RU2210841C2

RU2210841C2 - Method for charging nickel-cadmium storage battery

Info

Publication number: RU2210841C2
Application number: RU2001108747/09A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Сушко; А.С. Бурдюгов; В.М. Караваев; А.А. Коньков
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2003-08-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; charging nickel-cadmium storage batteries. SUBSTANCE: battery is charged by unlike-polarity pulses of anode and cathode current; in the process end of charge is recognized by voltage drop across storage battery as function of charging time U(t) by DU = 5-20 mV upon crossing function maximum. EFFECT: reduced charging time and power requirement; enhanced service life of battery. 1 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности и касается вопросов заряда никель-кадмиевых (НК) аккумуляторов в ускоренном режиме. The invention relates to the electrical industry and relates to the charge of nickel-cadmium (NK) batteries in accelerated mode.

Известна система заряда батарей, где полный заряд проводят импульсным током, чередуя зарядный ток с паузами [1]. A known battery charging system, where the full charge is carried out by a pulsed current, alternating charging current with pauses [1].

Однако указанный способ не обеспечивает существенного сокращения времени заряда без газовыделения и нагрева аккумулятора, так как неэффективно используется пауза. However, this method does not provide a significant reduction in charge time without gas evolution and battery heating, since a pause is used inefficiently.

Известен способ заряда аккумуляторной батареи в режиме пульсирующего тока с периодическим прерыванием процесса заряда и переключением на кратковременный режим быстрой разрядки [2]. A known method of charging a battery in a pulsating current mode with periodic interruption of the charging process and switching to short-term fast discharge mode [2].

Этот способ не обеспечивает достаточно быстрого процесса заряда и требует большого перерасхода энергии при заряде. This method does not provide a sufficiently fast charge process and requires a large waste of energy when charging.

Известен способ ускоренного заряда аккумуляторных батарей, при котором полный заряд осуществляют в импульсном режиме с периодом подачи импульсов короче, чем период возбуждения газообразования, т.е. глубина заряда контролируется по напряжению на аккумуляторе U₃ [3].A known method for accelerating the charge of rechargeable batteries, in which the full charge is carried out in a pulsed mode with a pulse supply period shorter than the period of gas generation, i.e. the depth of charge is controlled by the voltage on the battery U ₃ [3].

Этот способ, также, не обеспечивает значительного сокращения времени заряда и требует перерасхода электроэнергии. This method also does not provide a significant reduction in charge time and requires an excessive consumption of electricity.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков является способ заряда никель-кадмиевых аккумуляторов разнополярными импульсами анодного и катодного тока при определенной продолжительности заряда [4]. Closest to the proposed combination of features is a method of charging nickel-cadmium batteries with opposite-polarity pulses of the anode and cathode current at a certain charge duration [4].

Использование описанных способов заряда аккумуляторов приводит к перерасходу электроэнергии, т.к. не достаточно точно определяется конец заряда аккумуляторов, что также может привести или к недозаряду или к их перегреву и выходу из строя. Using the described methods of charging batteries leads to an excessive consumption of electricity, as the end of the charge of the batteries is not accurately determined, which can also lead to either undercharging or to overheating and failure.

Задачей изобретения является сокращение времени заряда, уменьшение расхода электроэнергии и увеличение срока службы никель-кадмиевых аккумуляторов. The objective of the invention is to reduce charge time, reduce power consumption and increase the service life of nickel-cadmium batteries.

Указанная задача решается тем, что заряд аккумуляторов проводят разнополярными импульсами анодного и катодного тока с тем отличием, что окончание заряда фиксируется при спаде напряжения на величину DU=5÷20 мВ после достижения максимума функции напряжения на аккумуляторе от времени заряда U(t). This problem is solved by the fact that the batteries are charged with bipolar pulses of the anode and cathode current with the difference that the end of the charge is fixed when the voltage drops by DU = 5 ÷ 20 mV after reaching the maximum voltage function of the battery versus the charge time U (t).

Использование предлагаемого способа ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов позволяет сократить время заряда ХИТ на 15-20%, уменьшить расход электроэнергии на 10-15% по сравнению с существующим способом и увеличить срок службы аккумуляторов. Using the proposed method for the accelerated charging of nickel-cadmium batteries allows to reduce the charge time of the ChIT by 15-20%, reduce power consumption by 10-15% compared with the existing method and increase the battery life.

На чертеже показаны функции напряжения и температуры аккумулятора от времени при заряде его асимметричным током. Окончание заряда по истечении времени Т₃, соответствует предлагаемому способу.The drawing shows the function of the voltage and temperature of the battery over time when charging it with an asymmetric current. The end of the charge after a time T ₃ , corresponds to the proposed method.

Способ ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов проводят разнополярными импульсами анодного и катодного тока с помощью зарядного устройства УУЗ-1(УУЗ-2) с блоком задания режимов БЗ-281(БЗ-282). Результаты осуществления способа при различных величинах спада напряжения во времени после прохождения максимума для окончания заряда батареи 10НКГЦ-0,94 приведены в таблице 1. The method of accelerated charging of nickel-cadmium batteries is carried out by bipolar pulses of the anode and cathode current using a charger UUZ-1 (UUZ-2) with a unit for setting modes BZ-281 (BZ-282). The results of the method at various values of the voltage drop in time after passing the maximum to complete the battery charge 10 NKHZ-0.94 are shown in table 1.

Окончание заряда фиксировали при спаде напряжения на аккумуляторе, следующим за достижением максимума функции напряжения на аккумуляторе от времени заряда U(t). Оптимальные значения величины спада напряжения после прохождении максимума были получены из исследований по длительному циклированию никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей (10НКГЦ-0,94; 6НКГЦ-0,94; 10НКГЦ-1,3; 10НКГЦ-10). При спаде напряжения после прохождения максимума DU менее 5 мВ происходит неполный заряд аккумуляторов. При спаде напряжения DU более 20 мВ происходит нерациональное увеличение времени заряда, перерасход электроэнергии и перегрев аккумулятора. The end of the charge was recorded when the voltage on the battery decreased, following the achievement of the maximum function of the voltage on the battery versus the charge time U (t). The optimal values of the voltage drop after passing through the maximum were obtained from studies on the long-term cycling of nickel-cadmium batteries and batteries (10 NKHZ-0.94; 6 NKHZ-0.94; 10 NKHZ-1.3; 10 NKHZ-10). When the voltage drops after passing the maximum DU less than 5 mV, the batteries are not fully charged. When the voltage drop DU is more than 20 mV, an irrational increase in the charge time occurs, the power is overused and the battery overheats.

В таблице 2 приведены для сравнения результаты заряда батареи 10НКГЦ-0,94 в соответствии с прототипом, т.е. конец заряда определялся по времени. Table 2 shows, for comparison, the results of the battery charge 10 NKHZ-0.94 in accordance with the prototype, i.e. the end of the charge was determined by time.

В испытаниях по предлагаемому режиму нижняя граница окончания заряда DU= 5 мВ определялась допустимой величиной разрядной емкости по ТУ (техническое описание и инструкция по эксплуатации ИРАС. 563521.012 ТО). Верхняя граница DU=20 мВ определялась допустимой температурой нагрева аккумуляторной батареи (по ТУ 40^oС<). Выше этой температуры срабатывала встроенная защита батареи от перегрева. Общее количество заряд-разрядных циклов составило 500. Согласно требованиям ТУ емкость в конце наработки 500 циклов не должна быть менее 0,56 А•ч при коэффициенте безотказной работы батареи К=0,99.In tests of the proposed mode, the lower limit of the charge termination DU = 5 mV was determined by the permissible value of the discharge capacitance according to the technical specifications (technical description and operating instructions for IRAS. 563521.012 TO). The upper limit DU = 20 mV was determined by the permissible temperature of the battery (according to TU 40 ^o C <). Above this temperature, the built-in battery protection against overheating worked. The total number of charge-discharge cycles was 500. According to the requirements of TU, the capacity at the end of the operating time of 500 cycles should not be less than 0.56 A • h with a battery failure coefficient of K = 0.99.

Оптимальность выбранных значений величины спада напряжения после прохождения максимума подтверждаются результатами испытаний, представленных в таблицах 1 и 2. The optimality of the selected values of the voltage drop after passing the maximum are confirmed by the test results presented in tables 1 and 2.

Результаты испытаний показали, что использование предлагаемого способа ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов позволяет сократить время заряда ХИТ на 15-20%, уменьшить расход электроэнергии на 10-15% по сравнению с существующим способом и увеличить срок службы аккумуляторов. The test results showed that the use of the proposed method for accelerated charging of nickel-cadmium batteries can reduce the charge time of the CIT by 15-20%, reduce energy consumption by 10-15% compared with the existing method and increase the battery life.

Источники информации
1. Патент США 3617851, кл. 320-22, 1971.Sources of information
1. US patent 3617851, CL. 320-22, 1971.

2. Патент Японии 32134, кл. 5701, 1969. 2. Japan Patent 32134, CL 5701, 1969.

3. Заявка Франции 2068759, кл. Н 02 J 7/00, 1971. 3. Application of France 2068759, cl. H 02 J 7/00, 1971.

4. Авт. св. СССР 1048536 А, кл. Н 01 М 10/44, 1983. 4. Auth. St. USSR 1048536 A, cl. H 01 M 10/44, 1983.

Claims

The method of accelerated charging of nickel-cadmium batteries, in which the charge is carried out by bipolar pulses of the anode and cathode current, characterized in that the end of the charge is fixed when the voltage function on the battery decreases from the charge time U (t) by the value DU = 5 ÷ 20 mV after passing through the function its maximum.