СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ТЕПЛОВОГО РАЗГОНА НИКЕЛЬ-КАДМИЕВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ НА БОРТУ ВОЗДУШНОГО СУДНА ПО ТЕМПЕРАТУРЕ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 2019 года по МПК B64D45/00 H02H7/18 H01M10/44 

Изобретение относится к области обеспечения безопасности полетов и предназначено для автоматического предотвращения теплового разгона никель-кадмиевой аккумуляторной батареи на борту воздушного судна по температуре аккумуляторной батареи.

Известен наиболее близкий к заявляемому изобретению способ предотвращения теплового разгона никель-кадмиевой аккумуляторной батареи во время эксплуатации в режиме подзаряда на борту воздушного судна, основанный на измерении температуры аккумуляторной батареи (см. «Руководство по технической эксплуатации вертолета МИ-28Н. Книга шестая. Раздел 294.000.00.». Стр. 2., «Руководство по летной эксплуатации вертолета Ми-28Н. Книга вторая»., Издание второе). Для контроля технического состояния никель-кадмиевой аккумуляторной батареи 20НКБН-40 вертолета Ми-28Н, в ней установлены два термодатчика ТД-70-2 на межэлементных соединениях между 8, 9, и 18, 19 аккумуляторами. Сигнал от термодатчиков поступает в систему сигнализации. Термодатчики формируют сигнал о критическом состоянии батареи (перегрев) при повышении температуры межэлементных соединений до плюс 60-70°С путем замыкания электрической цепи. Если произошел перегрев батареи, то летчик вручную отключает батарею от источника подзаряда.

Данный способ позволяет:

- выявить начало развития теплового разгона аккумуляторной батареи на борту воздушного судна;

- оповестить экипаж о неисправности аккумуляторной батареи посредством визуальной информации.

Данному способу присущи следующие недостатки:

- не исключает человеческий фактор в предотвращении развития теплового разгона (в условиях сложной воздушной обстановки визуальная информация может быть не замечена);

- не обеспечена автоматизация процесса отключения неисправной батареи от источника заряда и предотвращения развития опасных последствий теплового разгона.

- не фиксируется информация бортовым устройством регистрации о значении температуры аккумуляторной батареи для проведения оперативного контроля и своевременного выявления предрасположенности батареи к тепловому разгону.

В условиях большой загрузки экипажа необходимы дополнительные средства контроля температуры аккумуляторных батарей. Для обеспечения условий безопасности полета необходимо устанавливать устройства постоянного контроля состояния аккумуляторных батарей и оповещения экипажа о начале процесса теплового разгона аккумуляторной батареи и отключения ее от источника заряда. Также необходимо предусматривать способ регистрации процесса теплового разгона аккумуляторной батареи бортовыми средствами регистрации полетной информации.

Технической задачей изобретения является мониторинг состояния аккумуляторной батареи, своевременное автоматическое обнаружение и предотвращение теплового разгона никель-кадмиевой аккумуляторной батареи на борту воздушного судна в полете, что обеспечит исключение человеческого фактора и повысит безопасность полетов.

Технический результат достигается тем, что в известном способе предотвращения теплового разгона, основанном на измерении значения температуры аккумуляторной батареи, сравнении его с заданным значением критической температуры, при котором возможно возникновение теплового разгона и если выполняется условие Т_аб≥Т_{аб кp} где Т_аб - текущее значение температуры аккумуляторной батареи T_{aб кр} - критическое значение температуры аккумуляторной батареи, то формируют команду отключение аккумуляторной батареи от источника заряда, дополнительно производят запись текущего значения температуры аккумуляторной батареи в бортовое устройство регистрации для анализа технического состояния аккумуляторной батареи и, при превышении температуры аккумуляторной батареи критического значения, автоматически отключают аккумуляторную батарею от источника заряда, оповещают экипаж воздушного судна, выдают сигнал «Тепловой разгон» в бортовое устройство регистрации.

Сущность изобретения заключается в проведении постоянного мониторинга температуры аккумуляторной батареи с записью в бортовое устройство регистрации для анализа технического состояния аккумуляторной батареи и, при превышении температуры аккумуляторной батареи критического значения, автоматическом отключении аккумуляторной батареи, оповещении экипажа воздушного судна, выдаче сигнала «Тепловой разгон» в бортовое устройство регистрации.

В соответствии с требованиями Авиационных Правил АП-25 «Нормы летной годности самолетов транспортной категории», каждая никель-кадмиевая аккумуляторная батарея, предназначенная для запуска двигателя или вспомогательной силовой установки, должна иметь средства, предотвращающие любое опасное воздействие на конструкцию или системы, которое может быть вызвано максимальным тепловыделением при коротком замыкании аккумуляторной батареи или ее отдельных аккумуляторов.

Зарядный ток и напряжение заряда аккумуляторной батареи связаны соотношением:

где I_З(АБ) - зарядный ток; U_З(AБ) - напряжение заряда аккумуляторной батареи; Е_АБ - ЭДС аккумулятора; r_вн - внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи; r_пр - сопротивление проводов.

Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи r_вн зависит от сопротивления электродов и сопротивления электролита аккумуляторной батареи. Сопротивление аккумуляторной батареи зависит от температуры.

где: r_эл - сопротивление электролита аккумуляторной батареи; r_Cd - сопротивление кадмиевого электрода, r_Ni - сопротивление никелевого электрода.

При увеличении температуры электролита его сопротивление уменьшается r_эл=f(Т_эл), соответственно уменьшается внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи и увеличивается зарядный ток I_З(АБ).

Повышенная температура аккумуляторной батареи при эксплуатации может привести к разрушению сепарационных материалов, структурному изменению активных масс электродов, снижению уровня электролита аккумуляторной батареи, прогоранию сепаратора и возникновению внутриэлементного замыкания в отдельном аккумуляторе. Наличие в батарее аккумулятора с внутриэлементным коротким замыканием ведет к уменьшению внутреннего сопротивления r_вн аккумуляторной батареи и как следствие к увеличению тока заряда батареи. I_З(АБ), что при эксплуатации неизбежно приведет к явлению «теплового разгона».

Поэтому увеличение температуры аккумуляторной батареи аккумуляторной батареи работающей в буфере с генератором постоянного тока является критерием позволяющим определить начало теплового разгона.

Способ обнаружения и предотвращения теплового разгона никель-кадмиевой аккумуляторной батареи, с использованием в качестве критерия начала развития теплового разгона температуру аккумуляторной батареи может быть реализован, например, с помощью современных полупроводниковых, или пьезорезонансных датчиков температуры с применением микроконтроллера, алгоритм работы устройства с использованием предлагаемого способа, показан на фигуре 1.

Алгоритм предупреждения о начале развития теплового разгона по температуре аккумуляторной батареи представляется в виде последовательного выполнения следующих действий:

1. Ввод данных о значениях текущих значений температуры аккумуляторной батареи Т_аб, критическом значении температуры аккумуляторной батареи Т_{аб кр}.

2. Регистрация текущего значения температуры аккумуляторной батареи Т_аб бортовым устройством регистрации.

3. Сравнения значения текущего значения температуры аккумуляторной батареи Т_аб с критическим значением температуры аккумуляторной батареи Т_{аб кр}.

4. При выполнении условия Т_аб < Т_{аб кр} - система энергоснабжения постоянным током работает в нормальном режиме.

5. При выполнении условия Т_аб ≥ Т_аб - начало развития теплового разгона.

6. По команде «Тепловой разгон» выполняется:

- автоматическое отключение аккумуляторной батареи от источника заряда;

- визуальное информирование и выдача речевого сообщения летчику о тепловом разгоне аккумуляторной батареи и ее отключении от бортовой сети;

- регистрация события «Тепловой разгон» бортовым устройством регистрации параметров полета.

Предлагаемый способ автоматического предотвращения теплового разгона никель-кадмиевой аккумуляторной батареи на борту воздушного судна по температуре аккумуляторной батареи, является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ автоматического обнаружения и предотвращения теплового разгона никель-кадмиевых аккумуляторных батарей по температуре аккумуляторной батареи с регистрацией параметров температуры бортовым устройством регистрации параметров полета.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку известные технические решения не исключают влияния человеческого фактора в процессе выявления и предотвращения развития теплового разгона, не обеспечивают автоматизацию этого процесса, не обеспечивают регистрацию температуры аккумуляторной батареи бортовыми устройствами регистрации параметров полета.

Таким образом, предложенный способ позволяет автоматически отключить неисправную аккумуляторную батарею от бортовой сети, исключить вероятность ошибочных действий экипажа, предупредить экипаж о возникновении особого случая в полете, подать сигнал в бортовое устройство регистрации, что позволит при анализе материалов объективного контроля своевременно выявить склонность аккумуляторной батареи к тепловому разгону.

Изобретение относится к способу автоматического предотвращения теплового разгона никель-кадмиевой аккумуляторной батареи на борту воздушного судна. Для этого измеряют значение температуры аккумуляторной батареи, записывают его в бортовое устройство регистрации, сравнивают его с заданным значением критической температуры, при превышении формируют команду на отключение аккумуляторной батареи от источника заряда, формируют предупредительный сигнал и оповещают экипаж воздушного судна. Обеспечивается мониторинг состояния аккумуляторной батареи для повышения безопасности полетов. 1 ил.

Способ автоматического предотвращения теплового разгона никель-кадмиевой аккумуляторной батареи на борту воздушного судна по температуре аккумуляторной батареи, основанный на измерении значения температуры аккумуляторной батареи, сравнении его с заданным значением критической температуры, при котором возможно возникновение теплового разгона, и если выполняется условие Т_аб≥Т_{аб кр}, где Т_аб - текущее значение температуры аккумуляторной батареи, Т_{аб кр} - критическое значение температуры аккумуляторной батареи, то формируют команду отключение аккумуляторной батареи от источника заряда, отличающийся тем, что производят запись текущего значения температуры аккумуляторной батареи в бортовое устройство регистрации для анализа технического состояния аккумуляторной батареи и при превышении температуры аккумуляторной батареи критического значения автоматически отключают аккумуляторную батарею от источника заряда, оповещают экипаж воздушного судна, выдают сигнал «Тепловой разгон» в бортовое устройство регистрации.