СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H01M10/54 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам, преобразующим химическую энергию в электрическую, и может найти применение при восстановлении никель-кадмиевых аккумуляторов, входящих в батареи, предназначенные для питания радиостанций, радиотелефонов и т.п. устройств.

Известен способ восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, входящих в батарею, при котором осуществляют предварительный разряд каждого аккумулятора через резистор до 0 В с последующим его зарядом с помощью зарядно-разрядного устройства, работающего на частоте 20 кГц, постоянным по амплитуде током до максимального уровня заряженности, предусмотренного техническими характеристиками [Л.1].

Известно также устройство для восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, входящих в батарею, реализующее указанный способ, содержащее зарядно-разрядный блок, подключенный к батарее и предназначенный для заряда от солнечной батареи, блок питания и разряда на полезную нагрузку и блок управления, подключающий резисторы к каждому аккумулятору для поэлементного разряда до нулевого значения напряжения [Л.1].

Однако описанные в [Л.1] способ восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов и устройство для его осуществления характеризуются сложностью процесса, заключающегося в последовательном восстановлении каждого аккумулятора, входящего в батарею; кроме того, устройство, реализующее указанный способ, имеет сложную конструкцию, а в ряде случаев, в связи с отсутствием возможности разборки батареи, реализация указанного способа невозможна.

Изобретением решается задача создания способа восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов и устройства для его реализации, характеризующихся простотой процесса восстановления и устройства, его реализующего, а также их эксплуатационной надежностью.

Для решения поставленной задачи в способе восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, входящих в батарею, при котором осуществляют предварительный разряд батареи аккумуляторов до 0÷-0,5 В с последующим зарядом его до максимального значения, предусмотренного техническими характеристиками, предложено, согласно настоящему изобретению, перед разрядом и зарядом аккумуляторной батареи осуществлять измерение напряжения батареи и сравнение его с заданным значением, при этом в случае отсутствия в батарее короткозамкнутых элементов осуществляют, по крайней мере, один восстановительный цикл, состоящий в разряде и заряде батареи с помощью постоянного по амплитуде переменного тока с частотой 20 кГц÷80 Гц пилообразной формы, несимметричным относительно 0 В, с отношением среднего значения зарядного тока к среднему значению разрядного тока в режиме заряда как (20÷4):1 и в режиме заряда как 1:(20÷4), и превышении амплитудой переднего фронта импульса в 4÷5 раз среднего значения зарядного тока; а в случае наличия в батарее короткозамкнутых элементов перед восстановительным циклом предварительно осуществляют режим заряда номинальным током, затем осуществляют несколько подключений к аккумуляторной батарее конденсатора емкостью от 10000 мкФ, заряженного до напряжения 25÷60 В, с последующим зарядом аккумуляторной батареи до номинального значения выравнивающим током в 4-10 раз меньшим номинального, после чего восстановительный цикл, состоящий в разряде и заряде батареи, повторяют.

Для решения поставленной задачи в устройстве для восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, входящих в батарею, содержащем блок питания, зарядно-разрядный блок, подключенный к батарее, предложено. согласно настоящему изобретению, зарядно-разрядный блок снабдить задающим генератором, генератором тока, предназначенным для заряда и разряда аккумуляторной батареи, а также блоком управления и индикации, при этом задающий генератор соединен посредством цепей управления с блоком управления и индикации, а выход задающего генератора подключен ко входу генератора тока, выход которого подключен к аккумуляторной батарее, соединенной также с блоком управления и индикации, при этом введенный конденсаторный блок снабжен переключателем, обеспечивающим его отключение от напряжения 25÷60 В и подключение к аккумуляторной батарее.

Изобретение поясняется на примере выполнения чертежами, на котором фиг.1 представляет собой схематичное изображение заявляемого устройства, реализующего заявляемый способ, фиг.2 представляет собой зависимость U(t) - форму переменного напряжения, вырабатываемого задающим генератором, фиг.3 - зависимость U(t) в режиме заряда, а фиг. 4 - зависимость U(t) в режиме разряда.

Устройство содержит блок питания 1.

Зарядно-разрядный блок содержит задающий генератор 2, генератор тока 3, блок управления и индикации 4.

Задающий генератор 2 состоит из генератора пилообразного напряжения 5, управляемого блоком управления и индикации 4, выход генератора пилообразного напряжения 5 подключен к дифференцирующему делителю-коммутатору 6, также управляемому блоком управления и индикации 4. Выход задающего генератора 2 подключен ко входу генератора тока 3. Выход генератора тока 3 подключен к аккумуляторной батарее 7, соединенной с блоком управления и индикации 4.

Конденсаторный блок 8 имеет переключатель 9, обеспечивающий отключение этого блока от напряжения 25÷60 В и подключение его к аккумуляторной батарее 7.

Задающий генератор 2 предназначен для генерирования последовательности импульсов специальной формы и содержит генератор пилообразного напряжения 5 и дифференцирующий делитель-коммутатор 6. Напряжение, вырабатываемое задающим генератором, имеет пилообразную форму [см. фиг.2].

Блок управления и индикации 4 предназначен для индикации завершения режимов работы и состояния заряженности аккумуляторной батареи 7, а также для управления режимами работы устройства. Для задания режима заряда или разряда, как показано на фиг.3 и 4, блок управления и индикации 4 подключен к генератору пилообразного напряжения 5. Для включения или выключения заряда/разряда блок управления и индикации 4 подключен к дифференцирующему делителю-коммутатору 6. Для выработки команд управления блок управления и индикации 4 подключен к аккумуляторной батарее, содержит переключатели режимов [на чертеже не показаны] и переключатели вида аккумуляторной батареи по количеству элементов [на чертеже не показаны].

Генератор тока 3 представляет собой источник тока, управляемый напряжением, и предназначен для обеспечения постоянства величины зарядного/разрядного тока и позволяет устанавливать необходимую величину тока переключателем [на фиг.1 не показан].

Переключатель 9 обеспечивает отключение блока конденсаторов 8, имеющего емкость 10000 мкФ, предварительно заряженного до напряжения 25÷60 В, от блока питания 1 и подключения его к аккумуляторной батарее 7.

Устройство работает следующим образом.

Перед восстановительными циклами осуществляют предварительный заряд аккумуляторной батареи 7 и производят измерение напряжения на аккумуляторной батарее, сравнивают его с типовыми для данной аккумуляторной батареи, после этого делают заключение о наличии или отсутствии "короткозамкнутых" элементов.

В случае отсутствия "короткозамкнутых" элементов восстановительный цикл производят следующим образом: создают разряд переменным током частотой 20 кГц÷80 Гц вышеприведенной формы, номинальной величины до напряжения 0÷-0,5 В и заряд до напряжения полного заряда переменным током частотой 20 кГц÷80 Гц. Для восстановления производится не менее 1÷3 циклов разряд-заряд.

При наличии "короткозамкнутых" элементов включают режим заряда номинальным током и производят несколько (до восстановления) подключений блока конденсаторов 8 к аккумуляторной батарее 7 и после восстановления неисправных элементов включают режим заряда выравнивающим током в 4÷10 раз меньше номинального, после полного заряда осуществляют восстановительные циклы, каждый из которых состоит в разряде и последовательном заряде, а в конце последнего цикла переходят на выравнивающий ток.

В соответствии с заявляемым решением в ОАО "Свердловэнерго" разработана техническая документация устройства для восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, а также технологический процесс, реализующий заявляемый способ.

Способ, а также устройство, его реализующее, прошли промышленные испытания, результаты которых подтвердили их работоспособность и широкие возможности практического применения в будущем.

Литература
1. Журнал "Промышленность России", 9, 1999 г., с.18-20.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, преобразующим химическую энергию в электрическую. Техническим результатом является упрощение процесса восстановления и повышение эксплуатационной надежности. В способе восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, входящих в батарею, осуществляют предварительный разряд батареи аккумуляторов до 0-0,5 В с последующим зарядом его до максимального значения, предусмотренного техническими характеристиками, перед разрядом и зарядом аккумуляторной батареи осуществляют заряд и измерение напряжения батареи, сравнение его с заданным значением, при этом в случае отсутствия в батарее короткозамкнутых элементов осуществляют, по крайней мере, один цикл разряда и заряда батареи с помощью переменного тока номинальной величины с частотой 20 кГц - 80 Гц, зависимость которого от времени носит пилообразный характер, представляющий собой несимметричную относительно 0 В зависимость с соотношением зарядной части к разрядной в режиме заряда как (20-4):1 и в режиме разряда как 1: (20-4), и превышении амплитудой импульса переднего фронта в 4-5 раз среднего значения зарядного тока, а в случае наличия в батарее короткозамкнутых элементов перед зарядом батареи предварительно осуществляют процесс многократного ударного воздействия на батарею при помощи конденсатора емкостью от 10000 мкФ, заряженного до напряжения 25-60 В, с последующим зарядом аккумуляторной батареи до номинального значения, после чего цикл разряда и заряда батареи осуществляют аналогично описанному выше, повторяя дозаряд выравнивающим током. Устройство для восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, входящих в батарею, содержит блок питания, зарядно-разрядный блок, подключенный к батарее, зарядно-разрядный блок снабжен задающим генератором, генератором тока, предназначенным для заряда и разряда аккумуляторной батареи, а также блоком управления и индикации, при этом задающий генератор соединен посредством цепей управления с блоком управления и индикации, а выход задающего генератора подключен ко входу генератора тока, выход которого подключен к аккумуляторной батарее, соединенной также с блоком управления и индикации, при этом введенный конденсаторный блок снабжен переключателем, обеспечивающим его отключение от напряжения 25-60 В и подключение к аккумуляторной батарее. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, входящих в батарею, при котором осуществляют предварительный разряд батареи аккумуляторов от 0-0,5 В с последующим зарядом его до максимального значения, предусмотренного техническими характеристиками, отличающийся тем, что перед разрядом и зарядом аккумуляторной батареи осуществляют заряд и измерение напряжения батареи и сравнение его с заданным значением, при этом в случае отсутствия в батарее короткозамкнутых элементов осуществляют, по крайней мере, один восстановительный цикл, состоящий в разряде и заряде батареи с помощью постоянного по амплитуде переменного тока с частотой 20 кГц - 80 Гц пилообразной формы, несимметричным относительно 0 В, с отношением среднего значения зарядного тока к среднему значению разрядного тока в режиме заряда как (20-4): 1 и в режиме разряда как 1: (4-20), и превышении амплитудой переднего фронта импульса в 4-5 раз среднего значения зарядного тока, а в случае наличия в батарее короткозамкнутых элементов перед восстановительным циклом предварительно осуществляют режим заряда номинальным током, затем осуществляют несколько подключений к аккумуляторной батарее конденсатора емкостью от 10000 мкФ, заряженного до напряжения 25-60 В, с последующим зарядом аккумуляторной батареи до номинального значения выравнивающим током, в 4-10 раз меньшим номинального, после чего восстановительный цикл, состоящий в разряде и заряде батареи повторяют. 2. Устройство для восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов, входящих в батарею, содержащее блок питания, зарядно-разрядный блок, подключенный к батарее, отличающееся тем, что зарядно-разрядный блок содержит задающий генератор, генератор тока, предназначенный для заряда и разряда аккумуляторной батареи, а также блок управления и индикации, при этом задающий генератор соединен посредством цепей управления с блоком управления и индикации, а выход задающего генератора подключен ко входу генератора тока, выход которого подключен к аккумуляторной батарее, соединенной также с блоком управления и индикации, при этом введенный блок конденсаторов снабжен переключателем, обеспечивающим его отключение от напряжения 25-60 В и подключение к аккумуляторной батарее.