Способ циклирования щелочных аккумуляторных батарей и устройство для его реализации

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области эксплуатации аккумуляторных батарей, и может быть использовано при производстве, введении в эксплуатацию, проведении плановых ремонтных и восстановительных работ с аккумуляторными батареями. Сущность изобретения заключается в экономии электрической энергии при циклировании щелочных аккумуляторных батарей за счет 100%-ного использования энергии разряжаемой батареи для заряда заряжаемой батареи и сокращении номенклатуры оборудования для проведения зарядно-разрядных циклов. Экономия электрической энергии осуществляется за счет осуществления предлагаемого способа - специальной технологии одновременного проведения режимов заряда-разряда одним зарядным преобразователем, дополнительно оборудованным системой вычисления времени дозаряда t=С₃-С_р/I₃, включающей блок деления и сумматор, один вход которого подключен к задатчику зарядной емкости, вычитающий вход - к счетчику разрядной емкости, а выход - к одному входу блока деления разности емкостей на величину тока заряда, ко второму входу которого подключен задатчик тока заряда, а выход к таймеру для получения времени дозаряда заряжаемой батареи. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве, введении в эксплуатацию, проведении плановых ремонтных и восстановительных работ с аккумуляторными батареями.

Известны способы проведения зарядно-разрядных циклов аккумуляторных батарей при введении их в эксплуатацию, плановых ремонтах и необходимости контроля фактической емкости, изменяющейся в процессе эксплуатации. Один из них заключается в том, что аккумуляторную батарею последовательно подключают к зарядному, затем к разрядному устройствам либо производят реверсирование батареи по отношению к выходу зарядно-разрядного преобразователя. Разряд при этом производится с рекуперацией энергии разряда в сеть переменного тока. При другом способе батарею разряжают через стабилизатор тока разряда на нагрузочный резистор (Л1, Л2).

Недостатком известных способов является низкое использование энергии разряда аккумуляторной батареи и появление в сети высших гармоник в случае разряда ее с рекуперацией в сеть переменного тока, либо полная потеря при разряде на нагрузочный резистор.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является способ циклирования аккумуляторных батарей посредством только зарядного преобразователя при одновременном заряде одной и разряде другой батареи, описанный в (Л3), который принят за прототип.

К недостаткам данного способа следует отнести реализуемость в случае заряда и разряда только кислотных аккумуляторных батарей, причем однотипных по емкости, так как у них токи заряда и разряда одинаковы и равны десятичасовому режиму, т.е. 0,1 С_н.

Сущность изобретения заключается в том, что при подключении последовательно встречно заряжаемой и разряжаемой батарей к зарядному преобразователю устанавливают величину емкости С_з, которую необходимо сообщить заряжаемой батарее, и величины тока заряда I_з и разряда I_р, проводят режим до минимально допустимого напряжения разряжаемой батареи, вычисляют величину электрической емкости С_р, снятой с разряжаемой батареи, вычитают ее из величины емкости, которую необходимо сообщить заряжаемой батарее, разность C_з-C_p делят на ток заряда, чтобы получить время дальнейшего проведения режима t=С_з-С_р/I_з, переводят преобразователь в режим паузы и при нулевом значении тока отключают разряжаемую батарею, а заряжаемую и задатчик тока заряда подключают к преобразователю и включают режим заряда. При этом батареи могут иметь разное рабочее напряжение. Единственное условие: напряжение разряжающейся батареи должно быть меньше или равно напряжению заряжаемой. Положительный эффект изобретения - экономия электрической энергии при заряде аккумуляторной батареи за счет 100-процентного использования энергии разряжаемой батареи.

Аккумуляторные батареи - вторичные источники электрической энергии для нормального функционирования требуют не только первичного заряда, но и проведения последовательных режимов заряда и разряда при формировке, введении в эксплуатацию и периодических ремонто-восстановительных работах. Заряд щелочных аккумуляторных батарей проводится нормальным током 0,25 С_н в течение 6 или 12 часов. За это время им сообщается 1,5 или 3,0 номинальной емкости С_н соответственно. Разряд проводится током 0,2 С_н.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая заявленный способ.

Устройство содержит таймер 1, задатчик зарядной емкости 2, блок деления 3, сумматор 4, счетчик разрядной емкости с цифровым индикатором 5, устройство контроля конца разряда и управления 6, задатчик тока заряда 7, задатчик тока разряда 8, зарядный преобразователь-стабилизатор тока 9, к которому через датчик тока 10 подключены заряжаемая 11 и включенная встречно через размыкающий контакт 12 разряжаемая 13 аккумуляторные батареи, и замыкающий контакт 14, подключающий заряжаемую батарею к выходу зарядного преобразователя после отключения разряжаемой батареи.

Устройство работает следующим образом. К преобразователю 9 через датчик тока подключают заряжаемую батарею 11. Последовательно с ней через размыкающий контакт 12 встречно подключают разряжаемую батарею 13 и задатчиком тока разряда 8 устанавливают величину тока в последовательной цепи. Величину снятой с батареи емкости фиксируют счетчиком 5, на входы которого непрерывно поступает сигнал с датчика тока 10 и таймера 1. Разряд ведут до появления признаков конца разряда, контролируемого устройством 6. Устройство 6 отключает задатчик тока разряда 8 и счет разрядной емкости, величина которой остается на цифровом индикаторе, переводит преобразователь в режим «пауза» и размыкает контакт 12. Сигнал с выхода счетчика 5 поступает на вычитающий вход сумматора 4. На второй вход сумматора 4 от задатчика емкости 2 поступает установленная изначально величина емкости потребной для заряда батареи 11. Разность заданной емкости С_з и снятой с разряжаемой батареи С_з делится в блоке деления 3 на величину тока заряда I_з батареи 11 и устанавливается в таймере 1 время t=C_з-C_p/I_з до окончания заряда батареи 11. После установки времени окончания заряда таймер 1 включает контакт 14 и задатчик зарядного тока 7. Заряд батареи 11 происходит в течение времени, установленного таймером 1.

Вся энергия разряда батареи 13 используется для заряда батареи 11 со 100-процентным КПД. Так как время разряда батареи всегда меньше времени заряда, процесс безусловно осуществим с экономией электрической энергии. Проведение циклирования аккумуляторных батарей возможно с использованием только зарядного преобразователя. Специальный разрядный преобразователь не требуется.

Источники информации

1. Зорохович А.Е., Бельский В.П., Эйгель Ф.И. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. М. Энергия. 1975 г., 208 стр.

2. Вайлов A.M., Эйгель Ф.И. Эксплуатация аккумуляторных батарей. Ростов на/Д. 2009 г., 168 стр.

3. Вайлов A.M., Эйгель Ф.И. Контроль состояния аккумуляторов. М., Энергоатомиздат, 1992 г. (прототип стр.231-234), 288 стр.

1. Способ циклирования щелочных аккумуляторных батарей, заключающийся в том, что к зарядному преобразователю, работающему в режиме стабилизации тока, подключают заряжаемую батарею, устанавливают величину емкости С_з, потребную для ее заряда, последовательно с ней через переключающий контакт встречно подключают разряжаемую батарею и проводят режим током, установленным задатчиком разрядного тока, до появления признаков конца разряда, фиксируют величину снятой емкости С_р, переводят преобразователь в режим «пауза», отключают разряжаемую батарею и задатчик разрядного тока, отличающийся тем, что на этапе окончания режима разряда вычитают из первоначально установленной емкости С_з для заряда заряжаемой батареи величину снятой емкости С_р, делят разность С_з-С_р на величину тока заряда I_з и определяют время проведения режима заряда t=С_з-С_р/I_з до сообщения заданной емкости, подключают заряжаемую батарею и задатчик зарядного тока к преобразователю и проводят режим до окончания определенного выше времени t величиной тока I_з, установленной задатчиком зарядного тока.

2. Устройство по п.1, состоящее из зарядного преобразователя-стабилизатора тока задатчика зарядной емкости, датчика тока, силового переключающего контакта, таймера, счетчика разрядной емкости с цифровым индикатором, задатчиков тока заряда и разряда, устройства контроля конца разряда и управления, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок деления и сумматор, один вход которого подключен к задатчику зарядной емкости, вычитающий вход - к счетчику разрядной емкости, а выход - к одному входу блока деления разности емкостей на величину тока заряда, ко второму входу которого подключен задатчик тока заряда, а выход - к таймеру для получения времени дозаряда заряжаемой батареи.