Устройство для проведения глубокого уравнительного доразряда многоэлементной аккумуляторной батареи

 

Изобретение относится к эксплуатации многоэлементных аккумуляторных батарей и может быть использовано на участках технического обслуживания никель-кадмиевых, никель-железных, никель-металлгидридных аккумуляторных батарей во всех отраслях промышленности. Задачей изобретения является упрощение процесса уравнительного доразряда многоэлементной аккумуляторной батареи при ее техническом обслуживании. Устройство имеет два электрических вывода, предпочтительно штыревых контакта, предназначенных для присоединения устройства к аккумулятору. На первом штыревом контакте закреплен цилиндр из магнитопроводящего и электропроводящего материала, служащий сердечником катушки индуктивности, являющейся нагрузкой аккумулятора во время доразряда. Одним выводом катушка присоединяется к второму штыревому контакту, а другим выводом - к пружинному элементу, установленному с возможностью смещения к сердечнику катушки посредством воздействия через отверстие, образованное в корпусе. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области эксплуатации многоэлементных аккумуляторных батарей и может быть использовано на участках технического обслуживания никель-кадмиевых, никель-железных, никель-металлгидридных аккумуляторных батарей во всех отраслях промышленности.

Многие типы аккумуляторных батарей, например никель-кадмиевые, никель-железные, никель-металлгидридные аккумуляторные батареи, в процессе эксплуатации нуждаются в периодических глубоких, до 0-0,25 В уравнительных доразрядах малым током для выравнивания емкостей положительного и отрицательного электродов. Обычно такой доразряд проводят, подключая к обслуживаемой батарее постоянную нагрузку и производя длительный доразряд малым током.

Поскольку в силу индивидуальных особенностей отдельных аккумуляторных элементов дисбаланс емкостей положительного и отрицательного электродов отдельных аккумуляторных элементов имеет разные значения, уравнительный доразряд отдельных аккумуляторных элементов длится разное время. Если принудительным образом продолжать разряд аккумуляторного элемента, процесс уравнительного доразряда которого уже завершился, то это приведет к переполюсовке указанного аккумуляторного элемента и ухудшению его эксплуатационных характеристик. Поэтому в процессе уравнительного доразряда приходится проводить поэлементный контроль обслуживаемой аккумуляторной батареи через небольшие промежутки времени, выявлять аккумуляторные элементы, напряжение на которых снизилось до 0,25 В, что указывает на завершение процесса уравнительного доразряда указанного аккумуляторного элемента, и отключать этот аккумуляторный элемент от обслуживаемой аккумуляторной батареи. Отключение представляет собой частичную разборку обслуживаемой аккумуляторной батареи и перекоммутацию оставшихся аккумуляторных элементов, что требует времени и определенных трудозатрат.

При обслуживании многоэлементной аккумуляторной батареи по мере завершения процесса у отдельных аккумуляторных элементов частичную разборку обслуживаемой аккумуляторной батареи и перекоммутацию оставшихся аккумуляторных элементов приходится производить неоднократно.

Известно устройство для поэлементного доразряда аккумуляторной батареи [1] , состоящей из n последовательно соединенных аккумуляторов, содержащее n шунтирующих ветвей с коммутирующими элементами, подключенными к соответствующим аккумуляторам, генератор переменного напряжения, промежуточный усилитель с двумя группами гальванически развязанных n выходов, присоединенных соответственно к управляющим входам коммутирующих элементов четных и нечетных шунтирующих ветвей, и усилитель тока.

Известно также устройство для поэлементного доразряда аккумуляторной батареи [2] из n последовательно соединенных аккумуляторов, содержащее n доразрядных ячеек, подключенных к соответствующим выводам для подключения аккумуляторов через коммутирующие элементы в виде двухтактных транзисторных ключей обратного типа, базами соединенных с выходными обмотками задающего генератора переменного напряжения с трансформаторным выходом с 2n выходными обмотками, при этом коллекторы транзисторных ключей подключены соответственно к одному из выводов для подключения аккумуляторов, последовательно с каждым из транзисторных ключей включены дополнительные транзисторы прямого типа проводимости, эмиттерами соединенные с эмиттерами основных транзисторов, а коллекторами - с другими соответствующими выводами для подключения аккумуляторов, а между эмиттерами основных и дополнительных транзисторов включены дополнительные выходные обмотки задающего генератора.

Недостатками этих устройств является очевидная их сложность, наличие большого количества полупроводниковых элементов, как минимум по два транзистора на каждый аккумулятор обслуживаемой батареи, сложного трансформатора с большим количеством выходных обмоток, по 2-3 выходные обмотки на каждый аккумулятор обслуживаемой батареи, а также задающего генератора, промежуточного усилителя и усилителя тока.

Для присоединения устройства к обслуживаемой аккумуляторной батарее из n аккумуляторов нужно присоединить в строго определенном порядке как минимум (n+1) проводов, то есть открутить (n+1) гаек, присоединить провода, закрутить гайки вновь, а после завершения обслуживания аккумуляторной батареи повторить операции в обратном порядке.

Недостатком обоих устройств является также необходимость для их работы внешнего источника переменного напряжения и, следовательно, необходимость постоянного присутствия оперативного персонала при использовании устройств.

Задачей изобретения является упрощение процесса уравнительного доразряда многоэлементной аккумуляторной батареи при ее техническом обслуживании.

Указанная задача в устройстве для проведения глубокого уравнительного доразряда многоэлементной аккумуляторной батареи, представляющем собой омическое сопротивление, помещенное в диэлектрический корпус и имеющее два электрических вывода, решается тем, что омическое сопротивление образовано катушкой индуктивности с сердечником в виде цилиндра из магнитопроводящего и электропроводящего материала, с которым соединен первый вывод, при этом второй вывод через обмотку катушки индуктивности электрически соединен с пружинным элементом, установленным с возможностью смещения к сердечнику посредством воздействия через отверстие, образованное в корпусе.

Электрические выводы могут быть выполнены в виде штыревых контактов, межосевое расстояние между которыми соответствует межосевому расстоянию между отверстиями, образованными в борнах доразряжаемого аккумулятора.

Каждый штыревой контакт снабжен, как правило, резьбовым хвостовиком, при этом первый контакт соединен своим хвостовиком с сердечником катушки индуктивности, закрепляя ее на основании устройства, а второй контакт соединен своим хвостовиком с корпусом, закрепляя его на основании устройства.

Пружинный элемент образован преимущественно плоской пружиной, первый конец которой отогнут и закреплен на корпусе, а второй конец снабжен вставкой из магнитопроводящего и электропроводящего материала, обращенной к сердечнику катушки индуктивности, и кнопкой, простирающейся в отверстие, образованное в корпусе.

Вставка и кнопка выполнены предпочтительно одной деталью в виде двухступенчатого цилиндра, установленного на пружинном элементе соосно сердечнику катушки индуктивности.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для глубокого уравнительного доразряда отдельного аккумуляторного элемента.

Устройство представляет собой основание 1 и корпус 2, выполненные из диэлектрического материала, например полиамида, и имеет два электрических вывода, предпочтительно штыревых контакта 3 и 4, предназначенных для присоединения устройства к аккумулятору 5, для чего в осевых центрах борнов 6 аккумулятора могут быть высверлены глухие отверстия 7 соответствующего диаметра и глубины. При этом межосевое расстояние между контактами 3, 4 соответствует межосевому расстоянию между отверстиями 7, образованными в борнах 6 доразряжаемого аккумулятора.

На первом штыревом контакте 3 закреплен цилиндр 8 из магнитопроводящего и электропроводящего материала, например стали, служащий сердечником катушки 9 индуктивности, являющейся нагрузкой аккумулятора 5 во время доразряда. Омическое сопротивление катушки и сечение намоточного провода определятся необходимыми параметрами доразряда.

При обслуживании аккумуляторной батареи, например, типа НКГ-90СА номинальной емкостью 90 А-ч и рабочим напряжением 1,2 В для обеспечения максимально допустимого тока доразряда 2-2,5 А катушка должна иметь омическое сопротивление около 0,5 Ом и должна быть выполнена из медного провода сечением 0,5 мм² длиной 14,5 м.

Одним выводом катушка 9 присоединяется к второму штыревому контакту 4, а другим выводом - к пружинному элементу 10, установленному с возможностью смещения к сердечнику катушки 9 посредством воздействия через отверстие, образованное в корпусе 2. Пружинный элемент 10 образован, как правило, плоской пружиной, первый конец которой отогнут и закреплен на корпусе 2, а второй конец снабжен вставкой 11 из магнитопроводящего и электропроводящего материала, обращенной к сердечнику катушки 9 индуктивности, и кнопкой 12, простирающейся в отверстие, образованное в корпусе 2. Кнопка 12, соединенная с пружинным элементом 10, служит для запуска доразрядного устройства, а также для индикации включенного или выключенного его состояния. Вставка 11 и кнопка 12 выполнены предпочтительно одной деталью в виде двухступенчатого цилиндра, установленного на пружинном элементе 10 соосно сердечнику катушки 9 индуктивности.

В конкретном примере исполнения каждый штыревой контакт 3, 4 снабжен резьбовым хвостовиком, при этом первый контакт 3 соединен своим хвостовиком с сердечником катушки 9 индуктивности, закрепляя ее на основании 1 устройства, а второй контакт 4 соединен своим хвостовиком с корпусом 2, закрепляя его на основании 1 устройства.

Описанное устройство работает следующим образом.

Обслуживаемая аккумуляторная батарея подготавливается к проведению глубокого уравнительного доразряда в соответствии с инструкцией по эксплуатации. После этого на каждый аккумулятор обслуживаемой аккумуляторной батареи устанавливается описанное доразрядное устройство методом сочленения штыревых контактов 3, 4 с глухими отверстиями 7 борнов 6. Затем до упора нажимается кнопка 12, выступающая из наружной поверхности корпуса 2 доразрядного устройства. Тем самым осуществляется электрическое соединение пружинного элемента 10 со штыревым контактом 3, и через катушку 9 начинает протекать постоянный ток доразряда обслуживаемого аккумулятора, создающий в катушке 9 электромагнитное поле, притягивающее пружинный элемент 10 и удерживающее его в состоянии электрического контакта со штыревым контактом 3 при прекращении механического воздействия на кнопку 12. Пружинный элемент 10 изготовлен таким образом, что электромагнитное поле, создаваемое катушкой 9, способно удерживать его при токах выше 0,5 А, что соответствует напряжению 0,25 В на борнах обслуживаемого аккумулятора.

При снижении тока доразряда до 0,5 А происходит размыкание электрического контакта между пружинным элементом 10 и штыревым контактом 3 за счет пружинных свойств элемента 10, и процесс глубокого уравнительного доразряда обслуживаемого аккумулятора автоматически прекращается. При этом кнопка 12 приподнимается, и ее верхняя часть выступает над поверхностью корпуса 2 доразрядного устройства, что для обслуживающего персонала является признаком окончания процесса доразряда. Для облегчения распознавания положения кнопки 12 ее верхняя торцевая часть окрашена в цвет корпуса доразрядного устройства, а боковые грани окрашены в цвет, контрастный с цветом корпуса.

Предлагаемое устройство не использует внешних источников напряжения, его рабочие напряжения и токи невелики, оперативный контроль за его работой не требуется и поэтому присутствие обслуживающего или оперативного персонала во время работы предлагаемого устройства необязательно.

По окончании глубокого уравнительного доразряда предлагаемое устройство может быть оставлено на борнах аккумулятора, поскольку оно имеет малый вес и объем, полностью автономно и не мешает использовать аккумулятор по прямому назначению.

Литература 1. Авт. св. СССР 712877, кл. Н 01 М 10/42, 1980 г.

2. Авт. св. СССР 1117738, кл. Н 01 М 10/42, 1984 г.

Формула изобретения

1. Устройство для проведения глубокого уравнительного доразряда многоэлементной аккумуляторной батареи, представляющее собой омическое сопротивление, помещенное в диэлектрический корпус и имеющее два электрических вывода для подключения к каждому аккумулятору, отличающееся тем, что омическое сопротивление образовано катушкой индуктивности с сердечником в виде цилиндра из магнитопроводящего и электропроводящего материала, с которым соединен первый вывод, при этом второй вывод через обмотку катушки индуктивности электрически соединен с пружинным элементом, установленным с возможностью смещения к сердечнику посредством воздействия через отверстие, образованное в корпусе.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электрические выводы выполнены в виде штыревых контактов, межосевое расстояние между которыми соответствует межосевому расстоянию между отверстиями, образованным в борнах доразряжаемого аккумулятора.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что каждый штыревой контакт снабжен резьбовым хвостовиком, при этом первый контакт соединен своим хвостовиком с сердечником катушки индуктивности, закрепляя ее на основании устройства, а второй контакт соединен своим хвостовиком с корпусом, закрепляя его на основании устройства.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пружинный элемент образован плоской пружиной, первый конец которой отогнут и закреплен на корпусе, а второй конец снабжен вставкой из магнитопроводящего и электропроводящего материала, обращенной к сердечнику катушки индуктивности, и кнопкой, простирающейся в отверстие, образованное в корпусе.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что вставка и кнопка выполнены одной деталью в виде двухступенчатого цилиндра, установленного на пружинном элементе соосно с сердечником катушки индуктивности.

РИСУНКИ

Рисунок 1