Способ заряда аккумуляторной батареи

 

Использование: в промышленности и на транспорте в процессе эксплуатации и хранения батарей. Сущность изобретения: перед зарядом аккумуляторной батареи в режиме постоянного тока по времени проводят зарядноразрядный цикл с .сообщением емкости не менее 0,2 Сн, где Сн - номинальная емкость. .

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК . щ) H 01 М 10/42, 10/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4803153/07 (22) 15.01.90 (46) 07.04.92. Бюл. N 13 (72) В.В.Коротких и fl.Ï.Ïàðàìçèí (53) 62 1.355.163(088.8)

"(56} Авторское свидетельство СССР, lI 788432, кл. Н 07 М !0/44, 1965, Бухарою A.È. и др, Средства заI. ряда аккумуляторов и аккумуляторных: батарей. - М,: Энергоатомиздат, 1988..

Теньковцев В.В. и др. Основы теории и эксплуатации герметицных.ни-. кель-кадмиевых аккумуляторов. - Л.:

Энергоатомиздат, 1985, с. 48-61.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может .быть широко использовано при эксплуатации аккумуляторных батарей.

В промышленности, на транспорте и так далее применение .аккумуляторных батарей стремительно растет. поэтому важно рационально и экономично использовать аккумуляторные батареи путем оптимизации их эксплуатацион.ных режимов. Эксплуатация аккумуля торных батарей начинается, как правило, с их заряда.

Известны способы заряда аккумуляторных батарей. В этих способах ос новным требованием, предьявляемым к зарядному режиму, является ограничение перезаряда, например заряд определенной емкостью, зависящей от: тока заряда. Однако заряд постоянным током с ограничением длительности заряда требует полностью разря". женные аккумуляторы в батарее. В про" уивном случае длительность заряда

„„30„„172 297 А1

2 (54) СПОСОБ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ

БАТАРЕИ (57) Использование: в промышленности и на транспорте в процессе эксплуатации и хранения батарей. Сущность изобретения: перед зарядом аккумуляторной батареи в режиме постоянного тока по времени проводят зарядноразрядный цикл с ..сообщением емкости не менее. 0,2 С, где C ä - номиналь ная емкость. должна быть скорректирована. так, цтобы за время заряда аккумуляторной батарее было сообщен около 1203 емкости, снятой на предыдущем разряде, что в большинстве случаев трудно реализовать в связи с отсутствием в указанных способах точного метода определения степени заряженности аккумуляторов в батарее.

Недостатками известных способов являются; для гальваностатического заряда.

Существенная зависимость определения конца заряда от начального состояния ,аккумуляторов в батарее, обуславливающая либо избыточный перезаряд, либо недозаряд, который ведет в первом случае к выходу герметичного аккумулятора из строя, во втором слу,,чае - к потере эффективной емкости; для потенциометрического заряда.

Нестабильный уровень заряженности (колеблется в пределах 30-100ь), что

172529 приводит к недозарядам и снижению разрядной емкости; для потенциостатического заряда

Имеется проблема предотвращения пере5 заряда при включении на заряд батарей с произвольной степенью заряженности, так как в условиях реальной эксплуатации систематйчески фиксировать длительность заряда или ряда последовательных разрядов реализоватьь практически очень сложно, кроме того, здесь имеет место накапливающаяся погрешность; для барометрического заряда. Сниже-15 ние зарядной емкости при фиксированной уставке давления (специфично, особенно для никель-водородной электрохимической системы), вызываемое коррозией никелевой основы окисно- 20

1 никелевого электрода в процессе эксплуатации. Кроме того, в данном способе накладывают ограничения взаимоотношения скорости газовыделения и скорости газопоглощения, что требует только фиксированных значений тока заряда; для кулонометрического заряда.

Систематическое накапливание ошибки по емкости, обусловленной естествен ным саморазрядом аккумуляторов в батарее, причем, величина ошибки зависит от уровня заряженности, времени хранения температуры среды и прочих

35 технологических процедур.

Срабатывание уставки давления и корректировка счетчика ампер-часов проходят раньше достижения нужной степени заряженности, обусловленной воз" 40 . растанием остаточного давления водорода при длительной эксплуатации.

Указанные способы позволяют достоверно,.определить эффективную (распола-" гаемую) емкость аккумуляторной бата-- 45 реи. Эффективную зарядную емкость необходимо периодически оценивать (определять) в процессе эксплуатации аккумуляторных батарей.

Например, после. изготовления аккумуляторной батареи любой электро-. химической системы батарея поставля= ется для нужд народного хозяйства.

Ао поступлению к потребителю батарея подвергается входному контролю (контролю технического состояния). В про цессе которого с аккумуляторной батареей проводится контрольный цикл

7 4 (заряд-разряд с контролем зарядной и разрядной емкостей). При этом перерыв с момента изготовления батареи до выполнения входного контроля у потребителя может достигать двух месяцев, что соответствует требованиям

ГОСТа, определяющим процедуру входного контроля. Временные интервалы по хранению батареи между ее изготовлением и началом работ с ней у потребителя приводят к потери батарей (за счет саморазряда) части остаточной емкости. Количество потерянной емкости зависит прямо пропорционально от длительности хранения, температуры окружающей среды, типа электро-.химической системы и т.д. Эти факторы обуславливают необходимость компенсации потерянной емкости при хранении, так как без этого величина зарядной емкости на контрольном цикле ошибочная и ее значение существен-. но зависит от условий хранения.

Целью изобретения является повышение эфективности процесса заряда аккумуляторной батареи .

С аккумуляторной батареей предварительно проводят зарядно-разрядный цикл с сообщением емкости не менее

0,2 "С н, где С вЂ” номинальная .емкость аккумуляторной батареи, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является галь - ваностатический способ заряда. Прак тика эксплуатации аккумуляторных батарей различных элекурохимических систем показывает, что остаточная . (нерабочая) емкость составляет не бо лее,.204 номинальной емкости. В этой связи, например, полностью разряженной аккумуляторной батарее (ноль вольт на каждом аккумуляторе) необходимо сообщить около 1203 (без учета коэффициента перезаряда) ее номинальной емкости.

При эксплуатации аккумуляторной батареи ее циклирование осуществляется на неравномерную глубину и неритмйчно. Это приводит к неопреде" ленному состоянию аккумуляторной батареи по эффективной (рабочей) емкости в связи с отсутствием надежного способа текущего .определения степени заряженности. Кроме того, это усугубляется дополнительно саморазрядом при хранении батареи, включая потерю даже остаточной (нерабочей) 1725297 емкости. В этих условиях необходима достоверная оценка величины зарядной емкости °

Предлагаемый цикл заряда-разряда реализуется на батарее, находящейся

5 в неопределенном состоянии после.ее разряда до нижнего эксплуатационного уровня напряжения. Неопределенное состояние батареи характеризуется ве- 10 личиной остаточной емкости, которая зависит от уровня тока предшествующего разряда, длительности и условий хранения, типа электрохимической системы. 15

В предлагаемом режиме миницикла разряд батареи осуществляется до.нижнего эксплуатационного уровня напря- . жения, устанавливаемого индивидуально в зависимости от числа аккумулято- 20 ров, типа электрохимической системы, Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным заключается, например, .в отсутствии приведения батареи в полностью разряженное состоя-. ние, которое для своей реализации требует значительных временных и ма.териальных затрат с исключением на этот период от функционального назначения. Кроме того, по предлагаемому способу как заряд, так и разряд осуществляются в условиях эксплуатации номинальным током 0,1 С, что позволяет восстановить остаточную емкость o номинального уровня, достоверно определить величину эффективной за рядной емкости, судить о степени де- .

:градации емкостной характеристики, :благодаря чему обеспечивается эффек-. 40 тивность способа.

Практика эксплуатации аккумулятор-. ных батарей в течение 25 лет позволяет констатировать, что для оценки ем-. костной характеристики батареи выпол- 45 няется.два и более циклов зарядаразряда. При длительных перерывах в работе, например 1"2 мес, батарея на первой цикле характеризуется превышением зарядной емкости над ее нор" 50

:мативным значением, что подвергает сомнению в целом качество изготовле—

:ния батареи.

Второй цикл при кондиционной бата рее и точной настройке средств ограничения перезаряда подтверждает соответствие. величины зарядной емкости с ее нормативным значением. При необходимости оценки зарядной емкости батареи непосредственно в условиях эксплуатации батарея на первом цикле характеризуется меньшим значением зарядной емкости по сравнению с нормативным значением, что подвергает сомнению гарантийные ресурсные характеристики батареи, Второй цикл в большинстве случаев является определяющим и при прочих благоприятных условиях подтверждает или не подтверждает кондиционность батареи.

В предлагаемом способе функции перcoro цикла выполняет предварительный миницикл, обуславливающий восстановление (нормализацию) остатоцной емкости батареи до номинальной величины, Затем полный последующий цикл характеризует качество изготовления и эксплуатации батареи (эффек.тивность).

Таким образом, для получения данных по фактицеской зарядной емкости аккумуляторной батареи, пребывающей на любом этапе ее эксплуатации и в различном состоянии (заряжена, разряжена, находится на хранении и т.д.) достаточно предварйтельно выполнить зарядно-разрядный цикл с сообщением емкости не менее 0,2 от ее номинальной велицины.

Нижний уровень зарядной емкости на предварительном цикле должен быть не менее 203 от номинальной, т. е. эту величину определяет уровень остаточной (нерабочей) емкости, которую потенциально может:потерять каждый аккумулятор в батарее за счет саморазряда при хранении.

Верхний уровень заряженности в этом цикле целесообразно выбирать исходя из конкретного типа электрохимической системы, коэффициента перезаряда и возможностей устройства, его реализующего. Хотя это требует дополнительных временных и экономических затрат, величина верхнего уровня может назначаться до ее номинальной велицины..

Предварительный незначительный по времени зарядно"разрядный цикл обеспечивает повышение эффективности способа заряда за счет .устранения: неоднозначности исходного состояния аккумуляторной батареи. 9 качестве устройства, реализующего предлагае7 1725297 мый способ, можно использовать типовые средства заряда аккумуляторов и аккумупяторных батарей.

Составитель В.Коротких

Редактор И.Шулла Техред А.Кравчук; Корректор А.Обручар

Заказ 1181 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретейиям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Формула изобретения

Способ заряда аккумуляторной батареи в режиме постоянного тока onределенной величины по времени, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це" лью повышения эффективности процесса, предварительно проводят зарядно-разрядный цикл с сообщением емкости не менее 0,2 Сн, где С11 - номинальная емкость аккумуляторной батареи °