and negative current terminals of the battery, a field effect transistor, a reference voltage source with positive and negative terminals while the conductive channel of the field-effect transistor is connected between one of the terminals of the IT circuit and the battery current output, the reference voltage source is connected by the terminal of the same name with another terminal of the IT circuit, a thermal fuse located in the zone of heat energy flow from the field effect transistor and having a tripping temperature not exceeding the maximum permissible operating temperature of the field effect transistor, while the battery is equipped with a resistor connected to the gate of the field effect transistor and the terminal of the IT circuit to which it is connected the conducting channel of the field-effect transistor, and the thermal fuse is electrically connected in series with the reference voltage source in the circuit connecting the gate of the field-effect transistor IT circuit output (see RF patent for utility model No. 94383, IPC H01M 10/48, publ. May 20, 2010).

Однако в известной конструкции, из-за естественного технологического разброса фактических значений электрической емкости ИТ, который может составлять 10-20%, возможен при разряде батареи разряд некоторых ИТ до 0 В и последующее изменение полярности ИТ (т.е. переполюсовка ИТ), что может приводить к взрыву ИТ и выходу из строя батареи в целом.However, in the known design, due to the natural technological variation in the actual values of the IT electric capacitance, which can be 10-20%, some IT can discharge up to 0 V and a subsequent IT polarity reversal (i.e., IT polarity reversal) when the battery is discharged may cause IT explosion and battery failure in general.

Известна первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, две параллельных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первичных литиевых ИТ, объединенных в едином корпусе, оборудованном контактными выводами, при этом батарея дополнительно снабжена электронным регулятором, который содержит диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, и, по крайней мере, два диода, подключенных последовательно после каждого ИТ, являющегося последним в каждой цепи последовательно соединенных ИТ, при этом каждая цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ дополнительно снабжена предохранителем, включенным между общим проводом всех параллельных цепей и первым ИТ цепи. По крайней мере, одна цепь последовательно соединенных первичных литиевых ИТ может быть дополнительно снабжена предохранителями, включенными между каждым ИТ цепи и его соединением с диодом, включенным параллельно ИТ (см. патент РФ на полезную модель №46388, МПК H01M 10/48, опубл. 27.06.2005 г.).Known primary lithium battery containing at least two parallel circuits, each of which consists of series-connected primary lithium IT, combined in a single housing equipped with contact leads, while the battery is additionally equipped with an electronic controller that contains diodes, each of which connected in parallel with one IT, and at least two diodes connected in series after each IT, which is the last in each chain of IT connected in series, with each circuit serially connected primary lithium IT is further provided with a fuse connected between a common wire of parallel chains and the first IT chain. At least one circuit of series-connected primary lithium ITs can be additionally equipped with fuses connected between each IT circuit and its connection with a diode connected in parallel with IT (see RF patent for utility model No. 46388, IPC H01M 10/48, publ. June 27, 2005).

В известной конструкции используется диодная защита первичных литиевых ИТ от их переполюсовки более, чем 0,5-1,0 В, при которой параллельно источнику тока подключается диод. Однако, такая защита, ограничивает напряжение переполюсовки ИТ при его переразряде, но не защищает ИТ от чрезмерного глубокого разряда, который может приводить к взрыву ИТ и выходу из строя батареи.In the known design, diode protection of primary lithium IT from their polarity reversal of more than 0.5-1.0 V is used, in which a diode is connected in parallel with the current source. However, such protection limits the voltage of IT polarity reversal during its overdischarge, but does not protect IT from excessive deep discharge, which can lead to IT explosion and battery failure.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является известная первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, одну цепь из последовательно соединенных положительными и отрицательными токовыводами первичных литиевых химических источников тока (ИТ), диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, полевые транзисторы, проводящий канал каждого из которых соединен последовательно с соответствующим ИТ, предохранительные элементы, каждый из которых включен между ИТ и его соединением с диодом со стороны положительного токовывода ИТ, и размещен в зоне потока тепловой энергии от полевого транзистора этого же ИТ, отличающаяся тем, что полевые транзисторы выполнены с проводящим P-каналом, причем проводящий канал каждого из транзисторов включен между ИТ и его соединением с диодом со стороны положительного токовывода ИТ, а затвор соединен с отрицательным токовыводом этого же ИТ. Предохранительные элементы могут быть выполнены в виде термопредохранителя либо в виде самовосстанавливающегося предохранителя (см. патент РФ на полезную модель №106499, МПК H01M 10/48, опубл. 21.03.2011 г.).Closest to the proposed technical solution is a well-known primary lithium battery containing at least one circuit of positive and negative current leads connected to primary lithium chemical current sources (IT), diodes, each of which is connected in parallel with one IT, field effect transistors, the conductive channel of each of which is connected in series with the corresponding IT, safety elements, each of which is connected between the IT and its connection to the diode from the side a current IT output, and is located in the heat energy flow zone from the field effect transistor of the same IT, characterized in that the field effect transistors are made with a conductive P-channel, and the conductive channel of each of the transistors is connected between the IT and its connection to the diode from the side of the positive IT current output , and the gate is connected to the negative current output of the same IT. Safety elements can be made in the form of a thermal fuse or in the form of a self-healing fuse (see RF patent for utility model No. 106499, IPC H01M 10/48, published on March 21, 2011).

Известная конструкция батареи при малых токах разряда (менее 0,5 А) исключает возможность глубокого разряда ИТ батареи. Исключение возможности глубокого разряда обеспечивается встроенными в батарею дополнительными элементами, такими как полевые транзисторы, а также предохранительными элементами, каждый из которых установлен в зоне потока тепловой энергии от соответствующего полевого транзистора и включен последовательно в силовую (разрядную) цепь ИТ. При снижении разрядного напряжения ниже конечного напряжения происходит разогрев корпуса полевого транзистора. Предохранительный элемент (термопредохранитель или самовосстанавливающийся предохранитель), находящийся в зоне потока тепловой энергии от полевого транзистора, нагреваясь от полевого транзистора, при достижении определенной температуры (в пределах допустимой рабочей температуры полевого транзистора) срабатывает, разрывает разрядную цепь, прекращая протекание токов через полевой транзистор и соответствующий ИТ. Однако, при больших токах разряда (более 1,5 А) в данной конструкции необходимо использовать термопредохранители (или самовосстанавливающиеся предохранители) достаточно крупногабаритные, так как они включены в силовую (разрядную) цепь. Это значительно повышает их время срабатывания из-за большой собственной теплоемкости. Из-за увеличенного времени срабатывания термопредохранителя (или самовосстанавливающегося предохранителя) может происходить перегрев полевого транзистора и короткое замыкание (тепловой пробой) проводящего канала. После короткого замыкания проводящего канала его электрическое сопротивления будет резко снижено, что приведет к остыванию (снижению температуры) корпуса полевого транзистора. При таких условиях срабатывание термопредохранителя (или самовосстанавливающегося предохранителя) становится невозможным, а, следовательно, не будут устранены причины, обеспечивающие предпосылки для глубокого разряда ИТ батареи, в частности, будет продолжено протекание тока через полевой транзистор и дальнейший разряд ИТ. Как уже отмечалось, при глубоком разряде возможна разгерметизация (взрыв) отдельных ИТ и батареи в целом, что является недопустимым в эксплуатации.The known design of the battery at low discharge currents (less than 0.5 A) eliminates the possibility of deep discharge IT batteries. An exception to the possibility of deep discharge is provided by additional elements built into the battery, such as field effect transistors, as well as safety elements, each of which is installed in the zone of heat energy flow from the corresponding field effect transistor and is connected in series to the power (discharge) IT circuit. When the discharge voltage decreases below the final voltage, the field-effect transistor case is heated. A safety element (thermal fuse or self-resetting fuse) located in the area of the heat energy flow from the field effect transistor, heated by the field effect transistor, when a certain temperature is reached (within the permissible operating temperature of the field effect transistor), it trips, breaks the discharge circuit, stopping the flow of currents through the field effect transistor and appropriate IT. However, at high discharge currents (more than 1.5 A) in this design, it is necessary to use thermal fuses (or self-healing fuses) that are large enough, as they are included in the power (discharge) circuit. This significantly increases their response time due to the large intrinsic heat capacity. Due to the increased response time of the thermal fuse (or self-healing fuse), overheating of the field effect transistor and short circuit (thermal breakdown) of the conductive channel can occur. After a short circuit of the conductive channel, its electrical resistance will be sharply reduced, which will lead to cooling (lowering temperature) of the field-effect transistor housing. Under such conditions, the operation of a thermal fuse (or a self-healing fuse) becomes impossible, and, therefore, the reasons providing the preconditions for a deep discharge of the IT battery will not be eliminated, in particular, the current will continue to flow through the field effect transistor and further discharge of the IT. As already noted, with a deep discharge, depressurization (explosion) of individual IT and the battery as a whole is possible, which is unacceptable in operation.

Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции батареи с повышенной безопасностью, обусловленной исключением глубокого разряда ИТ батареи при больших значениях разрядного тока.The objective of this utility model is to create a battery design with increased safety due to the exclusion of deep discharge of the IT battery at high discharge currents.

Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является уменьшение времени отключения нагрузки от ИТ батареи за счет снижения времени закрывания проводящего канала полевого транзистора.The technical result achieved in solving the problem is to reduce the time that the load is disconnected from the IT battery by reducing the time it takes to close the conductive channel of the field effect transistor.

Указанный технический результат достигается тем, что первичная литиевая батарея, содержащая, по крайней мере, одну цепь из последовательно соединенных положительными и отрицательными токовыводами первичных литиевых химических источников тока (ИТ), диоды, каждый из которых соединен параллельно с одним ИТ, полевые транзисторы, проводящий канал каждого из которых соединен последовательно с соответствующим ИТ, термопредохранители, каждый из которых размещен в зоне потока тепловой энергии от полевого транзистора этого же ИТ, согласно полезной модели батарея снабжена резисторами, каждый из которых подключен к затвору полевого транзистора и токовыводу ИТ, к которому подключен проводящий канал этого же полевого транзистора, а каждый термопредохранитель электрически включен между затвором полевого транзистора, в зоне потока тепловой энергии от которого он размещен, и другим токовыводом противоположной полярности этого же ИТ.The specified technical result is achieved by the fact that the primary lithium battery containing at least one circuit from the primary and lithium chemical current sources (IT) connected in series by positive and negative current leads, diodes, each of which is connected in parallel with one IT, field-effect transistors, conducting the channel of each of which is connected in series with the corresponding IT, thermal fuses, each of which is located in the zone of the flow of thermal energy from the field transistor of the same IT, according to the field In this model, the battery is equipped with resistors, each of which is connected to the gate of the field-effect transistor and IT current output, to which the conductive channel of the same field-effect transistor is connected, and each thermal fuse is electrically connected between the gate of the field-effect transistor, in the zone of the flow of thermal energy from which it is placed, and another current output of opposite polarity of the same IT.

Указанный технический результат достигается за счет следующего.The specified technical result is achieved due to the following.

При данной схеме включения полевых транзисторов, они используются как элементы, позволяющие отключать ИТ батареи от разряда при переходе их в режим глубокого разряда за счет закрытия проводящего канала, прекращая тем самым глубокий разряд и возможную переполюсовку ИТ при дальнейшем разряде батареи.With this scheme of switching on field-effect transistors, they are used as elements that allow you to disconnect IT batteries from discharge when they switch to deep discharge mode by closing the conductive channel, thereby stopping deep discharge and possible IT polarity reversal during further battery discharge.

При закрытии проводящего канала происходит значительное увеличение его сопротивления и, за счет этого, отключение участка цепи с ИТ батареи от общей разрядной цепи при продолжении разряда остальных ИТ, входящих в батарею. В процессе закрытия проводящего канала происходит разогрев полевого транзистора за счет выделяющейся тепловой энергии. При этом возможен его тепловой пробой. Для исключения теплового пробоя в зоне потока тепловой энергии от транзистора размещен термопредохранитель, который при разогреве транзистора срабатывает и при данной схеме его включения практически мгновенно обеспечивает полное закрытие проводящего канала. При этом разряд данного ИТ прекращается и прекращается также дальнейший нагрев транзистора.When the conductive channel is closed, there is a significant increase in its resistance and, due to this, the circuit section with the IT battery is disconnected from the general discharge circuit while continuing to discharge the remaining IT components included in the battery. In the process of closing the conductive channel, the field effect transistor heats up due to the released heat energy. In this case, its thermal breakdown is possible. To exclude thermal breakdown, a thermal fuse is placed in the zone of heat energy flow from the transistor, which, when the transistor is heated up, is activated and, with this switching on circuit, it provides almost complete closure of the conducting channel. In this case, the discharge of this IT stops and further heating of the transistor also stops.

В отличие от прототипа в предложенной полезной модели термопредохранитель электрически включен в цепи, соединяющей затвор полевого транзистора с токовыводом ИТ, т.е. в цепи управления полевого транзистора. В прототипе термопредохранитель включен в силовую (разрядную) цепь последовательно с проводящим каналом полевого транзистора.In contrast to the prototype, in the proposed utility model, the thermal fuse is electrically connected in the circuit connecting the gate of the field-effect transistor with the IT current output, i.e. in the control circuit of the field effect transistor. In the prototype, a thermal fuse is included in the power (discharge) circuit in series with the conductive channel of the field effect transistor.

Это обусловлено следующим.This is due to the following.

Ток управления полевого транзистора (ток затвора) в миллионы раз меньше тока проводящего канала (тока разряда батареи). Поэтому в предлагаемой полезной модели возможно использование малогабаритных термопредохранителей, которые характеризуется незначительной временной инерцией срабатывания, что в конечном итоге снижает время закрытия проводящего канала. При этом исключается перегрев полевого транзистора (тепловой пробой) при работе устройства защиты в целом, что особенно актуально при больших токовых нагрузках. Это в конечном итоге повышает безопасность в эксплуатации предлагаемой конструкции батареи в сравнении с прототипом.The control current of the field effect transistor (gate current) is millions of times less than the current of the conducting channel (battery discharge current). Therefore, in the proposed utility model, it is possible to use small-sized thermal fuses, which are characterized by insignificant temporary inertia of operation, which ultimately reduces the closing time of the conductive channel. This eliminates the overheating of the field effect transistor (thermal breakdown) during operation of the protection device as a whole, which is especially true for high current loads. This ultimately increases the safety in operation of the proposed battery design in comparison with the prototype.

Полезная модель иллюстрируется чертежами - фиг. 1, фиг. 2, на которых представлены примеры принципиальных электрических схем предложенной первичной литиевой батареи. На фиг. 1 приведен пример принципиальной электрической схемы с использованием полевых транзисторов с проводящим P-каналом, а на фиг.2-е проводящим N-каналом.The utility model is illustrated by drawings. FIG. 1, FIG. 2, which presents examples of circuit diagrams of the proposed primary lithium battery. In FIG. 1 shows an example of a circuit diagram using field-effect transistors with a conductive P-channel, and in figure 2-e conductive N-channel.

Цифрами на чертежах обозначены: 1 - первичные литиевые ИТ; 2 - диоды; 3 - полевые транзисторы; 4 - предохранители, размещенные в зоне теплового потока от полевых транзисторов 3; 5 - резисторы.The numbers in the drawings indicate: 1 - primary lithium IT; 2 - diodes; 3 - field effect transistors; 4 - fuses located in the heat flux from field-effect transistors 3; 5 - resistors.

Первичная литиевая батарея содержит, по крайней мере, одну цепь из последовательно соединенных положительными и отрицательными токовыводами первичных литиевых химических источников тока (ИТ), в количестве необходимом для обеспечения требуемого напряжения батареи и электрической емкости (энергии), объединенных в едином корпусе, выполненном в виде блока, оборудованным контактными выводами, например, электрическими разъемами.The primary lithium battery contains at least one circuit of primary lithium chemical current sources (IT) connected in series by positive and negative current leads, in the amount necessary to provide the required battery voltage and electric capacity (energy), combined in a single housing, made in the form unit equipped with contact pins, for example, electrical connectors.

Параллельно с каждым ИТ 1 подключен диод 2, обеспечивающий шунтирование ИТ 1 при их полном разряде.In parallel with each IT 1, a diode 2 is connected, providing shunting of IT 1 when they are fully discharged.

Батарея снабжена полевыми транзисторами 3, проводящий канал каждого из которых включен последовательно с ИТ 1. Количество полевых транзисторов равно количеству ИТ 1, причем проводящий канал каждого из транзисторов 3 включен между соответствующим токовыводом ИТ 1 и его соединением с диодом 2, а затвор соединен с токовыводом противоположной полярности этого же ИТ 1 через термопредохранитель - 4. Затвор дополнительно соединен через резистор 5 с токопроводящим каналом со стороны его соединения с токовыводом ИТ 1. Термопредохранитель конструктивно размещен в зоне потока тепловой энергии от полевого транзистора 3 этого же ИТ 1, причем температура срабатывания предохранителя 4 не должна превышать максимально допустимую рабочую температуру полевого транзистора 3.The battery is equipped with field effect transistors 3, the conductive channel of each of which is connected in series with IT 1. The number of field effect transistors is equal to the number of IT 1, and the conductive channel of each of the transistors 3 is connected between the corresponding current output IT 1 and its connection to the diode 2, and the gate is connected to the current output the opposite polarity of the same IT 1 through a thermal fuse - 4. The shutter is additionally connected through a resistor 5 with a conductive channel from the side of its connection to the current output IT 1. Thermal fuse design but located in heat flux zone of the field effect transistor 3 of the same IT 1, wherein the activation temperature fuse 4 must not exceed the maximum allowable operating temperature of the FET 3.

В качестве полевого транзистора 3 (см. чертеж - фиг.1)могут быть использованы, например, полевые транзисторы с проводящим P-каналом - IRF7210, IRF7220, IRF7225, IRF7240 производства International Rectifier (IR).As the field-effect transistor 3 (see the drawing - figure 1) can be used, for example, field-effect transistors with a conductive P-channel - IRF7210, IRF7220, IRF7225, IRF7240 manufactured by International Rectifier (IR).

На чертеже - фиг. 2 представлена аналогичная схема батареи с полевыми транзисторами с проводящим N-каналом, например, IRLR2905, IRL 2505, IRL 2705, IRF7401 производства International Rectifier (IR).In the drawing, FIG. Figure 2 shows a similar circuit of a battery with field effect transistors with a N-channel, for example, IRLR2905, IRL 2505, IRL 2705, IRF7401 manufactured by International Rectifier (IR).

В качестве термопредохранителя 4 могут быть использованы, например, малогабаритные термопредохранители серии ΤΖΚ-10, ΤΖΚ-11, ΤΖΚ-12, ΤΖΚ-13, TZK-14 производства Bourns, Inc (США) с температурой срабатывания в пределах 100÷150°C.As a thermal fuse 4, for example, small-sized thermal fuses of the ΤΖΚ-10, ΤΖΚ-11, ΤΖΚ-12, ΤΖΚ-13, TZK-14 series manufactured by Bourns, Inc (USA) with a response temperature in the range of 100 ÷ 150 ° C can be used.

В качестве резистора 5 могут быть использованы, например, резисторы для поверхностного монтажа 0,1-10,0 Мом типа SMD различных производителей.As the resistor 5 can be used, for example, surface mount resistors of 0.1-10.0 MΩ type SMD from various manufacturers.

Первичная литиевая батарея работает следующим образом.The primary lithium battery operates as follows.

В процессе работы первичной литиевой батареи под нагрузкой (в процессе разряда батареи) рабочее напряжение ИТ 1 и батареи в целом уменьшается.During operation of the primary lithium battery under load (during battery discharge), the operating voltage of IT 1 and the battery as a whole decreases.

В начальной стадии глубокого разряда ИТ 1 полевые транзисторы 3 отключают их от разряда, исключая, тем самым, переразряд ИТ 1 и их переполюсовку.In the initial stage of a deep discharge of IT 1, field effect transistors 3 disconnect them from the discharge, thereby eliminating the overdischarge of IT 1 and their polarity reversal.

При снижении разрядного напряжения ИТ 1 менее конечного напряжения (конечное напряжение, как правило, составляет 2,0 В) проводящий канал полевого транзистора 3 закрывается. Сопротивление проводящего канала полевого транзистора 3 при этом резко возрастает (в миллионы раз) и, например, уже при 1,5 В достигает 1,0-5,0 МОм.When the discharge voltage IT 1 decreases below the final voltage (the final voltage, as a rule, is 2.0 V), the conducting channel of the field-effect transistor 3 closes. The resistance of the conductive channel of the field-effect transistor 3 increases sharply (in millions of times) and, for example, reaches 1.5–5.0 MΩ even at 1.5 V.

Таким образом, при закрытии проводящего канала происходит значительное увеличение внутреннего сопротивления цепи в месте подключения ИТ и отключение участка цепи с ИТ батареи от общей разрядной цепи. При этом продолжается разряд остальных ИТ, входящих в батарею, причем ток протекает через шунтирующий диод 2, который соединен параллельно с разряженным ИТ 1.Thus, when the conductive channel is closed, a significant increase in the internal resistance of the circuit at the IT connection point and disconnection of the circuit with the IT battery from the common discharge circuit occurs. In this case, the discharge of the remaining IT components included in the battery continues, with the current flowing through the shunt diode 2, which is connected in parallel with the discharged IT 1.

В процессе закрытия полевого транзистора, за счет роста сопротивления проводящего канала, возможен его разогрев. Для исключения теплового пробоя полевого транзистора 3, в зоне потока тепловой энергии от полевого транзистора 3 размещен термопредохранитель 4, который, нагревается от полевого транзистора 3, и при достижении определенной температуры (в пределах допустимой рабочей температуры полевого транзистора 3) срабатывает и разрывает цепь управления. При этом, так как затвор полевого транзистора 3 соединен через резистор 5 с проводящим каналом, при срабатывании термопредохранителя 4 потенциал затвора становиться равным потенциалу проводящего канала. При таких условиях транзистор 3 мгновенно закрывается и прекращается протекание электрического тока через ИТ 1. Для осуществления отключения и сохранения полевого транзистора в исправном состоянии необходимо, чтобы температура срабатывания термопредохранителя не превышала максимально допустимую рабочую температуру полевого транзистора.In the process of closing the field-effect transistor, due to an increase in the resistance of the conductive channel, it can be heated. To exclude thermal breakdown of the field effect transistor 3, a thermal fuse 4 is placed in the zone of the flow of thermal energy from the field effect transistor 3, which heats up from the field effect transistor 3 and, when a certain temperature is reached (within the permissible operating temperature of the field effect transistor 3), it trips and breaks the control circuit. In this case, since the gate of the field-effect transistor 3 is connected through a resistor 5 to the conductive channel, when the thermal fuse 4 is activated, the gate potential becomes equal to the potential of the conductive channel. Under these conditions, the transistor 3 instantly closes and the flow of electric current through IT 1 stops. In order to turn off and keep the field effect transistor in good condition, it is necessary that the temperature of the thermal fuse does not exceed the maximum allowable operating temperature of the field effect transistor.

В предлагаемой полезной модели термопредохранитель включен в цепь управления. Поэтому в данной конструкции батареи возможно использование малогабаритного термопредохранителя, который характеризуется незначительной временной инерцией срабатывания, что в конечном итоге снижает время закрытия проводящего канала. При этом исключается инерционный перегрев полевого транзистора (тепловой пробой) при работе устройства защиты, что особенно важно при больших токовых нагрузках, что повышает безопасность в эксплуатации предлагаемой конструкции батареи в сравнении с прототипом.In the proposed utility model, a thermal fuse is included in the control circuit. Therefore, in this battery design, it is possible to use a small thermal fuse, which is characterized by insignificant temporary inertia of operation, which ultimately reduces the closing time of the conductive channel. This eliminates the inertial overheating of the field effect transistor (thermal breakdown) during the operation of the protection device, which is especially important at high current loads, which increases the safety in operation of the proposed battery design in comparison with the prototype.

Таким образом, в предлагаемой полезной моделе исключается потенциально опасный глубокий разряд и переполюсовка любого ИТ, который может приводить к взрыву ИТ, что значительно повышает пожаровзрывобезопасность батареи в эксплуатации и надежность батареи в целом.Thus, the proposed utility model eliminates the potentially dangerous deep discharge and polarity reversal of any IT, which can lead to an IT explosion, which significantly increases the fire and explosion safety of the battery in operation and the reliability of the battery as a whole.

Claims

A primary lithium battery containing at least one circuit of primary lithium chemical current sources (IT) connected in series by positive and negative current leads, diodes, each of which is connected in parallel with one IT, field-effect transistors, a conducting channel of each of which is connected in series with corresponding IT, thermal fuses, each of which is located in the zone of heat energy flow from the field transistor of the same IT, characterized in that it is equipped with resistors, each of which is connected chen to the gate of the FET and IT cold end connected to the conducting channel of the same field effect transistor, and each thermal fuse electrically connected between the gate of the respective field effect transistor, a heat flux zone of which it is placed, and other cold end of the same opposite polarity of IT.