[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2021186314A1 - Мобильная носимая система энергообеспечения - Google Patents

Мобильная носимая система энергообеспечения Download PDF

Info

Publication number
WO2021186314A1
WO2021186314A1 PCT/IB2021/052114 IB2021052114W WO2021186314A1 WO 2021186314 A1 WO2021186314 A1 WO 2021186314A1 IB 2021052114 W IB2021052114 W IB 2021052114W WO 2021186314 A1 WO2021186314 A1 WO 2021186314A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
power supply
supply system
main unit
connector
Prior art date
Application number
PCT/IB2021/052114
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Михаил Сергеевич КАНТЕМИРОВ
Дмитрий Григорьевич АКСЕЛЬРОД
Original Assignee
Михаил Сергеевич КАНТЕМИРОВ
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 Михаил Сергеевич КАНТЕМИРОВ filed Critical Михаил Сергеевич КАНТЕМИРОВ
Publication of WO2021186314A1 publication Critical patent/WO2021186314A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the proposed invention relates to the field of electrical equipment, namely to mobile wearable power supply systems, is intended primarily to provide power supply for electrical tools such as a drill, grinder, hammer drill in the absence of a stationary power source.
  • a portable power supply for starting various outdoor power equipment including a housing, an electrochemical power supply, a switch having an ON position with a fixed contact and a START position with an instantaneous contact, and a connector connected to the switch.
  • the switch can be electrically connected to an electrochemical power supply, and by a cable, the connector can be electrically connected to a starter associated with outdoor power equipment. Turning the switch to the START position electrically connects the electrochemical power supply to the starter.
  • the portable power supply is configured to be used as a main power supply and an auxiliary power supply.
  • the portable power supply also includes a built-in light source, air compressor, power supply indicator, and one or more inputs and outputs for receiving and supplying direct current ("DC") and alternating current ("AC")
  • DC direct current
  • AC alternating current
  • the portable power tool contains a power tool, a low voltage rechargeable battery, and the rechargeable battery is removed from the specified tool; cable connecting the specified package to the specified tool.
  • a wearable battery pack contains a battery pack housing and a wearable device.
  • the battery pack housing contains a cell and a housing for housing the cell.
  • the wearable device is used to be worn by the user, so that the battery case can at least be carried on the back of the user.
  • the battery body is provided with a heat dissipation channel extending from one side of the battery body to the opposite side of the battery body.
  • One side of the battery case through which the heat dissipation channel passes is located between the back of the user and the other side of the battery case when the user is carrying the battery case from the back.
  • the battery case includes a display device for displaying the energy amount of the battery.
  • the objective of the proposed invention is to develop a mobile wearable power supply system that provides an output voltage of at least 220 V and an output power of at least 3 kW, having an operating temperature range from minus 40 ° C to plus 60 ° C, allowing it to be used outdoors, including at an ambient temperature below 0 ° C as a source of alternating current for electrical devices, mainly an electric tool.
  • the technical result of the invention is the possibility of long-term autonomous operation of electrical devices connected to the system, including at an ambient temperature below 0 ° C, if such a system has mobility and its independence from stationary power supply networks, combined with the ease of moving the system by one person and the possibility of fast and simple battery replacement if necessary.
  • the specified technical result is achieved due to the implementation of a mobile wearable power supply system containing a main unit, a replaceable unit and a mounting and wearing unit, while:
  • the main unit contains a converter, a control module, a power button, temperature sensors and at least one socket for connecting a load and a connector for connecting to a removable battery pack;
  • the replaceable unit contains a rechargeable battery, consisting of rechargeable cells, a battery cell balancing module, a module for determining the state of charge of batteries, a system for thermal insulation and heating of a rechargeable unit, a display of the charge level of rechargeable cells, a connector to which rechargeable cells are displayed in groups; temperature sensors and connector for connecting to the main unit / connector for charging the unit; - an attachment and carrying unit containing at least one device for attaching the main unit to it and at least one device for carrying the unit.
  • the replaceable unit is made with the possibility of detaching it and replacing it with a similar (spare) unit.
  • the functional purpose of the main unit is to control the entire mobile wearable power supply system, including turning it on and off, controlling the temperature of the battery and inverter, controlling the output current and voltage, converting the DC voltage of the batteries into AC 220V and outputting the converted voltage to the sockets to connect the load; information displayed on the indicator.
  • the main function of the unit being replaced is to directly power the connected electrical device; it is also possible to remove and charge it in the removed form.
  • the attachment and carrying unit is designed for easy carrying of the entire mobile system by one person, in addition, the unit performs the function of reliable connection of the main unit with a replaceable unit.
  • the invention is illustrated by the drawings, which show:
  • FIG. 1 Block diagram of a mobile wearable power supply system
  • FIG. 2 is a general view of a mobile wearable power supply system, front and side views;
  • FIG. 3 - a variant of connecting the main unit and the attachment and wearing unit;
  • FIG. 4 - a variant of connecting the main and replaceable blocks.
  • the figures indicate the following positions:
  • 3 - storage cells that make up the storage battery 4 - module for determining the level of battery charge (SOC);
  • the main unit 19 is implemented in the form of a converter board 10, a control module, located in a separate housing, at least one socket 11 for connecting the load; the unit also contains a connector for connecting to a removable, removable battery pack.
  • the control module 9 is organized in the form of a microcontroller connected to the power button 13 - 18, through which all modules (boards) of batteries are connected in series; the control module 9 turns on or off the power supply to the converter 10, has built-in temperature sensors for taking temperature readings in the blocks, measures the voltage and current of the output of the converter 10; module 9 also contains a memory block and writing data to it for testing and further maintenance.
  • Converter 10 is used to convert alternating current into direct current voltage.
  • Converter 10 has a power of 0 to 3 kW, is characterized by an efficiency of up to 98%, preferably has a "soft" start, protection against short circuits, and has output power control.
  • the converter 10 in addition to being connected to the control module 9, is also connected to the connector for connecting to the replaceable unit 7, and to at least one socket for connecting to the AC 220V load 11, 12.
  • the connector for connecting the main unit with the replaceable unit has the ability to connect with the connector for connecting the replaceable unit with the main unit 6 of the main unit; when connected, they form an interconnect, electrically connecting the main unit and the replacement unit.
  • the predominantly interconnect connector is a common type of DIN 41612 connector, but other connector types can be used.
  • the replaceable unit 20 is implemented in the form of components housed in a separate closed, removable housing.
  • the body of the replaceable unit 20 is made mainly of plastic, it is possible to use metal materials or shock-resistant types of plastic.
  • the replaceable unit in addition to the aforementioned connector for connecting the replaceable unit with the main unit / connector for charging unit 6, contains a battery, a battery cell balancing module 2, a battery charge status determination module 4, a battery unit thermal insulation and heating system 1, a battery cell charge level display 5 ...
  • the battery consists of battery cells located on boards (not shown in the drawings) 3.
  • the number of boards used in the system ranges from 6 to 15 and may vary depending on the system model (ultimately, on the expected load).
  • the preferred type of used battery cells 3 are common rechargeable batteries of the Li-Ion type (other types are possible), form factor 18650 or 21700.
  • the preferred number of cells 3 located on one board is 15. This number, taking into account the fact that the preferred number of boards is 6, provides the achievement of the task of obtaining a constant voltage at the input of the converter 10 with a value exceeding 330 V to generate an alternating current of 220 V (220 * 1.4).
  • elements of the balancing module are electrically connected to them battery cells 2. These elements allow to output to connector 6 a balanced safe voltage from the battery cells for further use in the main unit, namely in the converter 10, that is, they do not allow recharging the batteries and ensure uniform charging of all series-connected battery cells 3 due to the use of a standard passive balancing.
  • At least one of the boards contains a module for determining the battery charge (SOC) 4, which, in turn, is connected to the display of the charge level of the battery cells 5 through the corresponding connectors on this board.
  • SOC battery charge
  • a standard engineering solution based on known charge meter microcircuits can be used by monitoring the current entering and leaving the battery.
  • a microcontroller can also be connected to module 4, which processes the received information about the flowing and flowing current to / from the battery, with the ability to display this and other information (for example, the number of charge / discharge cycles) on a standard LED indicator (display of the charge level of battery cells 5) ...
  • Penofol or any similar material with a thermal conductivity coefficient in the range of 0.04 - 0.08 W / (m ° C) can be used as a heat-insulating material.
  • Heating elements based on nichrome or resistive assemblies can be used as electric heaters.
  • Electric heaters are powered by voltage from a specific battery cell - when the board temperature drops below +5 ° C, and information about the temperature comes from a temperature sensor located at least on one of the boards (in this case, it is possible to place more than one temperature sensor on more than one board). Due to the low thermal conductivity of the heat-insulating material in which the battery board is located, this design allows for low energy consumption to ensure a temperature difference of 45 ° C, required to achieve positive module temperatures at -40 ° C outside the device, which ensures the maintenance of the battery.
  • the replaceable unit 20 can be easily detached from the main unit 19, and another similar replaceable unit is placed in its place.
  • the connector for connecting the replaceable unit with the main unit / the connector for charging the unit 6 is used to charge the replaceable unit 20 after the end of work / insufficient charge of the battery. Charging is carried out by connecting the replaceable unit 20 to a stationary power supply THROUGH a charger.
  • the attachment and carrying unit 21 generally consists of at least one device for attaching the main unit to it and at least one device for carrying the unit.
  • the attachment and carry unit 21 consists of carrying straps 22 connected to a plate 26, which, when the system is in use, rests on the operator's back and on which, on the other hand, is placed the main unit 19 (in which, respectively, the replaceable unit is placed twenty).
  • the second embodiment provides for the presence of additional elements placed on the plate 26 - covering arcs 27.
  • These arcs mainly U-shaped, enclosing blocks 19 and 20 connected to each other, are intended for increased protection of the mobile system from mechanical influences.
  • the material of the straps 22 can be fabric, leather, plastic materials, or combinations thereof; plate 26 can be made of both metals and plastic materials, also from a combination of these.
  • the covering arcs 27 are preferable, for greater absorption of possible mechanical influences, to be made of impact-resistant plastic, however, it is possible to use metals or a combination of metals and plastic.
  • the mobile wearable power supply system is brought into the assembled state due to the connection (the order of which is not fundamental) of the attachment and wearing unit 21 with the main unit 19, in which the replaceable unit 20 can already be installed.
  • the attachment and wearing unit 21 can be connected to the main unit 19 in various ways connections, for example by means of a screw fixing.
  • the replaceable unit 20 and the main unit 19 can be interconnected in various known ways, such as by means of detachable fasteners. elements, and due to the system of hooks and protrusions, as shown in figure 4, where the replaceable block 20 is inserted along the side guides into the main block 19, and is held in it due to the presence of retaining hooks 24, a positioning protrusion 25 and a locking movable latch 25.
  • the proposed design fully provides the specified technical result, allowing you to connect various electrical devices to the system and ensure their long-term autonomous operation due to the system; the operation of the connected devices is possible even at low, less than 0 ° C, temperatures; the system has sufficient mobility and independence from stationary power supply networks to carry out work; the system can be easily moved by one person; in the event of the end of the charge, it is possible to quickly and easily replace the battery.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для обеспечения электроснабжения электрических инструментов в отсутствии стационарного источника тока. Система содержит основной блок, заменяемый блок и блок крепления и ношения. Основной блок содержит встроенные в корпус преобразователь, управляющий модуль, по меньшей мере одну розетку для подключения нагрузки, кнопку включения, датчики температуры и разъем соединения с заменяемым блоком; заменяемый блок содержит аккумуляторную батарею, состоящую из аккумуляторных ячеек, модуль балансировки аккумуляторных ячеек, модуль определения состояния зарядки батарей, систему теплоизоляции и подогрева аккумуляторного блока, дисплей уровня заряда аккумуляторных ячеек; датчики температуры и разъем соединения с основным блоком/разъем для зарядки блока; Заменяемый блок выполнен с возможностью его отсоединения; блок крепления и ношения содержит устройство для присоединения к нему основного блока и устройство для переноски блока. Изобретение позволяет обеспечить длительную автономную работу подключаемых электрических устройств, в том числе при температуре ниже 0°С, обеспечить мобильность и независимость от стационарных сетей электропитания, легкость перемещения и возможность быстрой и простой замены аккумуляторной батареи.

Description

МОБИЛЬНАЯ НОСИМАЯ СИСТЕМА ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ
Предлагаемое изобретение относится к области электрооборудования, а именно к мобильным носимым системам энергообеспечения, предназначено преимущественно для обеспечения электроснабжения электрических инструментов, таких как дрель, болгарка, перфоратор в отсутствии стационарного источника тока.
Из уровня техники известен ряд решений, являющихся мобильными системами, позволяющими обеспечивать электроснабжение, в том числе ручных инструментов.
Известно решение «Портативный источник питания» по заявке США N° US20050031944, дата публикации 02/10/2005. Раскрыт портативный источник питания для запуска различного наружного силового оборудования, включающий в себя корпус, электрохимический источник питания, переключатель, имеющий положение ON с фиксированным контактом и положение START с мгновенным контактом, и разъем, соединенный с переключателем. Переключатель может быть электрически соединен с электрохимическим источником питания, и с помощью кабеля соединитель может быть электрически соединен со стартером, связанным с наружным силовым оборудованием. Включение переключателя в положение START электрически соединяет электрохимический источник питания со стартером. Портативный источник питания выполнен с возможностью использования в качестве основного источника питания и вспомогательного источника питания. Портативный источник питания также включает в себя встроенный источник света, воздушный компрессор, индикатор источника питания и один или несколько входов и выходов для приема и подачи постоянного тока («DC») и переменного тока («АС») Известен «Переносной электроинструмент» по патенту США на изобретение N° 6007940, дата публикации 12/28/1999. Переносной электроинструмент содержит электроинструмент, аккумуляторную батарея низкого напряжения, причем аккумуляторная батарея удалена от указанного инструмента; кабель, соединяющий указанный пакет с указанным инструментом.
Наиболее близким решением является раскрытое в международной заявке N° WO2018133657A1 (основана на китайской заявке CN201710030447) изобретение «НОСИМЫЙ АККУМУЛЯТОР», дата публикации 26.07.2018.
Носимый аккумуляторный блок содержит корпус аккумуляторного блока и носимое устройство. Корпус блока аккумуляторов содержит элемент и корпус для размещения элемента. Носимое устройство используется для ношения пользователем, так что корпус аккумуляторного блока может по меньшей мере переноситься на спине пользователя. Корпус аккумуляторного блока снабжен каналом рассеивания тепла, проходящим от одной стороны корпуса аккумуляторного блока к противоположной стороне корпуса аккумуляторного блока. Одна сторона корпуса аккумуляторной батареи, через которую проходит канал рассеяния тепла, расположена между задней частью пользователя и другой стороной корпуса аккумуляторной батареи, когда пользователь несет корпус аккумуляторной батареи сзади. Корпус аккумуляторной батареи включает в себя устройство отображения для отображения количества энергии аккумуляторной батареи.
Недостатками известных устройств являются недостаточная независимость от стационарных сетей электропитания, невозможность быстрой смены аккумуляторного блока; наличие дополнительных кабелей; необходимость, в случае исчерпания заряда, повторной зарядки, что делает невозможным длительное использование системы. Также известные системы не предусматривают работу в помещениях (или вне помещений), температура в которых ниже 0 °С как минимум без существенного уменьшения емкости аккумуляторов из-за работы при пониженных температурах. Задачей предложенного изобретения является разработка мобильной носимой системы энергообеспечения, обеспечивающая выходное напряжение по меныней мере 220 В и выходную мощность не менее 3 кВт, имеющая рабочий диапазон температур от минус 40°С до плюс 60 °С, позволяющей использовать её вне помещений, в том числе при температуре окружающей среды ниже 0 °С как источник переменного тока электрических устройств, преимущественно электрического инструмента.
Техническим результатом изобретения является возможность длительной автономной работы подключаемых к системе электрических устройств, в том числе при температуре окружающей среды ниже 0 °С, при наличии у такой системы мобильности и её независимости от стационарных сетей электропитания, сочетаемой с легкостью перемещения системы одним человеком и возможности быстрой и простой замены аккумуляторной батареи в случае необходимости.
Указанный технический результат достигается за счет выполнения мобильной носимой системы энергообеспечения, содержащей основной блок, заменяемый блок и блок крепления и ношения, при этом:
- основной блок содержит встроенные в корпус преобразователь, управляющий модуль, кнопку включения, датчики температуры и по меньшей мере одну розетку для подключения нагрузки и разъем соединения с заменяемым снимаемым аккумуляторным блоком;
- заменяемый блок содержит аккумуляторную батарею, состоящую из аккумуляторных ячеек, модуль балансировки аккумуляторных ячеек, модуль определения состояния зарядки батарей, систему теплоизоляции и подогрева аккумуляторного блока, дисплей уровня заряда аккумуляторных ячеек, разъём, на который аккумуляторные ячейки выводятся по группам; датчики температуры и разъем соединения с основным блоком/разъем для зарядки блока; - блок крепления и ношения, содержащий по меньшей мере одно устройство для присоединения к нему основного блока и по меньшей мере одно устройство для переноски блока.
Заменяемый блок выполнен с возможностью его отсоединения и замены аналогичным (запасным) блоком.
Функциональным назначением основного блока является управление всей мобильной носимой системой энергообеспечения, включая ее включение и отключение, контроль температуры аккумуляторной батареи и инвертора, контроль выходного тока и напряжения, осуществление преобразования постоянного напряжения аккумуляторов в переменное 220В и вывод преобразованного напряжения на розетки для подключения нагрузки; выводимой на индикатор информации.
Основной функцией заменяемого блока является непосредственно питание присоединенного электрического устройства; также реализована возможность его снятия и зарядки в снятом виде.
Блок крепления и ношения предназначен для удобной переноски всей мобильной систему одним человеком, кроме этого блок выполняет функцию надежного присоединения основного блока с заменяемым блоком. Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено:
Фиг. 1 - Структурная схема мобильной носимой системы энергоснабжения;
Фиг. 2 - общий вид мобильной носимой системы энергообеспечения, вид спереди и сбоку;
Фиг. 3 - вариант соединения основного блока и блока крепления и ношения; Фиг. 4 - вариант соединения основного и заменяемого блоков. На фигурах указаны следующие позиции:
1 - система теплоизоляции и подогрева аккумуляторного блока;
2 - модуль балансировки аккумуляторных ячеек;
3 - аккумуляторные ячейки, составляющие аккумуляторную батарею; 4 - модуль определения уровня зарядки батарей (SOC);
5 - дисплей уровня заряда аккумуляторных ячеек;
6 - разъем соединения заменяемого блока с основным блоком/разъем для зарядки блока;
7 - разъем соединения основного блока с заменяемым блоком; 8 - кнопка активации;
9 - управляющий модуль;
10 - преобразователь;
11, 12 - разъемы для подключения к нагрузке;
13, 14, 15, 16, 17, 18 - кнопка включения с 6-ю парами контактов; 19 - основной блок;
20 - заменяемый блок;
21 - блок крепления и ношения;
22 - лямки для переноски;
23 - запирающая подвижная защелка; 24 - удерживающие зацепы;
25 - позиционирующий выступ;
26 - пластина;
27 - охватывающие дуги. Основной блок 19 реализован в виде размещенных в отдельном корпусе платы преобразователя 10, управляющего модуля, по меныней мере одной розетки 11 для подключения нагрузки; также блок содержит разъем соединения с заменяемым снимаемым аккумуляторным блоком.
Управляющий модуль 9 организован в виде микроконтроллера, соединенного с кнопкой включения 13 - 18, через которую последовательно подключаются все модули (платы) аккумуляторов; управляющий модуль 9 включает или отключает подачу питания на преобразователь 10, имеет встроенные датчики температуры для снятия показаний температуры в блоках, измеряет напряжение и ток выхода преобразователя 10; также модуль 9 содержит блок памяти и записи в него данных, предназначенных для тестирования и дальнейшего обслуживания.
Преобразователь 10 служит для преобразования переменного тока в ток постоянного напряжения. Преобразователь 10 имеет мощность от 0 до 3 кВт, характеризуется КПД до 98 %, предпочтительно имеет «мягкий» запуск, защиту от короткого замыкания, имеет контроль выходной мощности.
Встроенные датчики температуры для снятия показаний температуры в блоках препятствуют перегреву аккумуляторов и силовой части преобразователя 10. При достижении температуры перегрева и срабатывания датчиков температуры автоматически отключается аккумуляторная батарея и/или преобразователь 10.
Преобразователь 10, кроме соединения с управляющим модулем 9, также соединен с разъемом соединения с заменяемым блоком 7, и, по меньшей мере, с одной розеткой для подключения к нагрузке АС 220В 11, 12.
Разъем соединения основного блока с заменяемым блоком имеет возможность соединения с разъемом соединения заменяемого блока с основным блоком 6 основного блока; при соединении они образуют межблочный разъем, электрически соединяющий основной и заменяемый блоки.
Преимущественно межблочный разъем представляет собой распространенный тип разъема DIN 41612, но могут быть использованы и другие виды разъемов. Заменяемый блок 20 реализован в виде размещенных в отдельном закрытом, имеющем возможность разъединения, корпусе компонентов.
Корпус заменяемого блока 20 выполняется преимущественно из пластика, возможно применение металлических материалов или ударопрочных видов пластика.
Заменяемый блок, помимо вышеуказанного разъема соединения заменяемого блока с основным блоком/разъема для зарядки блока 6, содержит аккумуляторную батарею, модуль балансировки аккумуляторных ячеек 2, модуль определения состояния зарядки батарей 4, систему теплоизоляции и подогрева аккумуляторного блока 1, дисплей уровня заряда аккумуляторных ячеек 5.
Аккумуляторная батарея состоит из размещаемых на платах (на чертежах не указаны) аккумуляторных ячеек 3. Количество используемых в системе плат составляет от 6 до 15 и может быть различным в зависимости от модели системы (в конечном счете - от предполагаемой нагрузки). Предпочтительным видом используемых аккумуляторных ячеек 3 являются распространенные аккумуляторные батареи типа Li-Ion (возможно использование других типов), форм фактора 18650 либо 21700. Предпочтительным количеством ячеек 3, размещенных на одной плате является 15. Данное количество, с учетом того, что предпочтительным количеством плат является 6, обеспечивает достижение задачи по получению на входе преобразователя 10 постоянного напряжения со значением, превышающим 330 В для выработки переменного тока 220 В (220*1.4).
С другой стороны, указанные выше количества элементов (плат, аккумуляторных ячеек) могут быть и иными.
На вышеуказанных платах, помимо аккумуляторных ячеек 3, размещены электрически соединенные с ними элементы модуля балансировки аккумуляторных ячеек 2. Данные элементы позволяют выводить на разъем 6 сбалансированное безопасное напряжение от аккумуляторных ячеек для дальнейшего использования в основном блоке, а именно в преобразователе 10, то есть не позволяют перезарядиться аккумуляторам и обеспечивают равномерную зарядку всех последовательно соединенных аккумуляторных ячеек 3 за счет применения стандартной пассивной балансировки.
Кроме этого, по крайней мере на одной из плат, размещен модуль определения заряда аккумуляторных батарей (SOC) 4, который, в свою очередь, соединен с дисплеем уровня заряда аккумуляторных ячеек 5 через соответствующие разъёмы на этой плате. В качестве модуля определения заряда аккумуляторных батарей (SOC) 4 может быть использовано стандартное инженерное решение на базе известных микросхем измерителя заряда посредством контроля тока, входящим и выходящим в/из аккумулятора. К модулю 4 может также быть подключен микроконтроллер, обрабатывающий полученную информацию о втекающем и вытекающем токе в/из аккумулятора, с возможностью вывода данной и другой информации (например, количество циклов заряда/разряда) на стандартный светодиодный индикатор (дисплей уровня заряда аккумуляторных ячеек 5).
Система теплоизоляции и подогрева аккумуляторного блока организована из модулей теплоизоляции и подогрева 1, каждый из которых соответствует одной конкретной плате с размещенными на ней аккумуляторной ячейки 3. А именно: каждая плата, вместе с размещенной на ней аккумуляторной ячейкой, помещена в теплоизоляционный материал толщиной от 0.5 до 3 (преимущественно от 1 до 2) мм, и, кроме этого, содержит электрические нагреватели, расположенные преимущественно равномерно по всему периметру платы.
В качестве теплоизоляционного материала может быть использован пенофол или любой аналогичный материал, имеющий коэффициент теплопроводности в пределах 0,04 — 0,08 Вт/(м °С). В качестве электрических нагревателей могут быть использованы нагревательные элементы, выполненные на основе нихрома или резистивные сборки.
Электрические нагреватели запитываются напряжением от конкретной аккумуляторной ячейки - при понижении температуры платы ниже +5 °С, причем информация о температуре поступает от датчика температуры, расположенного как минимум на одной из плат (при этом возможен вариант размещения более чем одного датчика температуры на более чем одной плате). В связи с низкой теплопроводностью теплоизоляционного материала, в котором расположена аккумуляторная плата, данная конструкция позволяет добиться низких затрат электроэнергии для обеспечения разницы температур в 45 °С, требуемой для достижения положительных температур модуля при -40 °С вне устройства, что обеспечивает поддержание работоспособности аккумулятора. При этом сохраняется не только практически вся емкость аккумуляторной батареи, но и возможность зарядки аккумуляторной батареи при нахождении в условиях отрицательных температур, что необходимо для корректной работы системы, так как большинство существующих типов аккумуляторов, которые могут быть использованы в предлагаемой системе, нельзя заряжать при отрицательных температурах.
В случае исчерпания заряда заменяемый блок 20 может быть легко отсоединен от основного блока 19, а на его место размещен другой аналогичный заменяемый блок. Разъем соединения заменяемого блока с основным блоком/разъем для зарядки блока 6 служит для зарядки заменяемого блока 20 после окончания работ/недостаточного заряда аккумуляторной батареи. Зарядка осуществляется подсоединением заменяемого блока 20 к стационарной электросети ЧЕРЕЗ зарядное устройство. Блок крепления и ношения 21 состоит в общем случае из, по меньшей мере, одного устройства для присоединения к нему основного блока и по меньшей мере одного устройства для переноски блока.
В предпочтительном варианте исполнения блок крепления и ношения 21 состоит из лямок для переноски 22, соединенных с пластиной 26, которая при использовании системы прилегает к спине оператора и на которой, с другой стороны, размещается основной блок 19 (в который, соответственно, помещается заменяемый блок 20).
Второй вариант выполнения предусматривает наличие дополнительных элементов, размещаемых на пластине 26 - охватывающих дуг 27. Данные дуги, преимущественно П-образной формы, охватывающие соединенные друг с другом блоки 19 и 20, предназначены для повышенной защиты мобильной системы от механических воздействий.
В обоих вариантах исполнения материалом лямок 22 может быть ткань, кожа, пластичные материалы или их комбинации; пластина 26 может быть выполнена как из металлов, так и пластичных материалов, также из их комбинации. Используемые во втором варианте исполнения охватывающие дуги 27 предпочтительнее, для большей абсорбции возможных механических воздействий, выполнять из ударопрочного пластика, однако возможно применение металлов или комбинации металлов и пластика.
В собранное состояние мобильная носимая система энергообеспечения приводится за счет соединения (порядок которого непринципиален) блока крепления и ношения 21 с основным блоком 19, в который уже может быть установлен заменяемый блок 20. Блок крепления и ношения 21 может быть соединен с основным блоком 19 различными способами соединения, например, с помощью винтового крепления.
Заменяемый блок 20 и основной блок 19 могут соединяться между собой различными известными способами, как за счет разъединяемых крепежных элементов, так и за счет системы зацепов и выступов, как например, показано на фигуре 4, где заменяемый блок 20 вставляется по боковым направляющим в основной блок 19, и удерживается в нем за счет наличия удерживающих зацепов 24, позиционирующего выступа 25 и запирающей подвижной защелки 25.
Предлагаемая конструкция полностью обеспечивает указанный вьтттте технический результат, позволяя подключать к системе различные электрические устройства и обеспечивать за счет системы их длительную автономную работу; работа подключаемых устройств возможна и при низких, менее 0 °С, температур; система имеет достаточную для осуществления работ мобильность и независимость от стационарных сетей электропитания; система легко может быть перемещена одним человеком; в случае окончания заряда имеется возможность быстрой и простой замены аккумуляторной батареи.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Мобильная носимая система энергообеспечения, содержащая основной блок, заменяемый блок и блок крепления и ношения, при этом основной блок содержит встроенные в корпус преобразователь, управляющий модуль, по меньшей мере одну розетку для подключения нагрузки, кнопку включения, датчики температуры и разъем соединения с заменяемым блоком; заменяемый блок содержит аккумуляторную батарею, состоящую из аккумуляторных ячеек, модуль балансировки аккумуляторных ячеек, модуль определения состояния зарядки батарей, систему теплоизоляции и подогрева аккумуляторного блока, дисплей уровня заряда аккумуляторных ячеек; датчики температуры и разъем соединения с основным блоком/разъем для зарядки блока; при этом заменяемый блок выполнен с возможностью его отсоединения; блок крепления и ношения, содержащий по меньшей мере одно устройство для присоединения к нему основного блока и по меньшей мере одно устройство для переноски блока.
2. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что управляющий модуль организован в виде микроконтроллера, соединенного с кнопкой включения, с возможностью подключения аккумуляторных ячеек.
3. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что управляющий модуль имеет встроенные датчики температуры для снятия показаний температуры в блоках.
4. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что управляющий модуль выполнен с возможностью измерения напряжения и тока выхода преобразователя.
5. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что управляющий модуль содержит блок памяти и записи в него данных.
6. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что разъем соединения основного блока с заменяемым блоком выполнен с возможностью электрического соединения с разъемом соединения заменяемого блока с основным блоком основного блока.
7. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что количество плат составляет от 6 до 10, на каждой из которых размещено от 6 до 18 аккумуляторных ячеек.
8. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что аккумуляторные ячейки выполнены в виде аккумуляторных батарей типа LI- Ion.
9. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что каждая плата, вместе с размещенной на ней аккумуляторной ячейкой, помещена в теплоизоляционный материал толщиной от 0.5 до 3 мм, и содержит электрические нагреватели, расположенные преимущественно равномерно по всему периметру платы.
10. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что блок крепления и ношения состоит из лямок для переноски, соединенных с пластиной, на которой, с другой стороны, размещается основной блок.
11. Мобильная носимая система энергообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что пластина дополнительно содержит охватывающие дуги.
PCT/IB2021/052114 2020-03-16 2021-03-15 Мобильная носимая система энергообеспечения WO2021186314A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110846 2020-03-16
RU2020110846 2020-03-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021186314A1 true WO2021186314A1 (ru) 2021-09-23

Family

ID=77770857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2021/052114 WO2021186314A1 (ru) 2020-03-16 2021-03-15 Мобильная носимая система энергообеспечения

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021186314A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011099348A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 Makita Corporation Power supply interface for electric tool powered by a plurality of battery packs
RU131631U1 (ru) * 2013-04-22 2013-08-27 Михаил Евгеньевич Конюшенков Огнетушитель ранцевый моторизованный
RU2015136063A (ru) * 2015-08-25 2017-03-03 Владимир Викторович Степанов Ручная машина с аккумуляторным питанием
WO2018133657A1 (zh) * 2017-01-17 2018-07-26 南京德朔实业有限公司 可穿戴的电池包
CN110571379A (zh) * 2019-09-03 2019-12-13 四川四美科技有限公司 低温自加热高温散热锂电池及控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011099348A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 Makita Corporation Power supply interface for electric tool powered by a plurality of battery packs
RU131631U1 (ru) * 2013-04-22 2013-08-27 Михаил Евгеньевич Конюшенков Огнетушитель ранцевый моторизованный
RU2015136063A (ru) * 2015-08-25 2017-03-03 Владимир Викторович Степанов Ручная машина с аккумуляторным питанием
WO2018133657A1 (zh) * 2017-01-17 2018-07-26 南京德朔实业有限公司 可穿戴的电池包
CN110571379A (zh) * 2019-09-03 2019-12-13 四川四美科技有限公司 低温自加热高温散热锂电池及控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104411463B (zh) 背包型电源
US11477853B2 (en) Electrically heated garment
US9099892B2 (en) Portable power systems
US5929597A (en) Portable electrical power system to supply direct current voltage
US5525888A (en) Battery charger, battery case, and electronic equipment
EP3651308B1 (en) Power supply device and power supply control method
US20080231225A1 (en) Power supply device capable of collecting solar power, and clothing assembly having the same
US9653933B2 (en) Portable automotive battery jumper pack with detachable backup battery
CN211907879U (zh) 电池连接器及电气系统
US20150271873A1 (en) Electrically heated garment
EP1337025A2 (en) Battery charger with standby mode
US20150194647A1 (en) Backpack-Type Power Supply
ES2944712T3 (es) Dispositivo de transporte con acumulador de energía y transformador eléctrico
RU2012138951A (ru) Интерфейс источника питания для электрического инструмента, питаемого множеством батарейных источников питания, и адаптер
AU2013284827A1 (en) Backpack-type power supply
AU2006202103A1 (en) A device for electrical power supply to a power tool
US20110181243A1 (en) Battery charger for a battery pack housing rechargeable batteries
GB2362519A (en) Individual charging of cells in a rechargeable battery
US20040264181A1 (en) Portable stroboscope with removable power pack
WO2014003607A1 (ru) Батарея электрических накопителей энергии с распределенной аналитической системой управления
US7268518B1 (en) Battery charger and emergency power supply assembly
WO2021186314A1 (ru) Мобильная носимая система энергообеспечения
RU121970U1 (ru) Батарея электрических накопителей энергии с распределенной аналитической системой управления
KR20120042080A (ko) 휴대용 전자기기의 충전을 위한 태양전지패널이 구비된 가방
KR101826836B1 (ko) 휴대용 멀티보조전원장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21771246

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21771246

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 14/02/2023)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21771246

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1