Способ заряда аккумулятора

 

iii 834810

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт . свид-ву (22) Заявлено 13. 07. 79 (21) 2830357/24-07 с п р и с оеди не н ием зая в к и .% (23)Приоритет

Ь (51)М. Кл.

Н 01 М 10/44

Государственный комитет

Опубликовано 30 ° 05 ° 81. Бюллетень М 20 по делам изобретений и открытий (53) УД К 621. 355. .16(088.8) Дата опубликования описания 10. 06. 81

П.А.Антоненко, Г.П.Марченко, Л.Н.Сагояни В.Ç.БарсуйрЪ- ) 1

I (I! т (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРА

Изобретение относится к вторичным источникам тока и может быть использовано в отраслях промышленности, изготавливающих и эксплуатирующих аккумуляторы.

Согласно известным способам за5 ряд аккумуляторов осуществляют путем регулирования тока в зависимости от напряжения на аккумуляторе, температуры электролита, скорости газовыделения, а заканчивают заряд после сообщения заданного числа амперчасов или при достижении заданной скорости газовыделения.

Осуществление заряда при постоянном напряжении (1) и f23 ÿâëÿåòñÿ очень длительным и приводит к недозаряду аккумулятора открытой конструкции в связи с резким уменьшением тока во второй половине заряда, что снижает разрядную емкость и надежность эксплуатации аккумуляторов.

В способах (31 и (4, реализующих регулирование зарядного тока по ско. рости газовыделения, основным недостатком является повышенный зарядный ток как,в начале, так и в конце заряда; что приводит к перегреву аккумуляторов, снижению КПД заряда и выплескиванию электролита, что, в свою очередь, снижает надежность эксплуатации и срок службы аккумуляторов.

Известны способы и система заряда (41, осуществляющие управление про. цессом по температуре.и скорости ее роста. В такой системе ток заряда уменьшают до тех пор, пока не установится тепловое равновесие между аккумулятором и окружающей средой.

При этом температура аккумулятора становится близкой к предельно допустимой, а ток остается на сравнитвльно высоком уровне, что снижает качество заряда, выражающееся в интенсивном газовыделении, выплескивании электролита, снижении емко" сти и срока службы аккумулятора.

3 8348

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спо-, соб (5), согласно которому с целью ускорения процесса, заряд осуществляют вначале повышенным током, 5 регулируемым в зависимости от заданных значений скорости роста температуры электролита и скорости газовыделения, а прекращают заряд после получения аккумулятором задан- 1р ных ампер-часов.

Регулирование зарядного тока повышенной плотности по скорости роста температуры до установления отношения скорости газовыделения к Заряд- 15 ному току, равного 0,7-0;8, .является неэффективным, что обусловлено следующими причинами. Повышение температуры в аккумуляторах, например никелькадмиевых или никель-железных, происходит, восновном, за счет джоулевого тепла, а тепловой эффект реакций на электродах близок к нулю. Рост температуры электролита начинается сразу после включения тока и замедляется с увеличением разности температур между аккумулятором и окружающей средой вследствие повышения теплового потока в окружающую среду. Для поддержания постоянной скорости роста температуры по известному способу (5j необходимо увеличить зарядный ток при наличий теплообмена с окружающей средой или под.держивать e1"о постоянным при отсутствии теплообмена. Как известно, одновременное действие повышенных плотности тока и температуры приводит к, снижению восприимчивости заряда электродами и к повышенному газовыделению. Переход на вторую стадию заряда выбран так, что 70-80 зарядного тока повышенной плотности расходуется на газовыделение, что ведет к быстрому вымыванию активной массы, выплескиванию электролита.

На второй стадии заряда регулирование тока осуществляют по заданной скорости газовыделения, которую изменяют в зависимости от полученных аккумулятором ампер-часов, а прекращают заряд после получения аккумулятором заданных ампер-часов. Как видиму на второй стадии заряда реализуется программа изменения заданной скорости газовыделения от полученной емкости, при этом доля зарядного тока, идущего на газовыделение, будет расти, приближаясь к 100Х. Тем не

10 ф менее, аккумулятору в соответствии с известным способом сообщают заданную зарядную емкость. Очевидно, что в заключительной стадии процесса не учитывают фактическую заряженность ак- . кумулятора, что ведет к излишнему расходованию электроэнергии и бесполезному электролизу электролита. При регулировании зарядного тока по заданным скоростям роста температуры и газовыделения создаются благоприятные.условия для снижения качества заряда и интенсивного газовыделения даже при сравнительно высокой эффективности полезного использования зарядного тока, что вызывает высокую степень наполнения пористых электродов и сепарации выделяющимся газом.

Это приводит к подъему уровня электролита и его выплескиванию из аккумулятора, оголению электродов, блокированию поверхности электродов газом, повьш ению истинной плотности тока и еще большему газовыделению.

Таким образом, известный способ заряда приводит к перезаряду аккумуляторов, выплескиванию электролита вследствие интенсивного газовыделе.ния; Это свидетельствует о низком качестве заряда, приводит к вымыванию активной массы из электрода, снижению уровня электролита ниже допустимого и образованию электрической цепи между борнами аккумулятора.

Цель изобретения — повышение качества процесса заряда, срока службы.и надежности эксплуатации аккумулятора.

Поставленная цель достигается

*тем, что при заряде аккумулятора путем регулирования зарядного тока в зависимости от скорости роста температуры электролита и скорости газовыделения дополнительно осуществляют регулирование зарядного тока по уровню электролита в аккумуляторе и корректируют его по скорости изменения уровня.

На чертеже представлена блоксхема для осуществления предлагаемого способа.

Заряд выполняют следующим образом.

В соответствии с исходными параметрами аккумулятора, поступившего на заряд, задают начальное значение зарядного тока. В процессе заряда изменяются уровень и температура электролита, скорость газовыделения, а так834810

55 же скорость изменения .уровня и температуры. Осуществляют регулирование зарядного тока IIO уровню электролита в аккумуляторе, а корректируют его в соответствии со скоростью изменения уровня, скоростью роста температуры и скоростью газовыделения. Оканчивают заряд при достижении установленного соотношения между величиной тока, идущего на газовыделение, и зарядным 10 током, При динамическом тепловом равновесии системы аккумулятор-окружающая среда, которое наступает достаточно быстро, скорость роста температу- 15 ры не меняется, что делает неинформативным этот параметр в последующей части заряда. Это, в свою очередь, снижает качество регулирования зарядного тока и эффективность процес-20 са. В то же время уровень электролита в аккумуляторе и скорость его изменения не остаются постоянными. Исследования показывают,что при заряде током одночасового режима серий- 25 ных никель-кадмиевых аккумуляторов с металлическими электродами уровень электролита повышается на 13 мм, а скорость его изменения на отдельных участках составляет от 60 до 30

100 мм/ч. Таким образом, уровень электролита и скорость его роста являются высоко информативными параметрами, которые легко могут быть измерены известными уровнемерами, например, емкостного типа, Постоянный контроль за уровнем электролита в про- . цессе заряда и регулирование тока по уровню электролита и скорости

его роста улучшают качество регули- 40 рования, не допускают высоких скоростей газовыделения, повьппают полезное использование тока, сводят к минимуму потери электролита.

Существенно повьппает точность и динамические свойства системы регулирования осуществление коррекции. по скорости изменения уровня, скорости роста температуры и скорости газовыделения. Вторым преимуществом корректирования тока по скоростям изменения уровня, температуры и газовыделения является то, что в процессе заряда не допускаются значительные скорости изменения указанных параметров. Это предупреждает выплескивание электролита, перегрев аккумулятора, вымывание активной массы электродов, чем повышается качество заряда, эфд ективность использования тока, надежность эксплуатации и срок службы.

В процессе заряда важнейшей задачей является выбор критерия его окончания.

Наиболее достоверным признаком окончания заряда является отношение тока, идущего на газовыделение, к зарядному току, так как оно представляет, собой коэффициент полезного действия процесса в данный момент. .Окончание заряда при достижении установленного соотношения между током газовыделения и током заряда обеспечивает заданную заряженность аккумулятора, исключает перезаряд, а следовательно, снижает до минимума вымывание активной массы, повышает срок службы аккумулятора.

Заряд аккумулятора по предлагаемому способу осуществляют в следующей последовательности. С помощью задатчика 1 устанавливают начальное значение зарядного тока в зависимости от исходных параметров аккумулятора, поступившего на заряд. В процессе заряда регулятор 2 вырабатывает регулирующее воздействие на зарядное устройство 3, изменяющее величину тока. Это происходит при изменении уровня электролита в аккумуляторе, который измеряют с помощью уровнемера 4. Сигнал об изменении уровня поступает на вход компаратора 5, где сравнивается с величиной уставки задатчика 1. Выработанный . компаратором сигнал рассогласования служит управляющим воздействием на регулятор.

Для повьппения точности регулирования зарядного тока и улучшения динамических свойств системы одновременно осуществляют коррекцию по скорости изменения уровня электролита

h dh/dt, скорости изменения температуры dd/дТ и скорости газовыделения

dv/d1,. Сигнал о скорости изменения уровня формируется дифференциатором

6, аналогично формируется сигнал, пропорциональный скорости изменения температуры, а скорость газовыделения определяют, например, с помощью расходомера. Таким образом, зарядный ток аккумулятора 7 изменяют в зависимости от сочетания управляющего сигнала, пропорционального уровню h элек834810

Формула изобретения

Фу

Составитель И.Найдина

Редактор Н.Бушаева Техред Ж.Кастелевич Корректор С.Шекмар

Заказ 4114/81 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ТПП1 Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тролита в аккумуляторе и корректирующих сигналов, пропорциональных скоростям изменения уровня dh/d v, температуры dt /d L и газовыделения °

Предлагаемый способ заряда улучшает качество процесса заряда и регулирования тока, устраняет выплескивание электролита из аккумулятора и снижение уровня электролита ниже допустимого, а также дополнительный саморазряд через внешнюю цепь, образованную выплеснутым электролитом, исключает оголение верхней части электродов и возникновение "теплового разгона", снижает коррозию батарейных ящиков и потребность в регулярной очистке аккумуляторов от выплеснутого электролита после заряда.

Способ заряда аккумулятора путем регулирования зарядного тока в зависимости от скорости роста температуры электролита и скорости газовыделения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества процесса заряда, надежности эксплуатации и срока службы, дополнительно осуществляют регулирование зарядного тока в зависимости от уровня электролита и корректируют его по

1р скорости изменения уровня.

Источники информации, принятые во внимание при- экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 423209, .кл. H 01 M 10/44, 1972.

1 2. Романов В.В., Хашев 10.М. Химические источники тока. M., "Советское радио", 1978, с. 262.

3. Авторское свидетельство СССР

М - 156207, кл. Н 01 М 10/48, 1962.

2o . 4. Патент США Р 3. 852.652, кл. H 02 3 7/06 (кл. 320/35) .

5. Авторское свидетельство СССР

N - 431589, кл. Н 01 M 10/44, 1972.