Способ выравнивания емкостей серебряно-КАдМиЕВыХ АККуМуляТОРОВ Советский патент 1981 года по МПК H01M10/42 

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при эксплуатации аккумуляторных батарей, состоящих из последовательно соединенных серебряно-кадмиевых аккумуляторов.

В современных автономных системах электропитания, содержащих батарею серебряно-кадмиевых аккумуляторов, периодически чередукяциеся заряд и разряд (режим циклирования) вызывает расхождение по емкости отдельных аккумуляторов. При этом герметичные серебряно-кадмиевые батареи за 1,5-2 года эксплуатации в составе автономной системы электропитания теряют до 40-50% своей первоначальной емкости.

Известен способ эксплуатации герметичной аккумуляторной батареи 1 J, а также способ поэлементного доразряда аккумуляторных батарей , которые позволяют использовать поэлементный доразряд с целью выравнивания емкостей непосредственно в процессе функционирования автономной системы электропитания .

Недостатком данного способа является то, что ни время проведения операции выравнивания к батарее нельзя подключать дополнительную нагрузку, так как это вызывает образование дополнительного контура разряда и, следовательно, йереполюсовку отдельных аккумуляторов и выход их из строя. Поэтому необходимым условием для осуществления выравнивания емкостей указанным способом является перерыв в работе аккумуляторной батареи на 6-10 ч, В течение которого батарея полностью разряжается, а затем вновь заряжается. Для ряда автономных систем электропитания функциональная готовность аккумуляторной батареи является необходимой, а при остаточной емкости, равной нулю, такое условие невыполнимо .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу яв.ляется способ, сущность которого заключается в. совмещении процесса выра нивания с зарядом, а возможность основывается на увеличении крутизны за рядной характеристики в области макси мальной емкости, что позволяет индивидуально регулировать зарядный ток отдельных аккумуляторов в зависимости от напряжений на них 3j. Однако увеличение крутизны зарядной характеристики в области максимальной емкости на величину, достаточ ную для работы устройства, имеет мес то лишь, при t -1-20°С и с увеличение температуры уменьшается, что приводи |К снижению точности. Температура аккумуляторной батареи может достигать , причем разные аккумуляторы в батарее могут иметь и различную температуру, а при.этом напряжение на аккумуляторе не определяет однозначно его емкость. Целью изобретения является уменьшение энергозатрат и времени проведе ния процесса при одновременном повышении точности выравнивания по емкос ти серебряно-кадмиевых аккумуляторов соединенных в, батарею последовательн Это достигается тем, что согласно предложенному способу перед разрядом аккумуляторы заряжают до появления скачка напряжения на одном из них, после чего снижают ток заряда до величины, меньшей действующего значения тока, протекающего по разрядной цепи и при выравнивании напряжений на всех аккумуляторах заряд батареи продолжают в режиме, обеспечивающем наибольшую эффективно сообщаемую батарее энергоемкость. На чертеже приведены зарядные ха.рактеристики серебряно-кадмиевых аккумуляторов, где ДС - расхождение по емкости между максимально и минимально заряженными аккумуляторами в батарее; мaкdимaльнaя емкость ак кзтулятора; С , ЛС - эффективно сообщаемая батарее емкость; С - емкость, сообщаемая аккумулятору до появления скачка напряжения, причем ctconst. Применение предлагаемого способа основывается на том, что зарядная характеристика серебряно-кадмиевого аккумулятора имеет характерный скачок напряжения, причем указанный скачок имеет место во всем диапазоне темпера тур. Влияние температуры на относительное положение его на характеристике Л(см. чертеж) не сзщественно, что позволяет осуществлять выравнивание по емкости аккумуляторов в батарее с достаточной точностью при различии температур отдельных аккумуляторов до . Сущность способа заключается в том, что заряд аккумуляторов, имекяцих большую емкость, прекращается до тех пор, пока остальные не зарядятся до такой же емкости. Пример 1. Проводят выравнивание емкостей аккумуляторов в батарее 26СК-1 5. Для этого после приведения батареи в рабочее состояние согласно инструкции по эксплуатации с четырех произвольно выбранных аккумуляторов снимают индивидуальным разрядом емкости соответственно 1, 2, 3 и 4 А для Ш4итации явления расхождения. Затем производят заряд до срабатывания атчика давления и разряд с регистрацией отдаваемой емкости. Для прлуче-г ния сравнительных данных производят следующий заряд батареи предлагаемым способом и повторный разряд с регистрацией ёмкости. Изменение параметров зарядного тока осуществляют в зависимости от параметров дозарядных цепей устройства, состоящих из последовательно соединенных дозарядных резисторов и транзисторных ключей. При этом, с учетом разбросов падений напряжений на транзисторных ключах и сопротивлений линии, получают: Uqr - и (С. Maitc. Щ e.rnAv 2 3|ЧН« Ud -UK..f4MH 2( .2 где Х-. - минимальное действующее значение доразрядного тока (тока, протекающего по шунтирующей ветви); напряжение на аккумуляторе до появления скачка напряжения;UK - максимальное падение напряжения на транзисторном ключе; U|«- миннмальное падение напряжения на транзисторном ключе; ,,(Й.максимальное сопротивление кабельной линии; минимальное сопротивление кабельной линии; сопротивление балла стного д разрядного резистора. 1.25-0,12 2,56 А; амин 2(0,1+0,12) 1,25-0,08 2,93 А WCIM: 2(0,) Как следует из приведенного приме ра, в реальном устройстве величина тока, . протекающего по разрядным цепям, различна, поэтому при проведени операции выравнивания величина заряд ного тока должна быть выданном случа меньше 2,56 А, однако еще большее сн жение зарядного тока приведет к увеличению времени процесса выравнивания, поэтому зарядный ток следует вы бирать из условий минимального напря жения аккумулятора до появления скач ка, что соответствует температуре с запасом на нестабильность ре гулировки тока зарядным устройством 1 1,22-0,12 2,5 А; 2(0,1+0,127 3,, 2,0-2,2 А Замим Данные операций приведены в табли це. I Параметры, А г Операции Стк4 С I ДСглдЦ Индивидуальный разряд Контрольный разряд с регистрацией 12,5 4 емкости

Заряд предлагаемым способом16,1 Контрольный разряд с регистрацией ем15,2 костиПримечание. При осуществлении операций срабатывает датчик давления.

Источники информации,

40 принятые во внимание при экспертизе 5 96 Использование предлагаемого способа выравнивания емкостей серебрянокадмиевых аккумуляторов по сравнению с известными способами имеет следую--. щие преимущества: процесс выравнивания совмещен с зарядом батареи; батарея функционально готова к работе на нагрузку; выравнивание емкостей аккумуляторов в батарее можно осуществить за .один цикл заряда, что позволяет уменьшить энергозатраты и время, необходимые для операции выравнивания. Формула изобретения Способ выравнивания емкостей серебряно-кадмиевых аккумуляторов, соединенных в батарею последовательно, путем разряда аккумуляторов на параллельно подключенные им разрядные цепи, отличающийся тем, что. с целью уменьшения энергозатрат и времени проведения процесса, перед разрядом аккумуляторы заряжают до появления скачка напряжения на одном из них, после чего их подключают к разрядным цепям и одновременно снижают ток заряда до величины, меньшей действующего значения тока разрядной цепи, и при выравнивании напряжений на всех аккумуляторах заряд батареи продолжают в режиме, обеспечивающем наибольшую эффективно сообщаемую батарее энергоемкость. 1.Авторское свидетельство СССР № 267718, кл. Н 01 М 10/42, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 632018, кл. Н 01 М 10/42, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2566385, кл. Н 01 М 10/48, 1978.

CfA.r