RU2699920C1 - Thermoelectric battery - Google Patents

Thermoelectric battery Download PDF

Info

Publication number
RU2699920C1
RU2699920C1 RU2018113015A RU2018113015A RU2699920C1 RU 2699920 C1 RU2699920 C1 RU 2699920C1 RU 2018113015 A RU2018113015 A RU 2018113015A RU 2018113015 A RU2018113015 A RU 2018113015A RU 2699920 C1 RU2699920 C1 RU 2699920C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
series
battery
semiconductor
thermoelements
pos
Prior art date
Application number
RU2018113015A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Эрнстович Дончук
Павел Владимирович Хрипунов
Original Assignee
Иван Эрнстович Дончук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иван Эрнстович Дончук filed Critical Иван Эрнстович Дончук
Priority to RU2018113015A priority Critical patent/RU2699920C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2699920C1 publication Critical patent/RU2699920C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to thermal electricity. Summary: thermoelectric battery is characterized by parallel connection of semiconductor elements and additional battery of series-connected thermoelements and comprises a solid metal base, on which there are semiconductor rods with formation of junctions and an additional battery of series-connected thermoelements. First ends of semiconductor rods are connected to contacts of first electronic relay. Second ends of the semiconductor rods are connected through semiconductor switches to one ends of the inductance coils located on the transformer core. Other ends of inductance coils are connected to each other and to contacts of the first electronic relay. First end of the additional thermoelements battery with series-connected thermoelements connected in series through the semiconductor switch is connected to the first end of the separate inductance coil located on the transformer core. Second end of the additional battery with series-connected thermoelements is connected to contacts of the second electronic relay. Electronic relays are controlled by control units for supply of which an additional battery with series-connected thermoelements is used.
EFFECT: thermoelectric battery is proposed.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при построении термоэлектрических батарей.The invention relates to energy and can be used in the construction of thermoelectric batteries.

Описанным устройством для соединения полупроводниковых термоэлементов в батарею с использованием параллельно соединенных термоэлементов (US 3775218 A, H01L 36/16, 27.11.1973 реферат) является устройство в котором на общем основании батареи (поз. 1) термоэлементы соединяются между собой с помощью отдельных соединительных металлических подложек (мостиков), которые отделяются друг от друга полиамидным слоем (RU 2075138 С1, Н01L 35/30, 10.03.199 описание) (поз. 2)., а также (Г.С. Генсберг «Элементарный учебник физики», стр. 190,) (Фиг. 1).The described device for connecting semiconductor thermoelements to a battery using parallel-connected thermocouples (US 3775218 A, H01L 36/16, 11/27/1973 abstract) is a device in which, on a common base of the battery (item 1), the thermocouples are interconnected using separate connecting metal substrates (bridges), which are separated from each other by a polyamide layer (RU 2075138 C1, H01L 35/30, 03/10/199 description) (item 2)., as well as (G. G. Gensberg “Elementary textbook of physics”, p. 190,) (Fig. 1).

Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является расширения арсенала технический средств.The technical problem solved by the present invention is the expansion of the arsenal of technical means.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ В СТАТИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ.DESCRIPTION OF THE STRUCTURE IN STATIC CONDITION.

На цельном металлическом основании любой геометрической формы (поз. 6) с помощью существующих технологий размещены полупроводниковые стержни (термоэлементы, поз. 3). При этом на свободной площади цельного металлического основания отдельно размещается дополнительная батарея, состоящая из последовательно-соединенных термоэлементов (поз. 11). На местах соединения полупроводниковых стержней с металлом образуются спаи (поз. 9). Термоэлементы в батарее с последовательно - соединенными элементами соединяются между собой с помощью металлических мостиков, которые изолированы от общего металлического основания (поз. 12). Первые концы полупроводниковых стержней (термоэлементов, поз. 3) соединены между собой на цельном металлическом основании и одновременно с контактами электронного реле №1 (поз. 15), вторые концы полупроводниковых стержней (термоэлементов) через полупроводниковые ключи (поз. 7) соединены с катушками индуктивности (поз. 17) расположенными на сердечнике трансформатора (поз. 19). Все первые концы катушек индуктивности соединены между собой и одновременно с контактами электронного реле №1 (поз. 15). Вторые концы катушек индуктивности соединены через полупроводниковые ключи (поз. 7) с полупроводниковыми стержнями (термоэлементами, поз. 3). Первый конец дополнительной батареи термоэлементов с последовательно соединенными термоэлементами (поз. 11) через полупроводниковый ключ (поз. 7) соединяется с первым концом отдельной катушки индуктивности (поз. 14), расположенной на металлическом сердечнике трансформатора (поз. 19), второй конец дополнительной батареи с последовательно соединенными термоэлементами соединяется с контактами электронного реле №2 (поз. 16). Отдельная катушка индуктивности (поз. 14) вторым концом соединяется с контактами электронного реле №2 (поз. 16). В схеме задействованы два устройства - БУ (блоки управления, поз. 18), которые вырабатывают синхронные импульсы для управления электронными реле №1 и №2 (поз. 16 и поз. 15). Для осуществления электропитания данных устройств используется существующая дополнительная батарея термоэлементов с последовательно-соединенными термоэлементами (поз. 11).Semiconductor rods (thermocouples, pos. 3) are placed on a solid metal base of any geometric shape (pos. 6) using existing technologies. At the same time, an additional battery consisting of series-connected thermocouples (pos. 11) is separately placed on the free area of a solid metal base. At the junctions of the semiconductor rods with the metal, junctions are formed (pos. 9). Thermoelements in a battery with series-connected elements are interconnected using metal bridges that are isolated from a common metal base (item 12). The first ends of the semiconductor rods (thermocouples, pos. 3) are interconnected on a solid metal base and simultaneously with the contacts of the electronic relay No. 1 (pos. 15), the second ends of the semiconductor rods (thermocouples) through semiconductor switches (pos. 7) are connected to the coils inductance (pos. 17) located on the core of the transformer (pos. 19). All the first ends of the inductance coils are interconnected and simultaneously with the contacts of the electronic relay No. 1 (pos. 15). The second ends of the inductors are connected via semiconductor switches (pos. 7) to semiconductor rods (thermocouples, pos. 3). The first end of the additional thermoelement battery with thermocouples connected in series (pos. 11) is connected via a semiconductor key (pos. 7) to the first end of a separate inductance coil (pos. 14) located on the metal core of the transformer (pos. 19), the second end of the additional battery connected in series with thermocouples connected to the contacts of electronic relay No. 2 (pos. 16). A separate inductance coil (pos. 14) by the second end is connected to the contacts of electronic relay No. 2 (pos. 16). Two devices are involved in the circuit - control units (control units, pos. 18), which produce synchronous pulses for controlling electronic relays No. 1 and No. 2 (pos. 16 and pos. 15). To provide power to these devices, an existing additional battery of thermocouples with series-connected thermocouples is used (pos. 11).

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ КОНСТРУКЦИИ.DESCRIPTION OF THE DESIGN OPERATION.

При повышении температуры нагревателя (поз. 8) возникает разность температур «горячего» и «холодного» спаев. Возникает Э.д.с. каждого термоэлемента (поз. 3 и поз. 11). При этом открываются полупроводниковые ключи (поз. 7). От дополнительной батареи из последовательно соединенных термоэлементов (поз. 11) подается напряжение на устройства управления (поз. 18), которые вырабатывая синхронные импульсы с заданной частотой (например, 50 Гц) управляют электронными реле №1 и №2 (поз. 15 и поз. 16). С заданной частотой синхронно начинают открываться (закрываться) электронные реле №1 и №2. В результате в катушках индуктивности трансформатора (поз. 17 и поз. 14) появляется ток пилообразной формы, который изменяя магнитный поток через проводящий контур (катушки индуктивности) способствует появлению напряжения пилообразной формы в выходной обмотке трансформатора (поз. 13) (Г.С. Лансберг, «Элементарный учебник физики», Т2. Электричество и магнетизм. М.; ФИЗМАЛИТ, 2008, стр. 325). Согласно принципу суперпозиции, если магнитное поле создано несколькими проводниками с током, то вектор магнитной индукции в какой-либо точке этого поля равен векторной сумме магнитных индукций, созданных в этой точке каждым током в отдельности (И.Е. Тамм «Основы теории электричества», Москва, Наука, 1966, стр. 549-553). Следовательно все токи в катушках индуктивности и отдельной катушке индуктивности трансформатора (первичная обмотка трансформатора, поз. 14 и поз. 17) складываются и индуцируют э.д.с. во вторичной обмотке трансформатора. При этом номинал напряжения выходной обмотки трансформатора (поз. 13) пропорционален количеству витков этой обмотки, а отношение напряжений на зажимах обмоток трансформатора (первичной и вторичной) при холостом ходе приблизительно равно отношению индуцированных в них э.д.с. (Г.С. Лансберг «Элементарный учебник физики», Т2, Электричество и магнетизм. М,; ФИЗМАЛИТ, 2008, стр. 397-398).With an increase in the temperature of the heater (pos. 8), a temperature difference between the “hot” and “cold” junctions occurs. There is an emf each thermocouple (item 3 and item 11). This opens the semiconductor switches (pos. 7). From an additional battery from a series-connected thermoelements (pos. 11), voltage is supplied to the control devices (pos. 18), which generate synchronous pulses with a given frequency (for example, 50 Hz) to control electronic relays No. 1 and No. 2 (pos. 15 and pos. . 16). With a given frequency, electronic relays No. 1 and No. 2 synchronously begin to open (close). As a result, a sawtooth current appears in the transformer inductor coils (pos. 17 and pos. 14), which, changing the magnetic flux through the conductive circuit (inductance coils), contributes to the appearance of a sawtooth voltage in the transformer output winding (pos. 13) (G.S. Lansberg, "Elementary textbook of physics", T2. Electricity and magnetism. M .; FIZMALIT, 2008, p. 325). According to the principle of superposition, if a magnetic field is created by several conductors with current, then the vector of magnetic induction at any point of this field is equal to the vector sum of the magnetic inductions created at this point by each current separately (I.E. Tamm "Fundamentals of the theory of electricity", Moscow, Nauka, 1966, pp. 549-553). Therefore, all the currents in the inductors and the individual transformer inductance coil (primary transformer winding, pos. 14 and pos. 17) add up and induce an emf. in the secondary winding of the transformer. In this case, the voltage rating of the transformer output winding (pos. 13) is proportional to the number of turns of this winding, and the ratio of voltages at the terminals of the transformer windings (primary and secondary) at idle is approximately equal to the ratio of the emf induced in them. (G. Lansberg “Elementary textbook of physics”, T2, Electricity and magnetism. M,; FIZMALIT, 2008, pp. 397-398).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Графически чертежи представлены в виде четырех фигур: фигура 1, фигура 2, фигура 3, фигура 4.Graphically, the drawings are presented in the form of four figures: figure 1, figure 2, figure 3, figure 4.

Фигура 1 состоит:Figure 1 consists of:

- позиция 1 - общее основание батареи термоэлементов;- position 1 - the common base of the battery of thermocouples;

- позиция 2 - соединительный металлический мостик;- position 2 - connecting metal bridge;

- позиция 3 - полупроводниковый стержень (типа 1);- position 3 - semiconductor rod (type 1);

- позиция 4 - полупроводниковый стержень (типа 2);- position 4 - semiconductor rod (type 2);

- позиция 5 - сопротивление нагрузки.- position 5 - load resistance.

Фигура 2 состоит:Figure 2 consists of:

- позиция 3 - полупроводниковый стержень (термоэлемент, тип 1);- position 3 - semiconductor rod (thermocouple, type 1);

- позиция 5 - сопротивление нагрузки;- position 5 - load resistance;

- позиция 6 - металлическое основание;- position 6 - metal base;

- позиция 7 - полупроводниковые ключи (диоды);- position 7 - semiconductor switches (diodes);

Фигура 3 состоит:Figure 3 consists of:

- позиция 3 - полупроводниковые стержни (тип 1);- position 3 - semiconductor rods (type 1);

- позиция 5 - сопротивление нагрузки;- position 5 - load resistance;

- позиция 6 - цельное металлическое основание;- position 6 - solid metal base;

- позиция 7 - полупроводниковые ключи (диоды);- position 7 - semiconductor switches (diodes);

- позиция 8 - нагревательный элемент;- position 8 - heating element;

- позиция 9 - спай;- position 9 - junction;

- позиция 10 - общая электрическая шина;- position 10 - common electric bus;

- позиция 11 - батарея с последовательно - соединенными термоэлементами;- position 11 - battery with series - connected thermocouples;

- позиция 12 - металлические мостики.- position 12 - metal bridges.

Фигура 4 состоит:Figure 4 consists of:

- позиция 3 - полупроводниковые стержни (тип 1);- position 3 - semiconductor rods (type 1);

- позиция 7 - полупроводниковые ключи (диоды);- position 7 - semiconductor switches (diodes);

- позиция 11 - батарея с последовательно- соединенными термоэлементами;- position 11 - battery with series-connected thermocouples;

- позиция 13 - выходная обмотка трансформатора;- position 13 - output winding of the transformer;

- позиция 14 - отдельная катушка индуктивности трансформатора;- position 14 - a separate transformer inductance coil;

- позиция 15 - электронное реле №1;- position 15 - electronic relay No. 1;

- позиция 16 - электронное реле №2;- position 16 - electronic relay No. 2;

- позиция 17- катушки индуктивности трансформатора;- position 17 - transformer inductance coil;

- позиция 18 - блоки управления электронными реле;- position 18 - electronic relay control units;

- позиция 19 - сердечник трансформатора.- position 19 - transformer core.

Claims (1)

Термоэлектрическая батарея, характеризующаяся параллельным соединением полупроводниковых элементов и дополнительной батареи из последовательно соединенных термоэлементов, содержащая цельное металлическое основание, на котором размещены полупроводниковые стержни с образованием спаев и дополнительная батарея из последовательно соединенных термоэлементов, отличающаяся тем, что первые концы полупроводниковых стержней соединены с контактами первого электронного реле, вторые концы полупроводниковых стержней через полупроводниковые ключи соединены с одними концами катушек индуктивности, расположенных на сердечнике трансформатора, при этом другие концы катушек индуктивности соединены между собой и с контактами первого электронного реле, первый конец дополнительной батареи термоэлементов с последовательно соединенными термоэлементами через полупроводниковый ключ соединен с первым концом отдельной катушки индуктивности, расположенной на сердечнике трансформатора, второй конец дополнительной батареи с последовательно соединенными термоэлементами соединен с контактами второго электронного реле, причем электронные реле управляются блоками управления, для питания которых используется дополнительная батарея с последовательно соединенными термоэлементами.A thermoelectric battery characterized by a parallel connection of semiconductor elements and an additional battery of series-connected thermoelements, containing a solid metal base on which semiconductor rods are formed to form junctions and an additional battery of series-connected thermoelements, characterized in that the first ends of the semiconductor rods are connected to the contacts of the first electronic relays, second ends of semiconductor rods through semiconductors e keys are connected to one end of the inductors located on the core of the transformer, while the other ends of the inductors are connected to each other and to the contacts of the first electronic relay, the first end of the additional battery of thermocouples with series-connected thermocouples through a semiconductor key is connected to the first end of a separate inductor, located on the core of the transformer, the second end of the additional battery is connected in series with thermocouples contacts of the second electronic switch, wherein the electronic relay controlled by the control units to supply additional battery which is used with series-connected thermocouples.
RU2018113015A 2018-04-11 2018-04-11 Thermoelectric battery RU2699920C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113015A RU2699920C1 (en) 2018-04-11 2018-04-11 Thermoelectric battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113015A RU2699920C1 (en) 2018-04-11 2018-04-11 Thermoelectric battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2699920C1 true RU2699920C1 (en) 2019-09-11

Family

ID=67989523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113015A RU2699920C1 (en) 2018-04-11 2018-04-11 Thermoelectric battery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2699920C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114374026A (en) * 2022-01-06 2022-04-19 阿尔特汽车技术股份有限公司 Method and system for regulating temperature of battery pack and vehicle

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU258660A1 (en) *
SU18357A1 (en) * 1929-11-02 1930-10-31 Б.В. Костин Thermoelectric battery
RU2003747C1 (en) * 1991-07-08 1993-11-30 Ивановский научно-исследовательский экспериментально-конструкторский машиностроительный институт Method and device for regeneration of heat of waste in finishing textile machines
US5288336A (en) * 1988-11-18 1994-02-22 Dr. Harold Aspden Thermoelectric energy conversion
US6150601A (en) * 1998-04-28 2000-11-21 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for generating electric power downhole
WO2002015289A2 (en) * 2000-08-18 2002-02-21 Genergy Varmaraf Ehf. A thermoelectric electron extractor for thermoelectric power generation
UA52773C2 (en) * 2000-03-28 2003-01-15 Анатолій Семенович Жагров Method for measuring temperature
US8658881B2 (en) * 2006-11-22 2014-02-25 Kan K. Cheng Resonant thermoelectric generator
JP2015002576A (en) * 2013-06-13 2015-01-05 株式会社東芝 Transformation system and transformer station
US20170057654A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-02 Mohamed Ahmed Abdelhalim Elnahhas Thermopile Generator for Airplanes and Other Applications
RU2632995C1 (en) * 2016-05-16 2017-10-11 Дончук Иван Эрнстович Device for connecting semiconductor thermoelements in battery

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU258660A1 (en) *
SU18357A1 (en) * 1929-11-02 1930-10-31 Б.В. Костин Thermoelectric battery
US5288336A (en) * 1988-11-18 1994-02-22 Dr. Harold Aspden Thermoelectric energy conversion
RU2003747C1 (en) * 1991-07-08 1993-11-30 Ивановский научно-исследовательский экспериментально-конструкторский машиностроительный институт Method and device for regeneration of heat of waste in finishing textile machines
US6150601A (en) * 1998-04-28 2000-11-21 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for generating electric power downhole
UA52773C2 (en) * 2000-03-28 2003-01-15 Анатолій Семенович Жагров Method for measuring temperature
WO2002015289A2 (en) * 2000-08-18 2002-02-21 Genergy Varmaraf Ehf. A thermoelectric electron extractor for thermoelectric power generation
US8658881B2 (en) * 2006-11-22 2014-02-25 Kan K. Cheng Resonant thermoelectric generator
JP2015002576A (en) * 2013-06-13 2015-01-05 株式会社東芝 Transformation system and transformer station
US20170057654A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-02 Mohamed Ahmed Abdelhalim Elnahhas Thermopile Generator for Airplanes and Other Applications
RU2632995C1 (en) * 2016-05-16 2017-10-11 Дончук Иван Эрнстович Device for connecting semiconductor thermoelements in battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114374026A (en) * 2022-01-06 2022-04-19 阿尔特汽车技术股份有限公司 Method and system for regulating temperature of battery pack and vehicle
CN114374026B (en) * 2022-01-06 2024-05-14 阿尔特汽车技术股份有限公司 Temperature adjustment method and system for battery pack and vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mogorovic et al. 100 kW, 10 kHz medium-frequency transformer design optimization and experimental verification
Geng et al. Maximising the current output from a self-switching kA-class rectifier flux pump
Choi et al. Characteristic analysis of a sample HTS magnet for design of a 300 kW HTS DC induction furnace
MX2008013414A (en) Electricity generating apparatus utilizing a single magnetic flux path.
RU2699920C1 (en) Thermoelectric battery
CN105793935B (en) For reducing the apparatus and method of the unidirectional flux component in the iron core of transformer
Boys et al. Pick-up transformer for ICPT applications
Gawith et al. HTS transformer–rectifier flux pump optimization
Cavallucci et al. Quench in a pancake coil wound with REBCO Roebel cable: Model and validation
Quach et al. Electrical and thermal analyses of a second generation high temperature superconducting magnet with vanadium III oxide and Kapton polyimide film insulation materials under an over-pulse current
JPWO2013035148A1 (en) Thermoelectric conversion element and thermoelectric conversion module using the same
Ahn et al. Novel design of the structure of a non-inductive superconducting coil
US3356924A (en) Cryogenic pumped rectifier systems
Ko et al. Analysis on current limiting characteristics according to the influence of the magnetic flux for SFCL with two magnetic paths
Liu et al. FE-based modeling of single-phase distribution transformers with winding short circuit faults
Lallart et al. Analysis of thermal energy harvesting using ferromagnetic materials
Sakhno et al. Analysis of power consumption of high frequency resistance spot welding systems
RU2632995C1 (en) Device for connecting semiconductor thermoelements in battery
Abdolkhani et al. A contactless slipring system by means of axially travelling magnetic field
Kim et al. Study of magnetomotive force control type superconducting magnet using BSCCO HTS wire
US3405292A (en) Magnetic flux path switching device wherein superconductive substances are utilized
US1972112A (en) Slow reactor or circuit controller
Mikerov From history of Electrical Engineering III: Electromagnetism discovery and its fundamental laws in the first half of 19-th century
Fabbri et al. Temperature dependent equivalent circuit of a magnetic-shield type SFCL
Atomura et al. Homogeneous current distribution experiment in a multi-laminated HTS tape conductor for a double-pancake coil of SMES

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200412