RU195900U1

RU195900U1 - Battery

Info

Publication number: RU195900U1
Application number: RU2019127240U
Authority: RU
Inventors: Алексей Юрьевич Портняга
Original assignee: Закрытое акционерное общество "БТМ"
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2020-02-10

Abstract

Полезная модель относится к электротехнической промышленности и может быть использована в качестве накопителя энергии, альтернативной энергетики, источника бесперебойного питания, в источниках резервного питания, систем рекуперации электроэнергии и выравнивания сетевых нагрузок. Сущность изобретения состоит в том, что аккумулятор, состоящий из цилиндрических литий-железо-фосфатных батарей, содержит корпус в виде прямоугольной призмы, крышку с впрессованными клеммами, при этом расположенные внутри корпуса батарейный блок и платы защиты и балансировки изолированы от корпуса защитным кожухом, выполненным из термоусаживаемого поливинилхлорида. Повышение термической и химической стабильности литий-железо-фосфатного аккумулятора является техническим результатом изобретения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the electrical industry and can be used as an energy storage device, alternative energy, uninterruptible power supply, backup power sources, energy recovery systems and equalization of network loads. The essence of the invention lies in the fact that the battery, consisting of cylindrical lithium-iron-phosphate batteries, contains a case in the form of a rectangular prism, a cover with pressed-in terminals, while the battery pack and protection and balancing boards located inside the case are isolated from the case by a protective casing made from heat-shrinkable polyvinyl chloride. Improving the thermal and chemical stability of a lithium iron phosphate battery is a technical result of the invention. 3 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнической промышленности и может быть использована в качестве накопителя энергии, альтернативной энергетики, источника бесперебойного питания, в источниках резервного питания, систем рекуперации электроэнергии и выравнивания сетевых нагрузок.The utility model relates to the electrical industry and can be used as an energy storage device, alternative energy, uninterruptible power supply, backup power sources, energy recovery systems and equalization of network loads.

Известны различные конструкции аккумуляторов.Various battery designs are known.

К примеру, известен аккумулятор Tracer 12V 12Ah (https://www.tracerpower.com/tracer-12v-12ah-lifepo4-battery.html). Данный аккумулятор состоит из цельного корпуса с клеммами для подключения и индикатора заряда, чехла, переходника с аккумулятора на 12-вольтовый разъем и зарядного устройства. Клеммы для подключения выполнены с возможностью подключения к аккумулятору только через переходник.For example, the Tracer 12V 12Ah battery (https://www.tracerpower.com/tracer-12v-12ah-lifepo4-battery.html) is known. This battery consists of a one-piece housing with terminals for connecting and a charge indicator, case, adapter from the battery to the 12-volt connector and a charger. The connection terminals are configured to connect to the battery only through an adapter.

Также известен аккумулятор Х4 (http://www.aliantpower.ru/akkumulyatory/x-aytomobilnye-4/ligkie-litii-zhelezo-fosfatnye-akb-x4-2). Данный аккумулятор состоит из цельного корпуса с клеммами для подключения, клеммы выполнены под винтовое соединение.The X4 battery is also known (http://www.aliantpower.ru/akkumulyatory/x-aytomobilnye-4/ligkie-litii-zhelezo-fosfatnye-akb-x4-2). This battery consists of a one-piece housing with terminals for connection, the terminals are made for screw connection.

Также известен аккумулятор RT-L50-48-LiFePo4 (http://radio-technika.ru/wp-content/uploads/2016/04/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82-RT-L50-48.pdf). Данный аккумулятор состоит из цельного корпуса с клеммами для подключения, клеммы выполнены под винтовое соединение, встроенной схемы балансировки и защиты.The RT-L50-48-LiFePo4 battery is also known (http://radio-technika.ru/wp-content/uploads/2016/04/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%81%D0% BF% D0% B5% D0% BA% D1% 82-RT-L50-48.pdf). This battery consists of a one-piece housing with terminals for connection, the terminals are made for screw connection, an integrated balancing and protection circuit.

Также известен патент РФ №2296391 (МПК H01M 2/10) на изобретение «Батарейный блок и электронное устройство, в котором он используется», раскрывающий аккумулятор, состоящий из корпуса, выполненного в виде прямоугольной призмы, крышки и впрессованных в нее клемм, внутри корпуса расположен батарейный блок, состоящий из кожуха.Also known is the patent of the Russian Federation No. 2296391 (IPC H01M 2/10) for the invention “Battery pack and electronic device in which it is used”, revealing a battery consisting of a housing made in the form of a rectangular prism, a cover and terminals pressed into it, inside the housing located battery pack, consisting of a casing.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленной полезной модели является патент на полезную модель CN 204441414, в котором описан аккумуляторный модуль для транспортных средств, и он состоит из: короба, состоящего из корпуса и крышки; клеммы 1; клеммы 2; аккумулятор размещается внутри корпуса, который состоит из нескольких отсеков, заполненных электролитом. Между соседними отсеками имеется пространство для охлаждения. Каждый отсек имеет минимум две стенки. Аккумуляторные мономеры размещаются в отсеках корпуса. Каждый мономер состоит из полюсного листа, положительного и отрицательного полюсов. Для образования аккумулятора мономеры связываются в батарею последовательным либо параллельным электрическим соединением. Катод батареи электрически соединен с клеммой 1, а анод - с клеммой 2.The closest analogue (prototype) of the claimed utility model is the patent for utility model CN 204441414, which describes the battery module for vehicles, and it consists of: a box consisting of a housing and a cover; terminals 1; terminals 2; the battery is placed inside the housing, which consists of several compartments filled with electrolyte. There is room for cooling between adjacent compartments. Each compartment has a minimum of two walls. Battery monomers are housed in housing compartments. Each monomer consists of a pole sheet, positive and negative poles. To form a battery, the monomers are connected to the battery in series or parallel electrical connection. The cathode of the battery is electrically connected to terminal 1, and the anode to terminal 2.

Недостатками этих аккумуляторов является конструктив, все указанные аккумуляторы выполнены в определенной конструкции (габаритные размеры, расположение клемм и метод подключения АКБ) для применения в конкретных областях. Отсутствует возможность применения в конструкции указанных аккумуляторов литий-железо-фосфатных батарей. Достаточно затруднена возможность применения данных аккумуляторов в источниках питания под батареи малых размеров, где, как правило, предусмотрено место для установки батарей внутри корпуса источника. Для установки батарей выделяется специальная ниша, размеры которой подобраны под стандартный форм-фактор свинцово-кислотных батарей. Батареи, описанные выше, просто не встанут в эти ниши и клеммы для подключения питания. Источник питания имеет свои клеммы для подключения батарей. Если он разработан под свинцово-кислотные батареи, то у него разъемы под ножевые клеммы свинцово-кислотных батарей. Для подключения батарей с другими типами клемм (под винт, например) придется подбирать другие типы соединителей. Для подключения батареи типа Tracer 12V 12Ah вообще потребуется подбирать специальный разъем.The disadvantages of these batteries are constructive, all of these batteries are made in a specific design (overall dimensions, terminal location and battery connection method) for use in specific areas. There is no possibility of using lithium-iron-phosphate batteries in the design of these batteries. It is rather difficult to use these batteries in power supplies for small batteries, where, as a rule, a place is provided for installing batteries inside the source case. To install batteries, a special niche is allocated, the dimensions of which are selected for the standard form factor of lead-acid batteries. The batteries described above simply do not fit into these niches and terminals for connecting power. The power source has its own terminals for connecting batteries. If it is designed for lead-acid batteries, then it has connectors for the blade terminals of lead-acid batteries. To connect batteries with other types of terminals (screw, for example), you will have to select other types of connectors. To connect a battery like Tracer 12V 12Ah, you generally need to select a special connector.

Технический результат заключается в создании конструкции аккумуляторов с термической и химической стабильностью.The technical result consists in creating a design of batteries with thermal and chemical stability.

Сущность полезной модели состоит в том, что аккумулятор содержит цилиндрические литий-железо-фосфатные батареи, установленные в корпусе в виде прямоугольной призмы, и соединенные между собой по параллельно-последовательной схеме, при этом корпус и крышка аккумулятора выполнены из пластика, в крышку впрессованы клеммы в виде прямоугольных металлических пластин, внутри корпуса расположен батарейный блок, состоящий из кожуха, изготовленного из термоусаживаемого поливинилхлорида, батареи и плата защиты и балансировки изолированы от корпуса защитным кожухом, который фиксирует батарейный отсек. Кроме того, установлены литий-железо-фосфатные батареи емкостью 7 Ач. Также установлены литий-железо-фосфатные батареи емкостью 12 Ач. Вместе с тем, корпус выполнен габаритами от 151×65×95 мм до 170×90×80 мм.The essence of the utility model is that the battery contains cylindrical lithium-iron-phosphate batteries installed in the case in the form of a rectangular prism and interconnected in a parallel-serial circuit, while the case and battery cover are made of plastic, terminals are pressed into the cover in the form of rectangular metal plates, a battery pack is located inside the case, consisting of a casing made of heat-shrinkable polyvinyl chloride, the batteries and the protection and balancing board are isolated from the housing the mustache with a protective cover that secures the battery compartment. In addition, lithium-iron phosphate batteries with a capacity of 7 Ah are installed. Also installed are 12 Ah lithium iron phosphate batteries. At the same time, the case is made with dimensions from 151 × 65 × 95 mm to 170 × 90 × 80 mm.

Полезная модель поясняется графически, где:The utility model is illustrated graphically, where:

на фиг. 1 - показан аккумулятор с приоткрытой крышкой;in FIG. 1 - shows the battery with ajar lid;

на фиг. 2 - показана схема соединений батарей 7 Ач;in FIG. 2 - shows a connection diagram of 7 Ah batteries;

на фиг. 3 - показана схема соединений батарей 12 Ач.in FIG. 3 - shows a connection diagram of 12 Ah batteries.

Аккумулятор состоит из корпуса 1, выполненного в виде прямоугольной призмы, крышки 2, батарейного блока 3 и клемм 4. Корпус 1 и крышка 2 выполнены из пластика. Размеры собранного корпуса 1 для батареи 7 Ач составляют 151×65×95 мм. Размеры собранного корпуса 1 для батареи 12 Ач составляют 170×90×80 мм. Клеммы 4 представляют собой прямоугольные металлические пластины. Клеммы 4 впрессованы в крышку 2. Плюсовая клемма маркирована красным цветом на крышке 2. Батарейный блок 3 соединяется с клеммами проводами 5. Батарейный блок 3 состоит из по меньшей мере одной батареи 6 и платы защиты и балансировки 7. В качестве батарей 6 применяют LiFePo4 батарею. Батареи 6 представляют собой цилиндры с контактами, расположенными в торцевых частях. Батареи 6 соединены между собой по схеме 2P4S (2 параллельно, 4 последовательно) для батареи 7 Ач. Схематично это соединение показано на фиг. 2. Для батареи 12 Ач соединение по схеме 4P4S - 4 последовательно, 4 параллельно, всего 16 батарей - изображено на фиг. 3. Плата защиты и балансировки 7 предназначена для выравнивания емкости между батареями 6 (G1-G8 на фиг. 2), а также и защиты их от глубокого заряда и перезаряда. Также плата защиты и балансировки 7 обеспечивает стабильное напряжение при разряде. Батареи 6 и плата защиты и балансировки 7 изолированы от корпуса защитным кожухом 8. Защитный кожух 8 заполняет все пространство между батарейным отсеком 3 и корпусом 1. Защитный кожух 8 выполнен из термоусаживаемого поливинилхлорида. Защитный кожух 8 предназначен для фиксирования батарейного отсека внутри корпуса 1.The battery consists of a housing 1 made in the form of a rectangular prism, a cover 2, a battery pack 3 and terminals 4. The housing 1 and the cover 2 are made of plastic. The dimensions of the assembled housing 1 for a 7 Ah battery are 151 × 65 × 95 mm. The dimensions of the assembled housing 1 for a 12 Ah battery are 170 × 90 × 80 mm. Terminals 4 are rectangular metal plates. The terminals 4 are pressed into the cover 2. The positive terminal is marked in red on the cover 2. The battery unit 3 is connected to the terminals with wires 5. The battery unit 3 consists of at least one battery 6 and a protection and balancing board 7. A LiFePo4 battery is used as the battery 6. . Batteries 6 are cylinders with contacts located in the end parts. Batteries 6 are interconnected according to the 2P4S scheme (2 in parallel, 4 in series) for a 7 Ah battery. Schematically, this connection is shown in FIG. 2. For a 12 Ah battery, the connection according to the 4P4S circuit - 4 in series, 4 in parallel, a total of 16 batteries - is shown in FIG. 3. The protection and balancing board 7 is designed to equalize the capacitance between the batteries 6 (G1-G8 in Fig. 2), as well as to protect them from deep charge and overcharge. Also, the protection and balancing board 7 provides a stable voltage during discharge. The batteries 6 and the protection and balancing board 7 are isolated from the housing by the protective cover 8. The protective cover 8 fills the entire space between the battery compartment 3 and the housing 1. The protective cover 8 is made of heat-shrinkable polyvinyl chloride. The protective casing 8 is designed to fix the battery compartment inside the housing 1.

Работает аккумулятор следующим образом. Работа литий-железо-фосфатного аккумулятора полностью аналогична работе стандартного свинцово-кислотного аккумулятора. Они способны запасать электрическую энергию для того, чтобы впоследствии отдать ее потребителю. Клеммы 4 подключают к батареям 6 с соблюдением полярности. При наличии напряжения в сети, источник питания будет заряжать батареи 6. При пропадании питания сети, батареи 6 будут отдавать накопленную энергию нагрузке. Аккумулятор заряжают при температуре окружающей среды от 0 до +55°C. При помощи аккумулятора обеспечена возможность передачи энергии при температуре от -20 до +60°С. При этом влажность воздуха не должна превышать уровня 85% при температуре окружающей среды +25°С. Не допускается наличия в воздухе токопроводящей пыли и паров агрессивных веществ (кислот, щелочей и т.п.). Запрещается нахождение аккумуляторов вблизи открытого пламени и искрообразования.The battery works as follows. The operation of the lithium iron phosphate battery is completely analogous to that of a standard lead acid battery. They are able to store electrical energy in order to subsequently give it to the consumer. Terminals 4 are connected to batteries 6 in polarity. If there is voltage in the network, the power source will charge the batteries 6. In the event of a power failure, the batteries 6 will give the stored energy to the load. The battery is charged at ambient temperature from 0 to + 55 ° C. Using the battery, it is possible to transfer energy at temperatures from -20 to + 60 ° C. In this case, air humidity should not exceed 85% at an ambient temperature of + 25 ° C. Conducting dust and vapors of aggressive substances (acids, alkalis, etc.) are not allowed in the air. Do not place batteries near open flames or sparks.

Новый аккумулятор по сравнению с обычными свинцово-кислотными обеспечивает: высокий уровень удельной емкости, минимальный саморазряд (3% в месяц), большое количество циклов заряд/разряд (свыше 5000), стабильное напряжение при разряде, встроенная система контроля и управления (СКУ, BMS), защита от глубокого разряда и перезаряда, балансировка внутренних элементов, термическая и химическая стабильность, температурный диапазон при разряде от -20 до +60°С, срок службы до 10 лет. Конструктивно изделия являются полным аналогом свинцово-кислотных аккумуляторов (на данный момент есть модели типоразмеров 12 А*ч и 7 А*ч). Они имеют такие же габаритные размеры и такие же клеммы для подключения. Это позволяет в любом изделии, в котором предусмотрено использование свинцово-кислотных аккумуляторов, заменить аккумулятор без каких-либо изменений в конструкции и получить все вышеописанные плюсы от использования LiFePo4 аккумуляторов.The new battery, in comparison with conventional lead-acid ones, provides: a high level of specific capacity, minimal self-discharge (3% per month), a large number of charge / discharge cycles (over 5000), stable discharge voltage, and an integrated monitoring and control system (CMS, BMS ), protection against deep discharge and overcharge, balancing of internal elements, thermal and chemical stability, temperature range during the discharge from -20 to + 60 ° С, service life up to 10 years. Structurally, the products are a complete analogue of lead-acid batteries (currently there are models of standard sizes 12 A * h and 7 A * h). They have the same overall dimensions and the same connection terminals. This allows you to replace the battery without any design changes in any product that uses lead-acid batteries, and get all the above advantages from using LiFePo4 batteries.

Claims

1. A battery containing cylindrical lithium-iron-phosphate batteries installed in a case in the form of a rectangular prism and interconnected in a parallel-serial circuit, while the case and the battery cover are made of plastic, terminals are pressed into the cover in the form of rectangular metal plates , inside the case there is a battery pack consisting of a casing made of heat-shrinkable polyvinyl chloride, the batteries and the protection and balancing board are isolated from the casing with a protective casing, which is fixed the battery compartment.

2. The battery according to claim 1, characterized in that lithium-iron-phosphate batteries with a capacity of 7 Ah are installed.

3. The battery under item 1, characterized in that the installed lithium-iron-phosphate batteries with a capacity of 12 Ah.

4. The battery according to claim 1, characterized in that the housing is made with dimensions from 151 × 65 × 95 mm to 170 × 90 × 80 mm.