Способ определения степени заряженности стартерного никель-кадмиевого аккумулятора Советский патент 1985 года по МПК H01M10/42 

о--L

СС 00 00 О)

J-9

СО

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАРЯЖЕННОСТИ СТАРТЕРНОГО ВДКЕЛЬКАДМИЕВОГО АКУУМУЛЯТОРА, в процессе которого через аккумулятор пропускают переменный ток и измеряют его сопротивление , отличающийс я тем, что, с целью повьшения достоверности определения степени заряженности, вокруг корпуса исследуемого аккумулятора располагают измеритель- . ную обмотку, подключенную к йсточнику переменного тока, замеряют активное R и реактивное X сопротивления этой обмотки, по полученным данным определяют ее добротность d X/R и о степени заряженности исследуемого аккумулятора судят по величине, от- носительной разности Q-QjjlQjj этой добротности и экспериментального эталонного значения Q добротности, соответствующего полностью заряженнрму аккумулятору данной марки. § 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что частоту пропуска(Л емого через обмотку переменного тока выбирают в пределах 10 -10 Гц.

С

I /

J

.f Изобретение относится к области обслуживания и поддержания в рабочем состоянии электрических аккумуляторов, а именно к технике контроля заряженности стартерньк никель-кадмиевых аккумуляторов. Известен способ контроля аряженности электрических аккумуляторов, основанный на измерении падения напряжения на клеммах аккз мулятора при его разряде на эталонную нагрузку l 1 Однако, вследствие малой крутизны разрядных характеристик стартерных аккумуляторов этот способ имеет низкую точность и используется ТОЛЬ ко для грубой оценки степени их заряжешюсти. Известны также способы, при icoTo17ЫХ о заряженноети аккумулятора су-. дят по величинам активной и реактивной составляющих его полного внутрен него сопротивления. Наиболее близким к заявленному по техшшеской сущности является способ, заключающийся в том, что на клеммах аккумулятора замеряют на переменном токе емкость С и о степени заряженности судят по отношению где С. - экспериментальное эталонное значение емкости, соотйетст . вующее заведомо полностью заряженному аккумулятору да ной марки Г2. . Известньй способ имеет низкую дос товерность определения степени заряженности аккумуляторов. Это объясняе ся тем, что емкость, замеренная на клеммах аккумулятора, обусловлена не только зависящими от степени заряжен ности емкостью Сд двойного слоя и диффузионной емкостью С , но и адсорбционной псевдоемкостью СаЭс свя занной с наличием в электролите поверхностно-активных веществ и не зависящей от степени заряженности аккумуляторов . Кроме того, этот способ требует переключения аккумулятора из рабочей цепи в специальную измерительную цепь, что не позволяет применять его для непрерывного контроля заряженности и затрудняет его автоматизацию Целью изобретения является повыше ние достоверности определения степени заряженности стартерных никелькадмиевых аккзпмуляторов. Поставленная цель достигается тем, что при определении степени заряженности стартерньк никель-кадмиевых аккумуляторов путем пропускания через аккумулятор переменного тока и измерения его сопротивления, вокруг корпуса исследуемого аккумулятора располагают измерительную обмотку, подключенную к источнику переменного тока, измеряют активное R и реактивное X сопротивления этой обмотки,, по. полученным данным определяют ее добротность Q х/ft и о степени за- ряженности исследуемого аккумулятора Судят по величине относительной разности (, этой добротности и экспериментального эталонного значения S добротности, соответствующего заведомо полностью заряженному аккумулятору данной марки. При этом частоту пропускаемого Ч1грез обмотку переменного тока выбирают в пределах 10 -10 Гц. На фиг. -1 изображена схема onpe-i деления степени заряженности аккумулятора предлагаемым способом на фиг. 2 - эквивалентная схема аккумулятора и измерительной рбмотки на фиг. 3 - зависимость (3-G)( относительного изменения добротности измерительной катушки от степени заряженности (, никель-кадмиевого аккумулятора марки НКБН-25.. Предлагаемый способ осуществляют, следующим образом. Вокруг электродов 1 и 2 .(фиг. 1) заполненного электролитом 3 аккумулятора 4, соединенного с нагрузкой 5, располагают измерительную обмотку 6. Эта обмотка подключена к источнику 7 переменного тока с частотой f через измерительный прибор 8, с помощью которого замеряют ее активное 1 и реактивное X (Циндуктивность измерительной обмотки) сопротивления. Из-за наличия внутри измерительной обмотки 6 аккум шяторной среды в виде электродов 1 и 2 и электролита 3 активное сопротивление R и индуктивность L обмотки 6 приобретают значения, отличные от значений Rg L этих же параметров, измеренных в вакууме . Влияние аккумулятора 4 на параметры измерительной обмотки 6 эквивалентно влиянию некоторого индуктивио связанного с ней короткозам кнутого витка 9 (фиг. 2), активное сопротивление К и индуктивность ы которого учитывают эквивалентные электрическую проводимость ,, и магнитную проницаемость аккумуляторной среды. В результате электрохимических ре акций, происходящих при разряде ак-. кумулятора 4, изменяется структура и химический состав электродов 1 и 2 и электролита 3. Это приводит к из менению проводимости бд и магнитной проницаемости jUj, аккумуляторной среды, а следовательно, и активного . сопротивления R и индуктивности L, измерительной обмотки 6. В никель-кадмиевых аккумуляторах :магнитная проницаемость jU-, в процессе разряда изменяется незначительно, так как активные массы электродов 1 и 2 и электролита 3 являются слабомагнитньми веществами с магнитными проницаемостями, близкими к единице, а ферромагнитные основы электродов в реакциях не участвуют. При разряде аккумуляторов на по.дожительном..электроде 1 происходит р аЩия восстановления NjOOH ,Mi (ОН) а на отрицательном электроде 2 реакция окисления Cd (ОН)2. Продукты NjCOH), Се/Сон) этих реакций обладают значительно меньшей электрической проводимостью, чем исходные вещества NiOOH, Сd. Поэтому эквива Ьентная проводимость j при разряде уменьшается, что приводит к ослаблению влияния .аккумуляторной сред на параметры измерительной обмотки 6 В результате индуктивность U измерительной обмотки 6 увеличивается, а ее активное сопрот1гвление R уменьшается. Добротность 3 2JifU/l измерительной обмотки 6 при этом ВОЗ-. растает. Для обеспечения глубины проникновения электромагнитного поля в аккумуляторную среду, соизмеримой с геометрическими размерами аккумулятора, частоту источника 7 переменного тока вьгбирают не более Гц, П р и м е р,. Проводился непрерывный контроль заряженности 20 никель-кадмиевых акку.уляторов марки {нКБН-25. Предварительно полностью |заряженные аккумуляторы ( , 100%) разряжались током 10 А. На каждом из аккут 1уляторов располагалась измерительная обмотка из 200 витков. Ее добротность измерялась мостом тиля Е-7-4 через каждые 2 А-.«Ч отданного аккумулятором заряда. На основании полученных данных построена усредненная зависимость ((() относительного изменения добротности и измерительной обмотки от степени заряженности q, аккумулятора (фиг.З). Эталонное значение Q добротности, соответствующее полностью заряженному аккумулятору определялось для данной марки аккумулятора экспериментально. Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает на 40-60% более вьвЬокую достов ерность определения степени заряженности стартерных никель-кадмиевых аккумуляторов, позволяет осуществить непрерьшный контроль разряженности без отключения нагрузки от аккумуляторов, а так- же легко автоматизируется.

иг.2