RU99117590A - Механические и тепловые усовершенствования в никель-металлгидридных батареях, модулях батарей и пакетах батарей - Google Patents

Claims (25)

1. Охлаждаемая текучей средой пакетная система батарей, содержащая корпус пакета батарей, который включает в себя, по меньшей мере, одно средство для ввода хладагента и, по меньшей мере, одно средство для вывода хладагента; по меньшей мере, один модуль батареи, расположенный внутри указанного корпуса, причем указанный модуль батареи включает в себя множество отдельных батарей, связанных вместе, указанный, по меньшей мере, один модуль батареи установлен внутри указанного корпуса так, что указанный модуль батареи расположен на удалении от указанного корпуса и от любых других модулей батареи, расположенных внутри указанного корпуса, чтобы сформировать каналы для тока хладагента вдоль, по меньшей мере, одной поверхности указанных связанных батарей, ширина указанных каналов для тока хладагента имеет оптимальные размеры, чтобы учесть максимальную теплопередачу через конвективные, проводящие и излучающие механизмы теплопередачи от указанных батарей указанному хладагенту; и по меньшей мере, одно средство транспортировки хладагента, причем указанное средство транспортировки хладагента вынуждает указанный хладагент поступать в указанное средство указанного корпуса для ввода хладагента, протекать через указанные каналы для тока хладагента и выходить через указанное средство указанного корпуса для выхода хладагента.

2. Система батарей по п.1, отличающаяся тем, что она включает в себя множество модулей батареи, организованных в матричную конфигурацию внутри корпуса, причем матричная конфигурация обеспечивает протекание потока хладагента сквозь, по меньшей мере, одну поверхность связанных батарей каждого из модулей батареи.

3. Система батарей по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью использования электрически изолирующего газообразного или жидкого хладагента или жидкого хладагента.

4. Система батарей по п.3, отличающаяся тем, что газообразным хладагентом является воздух, и тем, что средство транспортировки хладагента включает в себя нагнетательный воздушный вентилятор.

5. Система батарей по п.3, отличающаяся тем, что средство транспортировки хладагента включает в себя насос и тем, что магистраль возврата хладагента, присоединенную к средству выхода хладагента, что вызывает рециркуляцию нагретого хладагента к резервуару хладагента, из которого он транспортируется к теплообменнику хладагента для извлечения из него теплоты и, наконец, повторно направляется к насосу хладагента для многократного использования при охлаждении пакета батарей.

6. Система батарей по п.1, отличающаяся тем, что в ней поддерживается температура модулей батареи ниже 45^oС, и тем, что в ней поддерживается разность температур между модулями батареи менее 8^oС.

7. Модуль батареи большой мощности, содержащий множество отдельных батарей; множество электрических межсоединений, которые электрически соединяют отдельные батареи указанного модуля друг с другом и предоставляют средство для электрического соединения отдельных модулей батареи друг с другом; и средство связывания/сжатия модуля батареи, указанные батареи связывают внутри указанного средства связывания/сжатия так, что указанное множество батарей скрепляется так, чтобы они противостояли перемещению или повороту, когда подвергаются механическим вибрациям или транспортировке или использованию; указанные батареи связывают в указанном средстве связывания/сжатия при внешнем механическом сжатии, при котором указанное внешнее механическое сжатие оптимизировано так, чтобы сбалансировать давление, направленное наружу из-за расширения компонентов батареи, и обеспечить дополнительную направленную внутрь силу сжатия, приложенную к электродам батареи внутри каждой батареи, для уменьшения расстояния между положительными и отрицательными электродами, посредством этого увеличивая общую мощность батареи.

8. Модуль батареи по п.7, отличающийся тем, что модули батареи связывают вместе под действием большой механической силы сжатия, используя металлические стержни, которые установлены вдоль всех четырех сторон модуля батареи и сварены по четырем углам модуля, где стержни встречаются, таким образом формируя ленту вокруг периферии модуля батареи.

9. Модуль батареи по п.7, отличающийся тем, что модули батареи связывают под действием механического сжатия, приблизительно равного 3,5-12,65 кГ/см².

10. Модуль батареи по п.7, отличающийся тем, что модули батареи связаны вместе под действием сильного механического сжатия, используя металлические стержни, которые расположены вдоль двух сторон модуля батареи и приварены в углах модуля к металлической трубке, которая оставляет концевые пластины над концами модулей, и тем, что концевая пластина включает в себя ребра, выступающие перпендикулярно плоскости концевых пластин, таким образом обеспечивая дополнительную прочность концевым пластинам и прорезям для металлической трубки, причем концевые пластины термически изолированы от батарей, связанных внутри модуля.

11. Модуль батареи по п.7, отличающийся тем, что каждый из модулей батареи включает в себя модульные прокладки, которые удерживают модули на расстоянии от любых других модулей и от корпуса пакета батарей и тем, что модульные прокладки изготовлены из электрически непроводящего вещества.

12. Модуль батареи по п.7, отличающийся тем, что электрические межсоединения являются соединениями из кабеля в оплетке, которые обеспечивают высокое тепловое рассеяние и гибкость конструкции/конфигурации модуля и тем, что электрические соединения из кабеля в оплетке изготовлены из меди, медного сплава, покрытой никелем меди или покрытого никелем медного сплава.

13. Механически усовершенствованная перезаряжаемая батарея, которая содержит корпус батареи, который включает в себя клемму положительного электрода батареи и клемму отрицательного электрода батареи; по меньшей мере, один положительный электрод батареи, расположенный внутри указанного корпуса батареи и электрически соединенный с указанной клеммой положительного электрода батареи; по меньшей мере, один отрицательный электрод батареи, расположенный внутри указанного корпуса батареи и электрически соединенный с указанной клеммой отрицательного электрода батареи; по меньшей мере, один сепаратор электродов батареи, расположенный между указанными положительными и отрицательными электродами внутри указанного корпуса батареи, причем указанный сепаратор электрически изолирует указанный положительный электрод от указанного отрицательного электрода, но все еще допускает химическое взаимодействие между указанными положительными и отрицательными электродами; и электролит батареи, расположенный внутри указанного корпуса батареи, указанный электролит батареи окружает и смачивает указанный положительный электрод, указанный отрицательный электрод и указанный сепаратор; указанный корпус батареи является призматическим по форме и имеет оптимизированное отношение толщины к ширине к высоте.

14. Перезаряжаемая батарея по п.13, отличающаяся тем, что корпус имеет верхнюю часть, которая включает в себя клемму положительного электрода батареи и клемму отрицательного электрода батареи, и оболочку корпуса батареи, в которой электроды расположены и тем, что верхняя часть корпуса также включает в себя кольцевой кожух, определяющий периферию, по меньшей мере, одного отверстия сквозь верхнюю часть, а клеммы имеют уплотняющий фланец по их окружности, при этом закупоренные обжимом клеммы герметизированы в кольцевом кожухе в уплотняющем фланце и тем, что эластомерное диэлектрическое уплотнение расположено между уплотняющим фланцем и кольцевым кожухом, при этом эластомерное диэлектрическое уплотнение изготовлено из непроницаемого для водорода вещества полисульфона.

15. Перезаряжаемая батарея по п.13, отличающаяся тем, что она дополнительно включает в себя клапан высокого давления для сброса внутреннего давления батареи до давления окружающей атмосферы, при этом клапан высокого давления включает в себя: корпус клапана, имеющий полую внутреннюю область в связи по газу с окружающей атмосферой и внутренней частью корпуса посредством отверстия; поршень сброса давления, установленный внутри полой внутренней области, поршень сброса давления имеет размеры, обеспечивающие герметизацию осевого отверстия, и имеет уплотняющую канавку на поверхности, противоположной осевому отверстию, эластомерное диэлектрическое уплотнение, установленное внутри уплотняющей канавки, уплотняющая канавка имеет конфигурацию, чтобы охватить все, кроме одной, поверхности уплотнения, таким образом оставляя неохваченную поверхность указанного уплотнения незащищенной; при этом эластомерное диэлектрическое уплотнение изготовлено из непроницаемого для водорода вещества полисульфона и пружину сжатия, расположенную так, чтобы заставить поршень сброса давления сжимать уплотнение в уплотняющей канавке и блокировать осевое отверстие в клемме.

16. Перезаряжаемая батарея по п.13, отличающаяся тем, что она дополнительно включает в себя, по меньшей мере, одну гребенку, образующую электрическое соединение между внутренними выводами электрода и клеммами, при этом указанная гребенка является электрически проводящим стержнем, имеющим множество параллельных прорезей, в которые внутренние выводы электрода вставлены, осуществляя фрикционное соединение, при этом гребенка изготовлена из меди, медного сплава, покрытой никелем меди или покрытого никелем медного сплава.

17. Перезаряжаемая батарея по п.13, отличающаяся тем, что сепараторы изготовлены из полипропилена, имеющего ориентированное зерно или структуру канавки, при этом сепараторы установлены так, что ориентированная структура зерна ориентирована вдоль направления высоты, по меньшей мере, одного положительного электрода и, по меньшей мере, одного отрицательного электрода.

18. Перезаряжаемая батарея по п.13, отличающаяся тем, что положительные и отрицательные электроды батареи расположены в корпусе так, что их соответствующие электрические коллекторные выводы расположены напротив друг друга в верхней части корпуса, при этом положительные и отрицательные электроды батареи имеют вырезанные углы, где размещены электрические коллекторные выводы электродов противоположной полярности, таким образом избегая короткого замыкания между электродами и удаляя неиспользуемое вещество собственно электрода.

19. Перезаряжаемая батарея по п.13, отличающаяся тем, что внутренний металлический призматический корпус батареи электрически изолирован от электродов и электролита.

20. Перезаряжаемая батарея по п.13, отличающаяся тем, что отрицательные электроды изготовлены из теплопроводящего агломерированного металл-гидридного вещества электрода и находятся в тепловом контакте с корпусом батареи.

21. Перезаряжаемая система батарей, изготовленная, по меньшей мере, из одной связанной перезаряжаемой батареи, при этом перезаряжаемая система батарей подвержена воздействию тепловых условий окружающей среды, и с тем, чтобы отладить ухудшающиеся тепловые условия эксплуатации, система содержит средство для обеспечения переменной термоизоляции, по меньшей мере, той части перезаряжаемой системы батарей, которая наиболее непосредственно подвержена тепловому состоянию окружающей среды, чтобы поддержать температуру перезаряжаемой системы батарей в пределах требуемого ее рабочего диапазона при переменных условиях окружающей среды.

22. Перезаряжаемая система батареи по п. 21, отличающаяся тем, что средство для обеспечения переменной изоляции включает в себя температурный датчик, средство сжимаемой термоизоляции и средство для сжатия средства сжимаемой термоизоляции в ответ на температуру, определенную тепловым датчиком.

23. Перезаряжаемая система батареи по п.22, отличающаяся тем, что температурные датчики включают в себя электронные датчики, средство сжимаемой термоизоляции включает в себя сжимаемую пену или волоконную изоляцию, и средство для сжатия средства сжимаемой термоизоляции включает в себя поршневое устройство, которое попеременно увеличивает или уменьшает величину сжатия на сжимаемую пену или волоконную изоляцию в ответ на сигналы от электронных датчиков.

24. Перезаряжаемая система батареи по п.23, отличающаяся тем, что температурные датчики и средство для сжатия средства сжимаемой термоизоляции объединены в единый модуль.

25. Перезаряжаемая система батареи по п.24, отличающаяся тем, что объединенный, одиночный модуль, температурный датчик/компрессор изоляции включает в себя биметаллическую пластину, которая позволяет средству сжимаемой термоизоляции расширяться до места, чтобы защитить систему батарей от низких температур окружающей среды и сжимать изоляцию, чтобы устранить изоляционный эффект от системы батарей в теплых условиях окружающей среды.