RU2294580C1 - Method for exploiting nickel-hydrogen accumulator battery in autonomous electric power system of geostationary earth satellite and accumulator battery for realization of said method - Google Patents
Method for exploiting nickel-hydrogen accumulator battery in autonomous electric power system of geostationary earth satellite and accumulator battery for realization of said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294580C1 RU2294580C1 RU2005122357/09A RU2005122357A RU2294580C1 RU 2294580 C1 RU2294580 C1 RU 2294580C1 RU 2005122357/09 A RU2005122357/09 A RU 2005122357/09A RU 2005122357 A RU2005122357 A RU 2005122357A RU 2294580 C1 RU2294580 C1 RU 2294580C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- batteries
- battery
- analog pressure
- charge
- accumulators
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей преимущественно в автономных системах электропитания геостационарных искусственных спутников Земли (ИСЗ).The present invention relates to the electrical industry and can be used in the operation of nickel-hydrogen storage batteries mainly in stand-alone power supply systems for geostationary artificial Earth satellites (AES).
При эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей в составе геостационарных ИСЗ основная работа приходится на период теневых орбит (2 раза в год по 45 суток, максимальная длительность «тени» - 70 минут). В остальное время аккумуляторная батарея, в основном, работает в режиме хранения с периодическими подзарядами для компенсации саморазряда на солнечных орбитах.When using nickel-hydrogen storage batteries as part of a geostationary satellite, the main work falls on the period of shadow orbits (2 times a year for 45 days, the maximum duration of the “shadow” is 70 minutes). The rest of the time, the battery mainly works in storage mode with periodic recharges to compensate for self-discharge in solar orbits.
Отличительной особенностью эксплуатации таких батарей является сочетание интенсивных заряд-разрядных циклов в течение 45 суток (период теневых орбит) с последующим длительным, 4,5 месяца, хранением в заряженном состоянии на солнечных орбитах.A distinctive feature of the operation of such batteries is the combination of intense charge-discharge cycles for 45 days (the period of shadow orbits), followed by a long, 4.5 months, storage in a charged state in solar orbits.
Опыт эксплуатации геостационарных ИСЗ показал, что при использовании известных способов эксплуатации аккумуляторных батарей могут иметь место такие негативные моменты как: температурный градиент аккумуляторов, «тепловой разгон» и разбаланс аккумуляторов по емкости, которые существенно ограничивают энергетические возможности и ресурс никель-водородных аккумуляторных батарей, что снижает эффективность использования последних.The operating experience of geostationary satellites showed that when using known methods of operating batteries, negative moments such as the temperature gradient of the batteries, “thermal acceleration” and the imbalance of the batteries in capacity can occur, which significantly limit the energy capabilities and resource of nickel-hydrogen batteries, which reduces the effectiveness of the use of the latter.
Известен способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи (патент №2084055, Н 01 М 10/44), согласно которому заряд аккумуляторной батареи ограничивают исходя из плотности водорода рассчитанного на основании измеренных давления и температуры аккумуляторов, который обеспечивает заряд аккумуляторной батареи до уровня (60-80)% номинальной емкости.A known method of operating a nickel-hydrogen storage battery (patent No. 2084055, H 01
Известен способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи (авт.св. №1746443, Н 01 М 10/44, 12/06), в котором управление заряд-разрядными циклами проводят по двухуставочному датчику давления с разницей уставок давления ΔР и температуре, а разряд оканчивают по минимальному напряжению, при достижении на разряде аккумуляторов минимального значения напряжения, периодически повышают уставки датчика давления, причем нижнюю уставку повышают до уровня верхней, а верхнюю - на величину ΔР.A known method of operating a Nickel-hydrogen battery (ed. St. No. 1746443, H 01
При практическом применении известных способов эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей были выявлены следующие особенности поведения аккумуляторов.In the practical application of the known methods of operating nickel-hydrogen storage batteries, the following features of the behavior of the batteries were revealed.
Так на одном из действующих геостационарных ИСЗ для управления зарядом никель-водородной аккумуляторной батареи с номинальной емкостью аккумуляторов 70 Ач были применены два аккумулятора с двухуставочными датчиками давления, верхняя уставка которых была настроена в интервале (60-80)% номинальной емкости, а нижняя на 4 Ач меньше. Для компенсации ресурсных изменений НВ АБ в составе батареи предусмотрено еще два аккумулятора с двухуставочными датчиками давления, верхняя уставка которых повышена на ΔР≈4 Ач, а нижняя поднята до уровня верхней. Для контроля уровня давления водорода все четыре аккумулятора были снабжены аналоговыми датчиками давления (АДД).So, on one of the existing geostationary satellites, to control the charge of a nickel-hydrogen storage battery with a nominal capacity of 70 Ah, two batteries with two-set pressure sensors were used, the upper set point of which was set in the interval (60-80)% of the nominal capacity, and the lower one by 4 Ah less. To compensate for the resource changes of the AB battery, the battery contains two more batteries with two-set pressure sensors, the upper set point of which is increased by ΔР≈4 Ah, and the lower one is raised to the level of the upper one. To control the hydrogen pressure level, all four accumulators were equipped with analog pressure sensors (ADD).
На чертеже, фиг.1, представлено поведение давления в 4-х никель-водородных аккумуляторах как в процессе хранения в заряженном состоянии, так и в процессе заряд-разрядных циклов на теневых орбитах.In the drawing, FIG. 1, the pressure behavior in 4 nickel-hydrogen batteries is shown both during storage in a charged state and during charge-discharge cycles in shadow orbits.
Как видно из приведенных графиков, уровень давления водорода в аккумуляторах, которые управляют зарядом никель-водородной аккумуляторной батареи, постоянный, что свидетельствует об их стабильном состоянии. Однако на одном из двух других аккумуляторов наблюдается постепенное снижение давления водорода. Учитывая, что давление водорода пропорционально степени заряженности никель-водородного аккумулятора, констатируем, что в батарее возник постепенно нарастающий разбаланс аккумуляторов. Более тщательный анализ напряжения аккумуляторов показал, что имеется еще некоторое количество аккумуляторов, имеющих тенденцию к снижению емкости. Под разбалансом емкости понимается разница в степени заряженности управляющих аккумуляторов и аккумуляторов без датчиков давления.As can be seen from the graphs, the level of hydrogen pressure in the batteries that control the charge of the nickel-hydrogen battery is constant, which indicates their stable state. However, a gradual decrease in hydrogen pressure is observed on one of the other two batteries. Considering that the hydrogen pressure is proportional to the degree of charge of the nickel-hydrogen battery, we note that a gradually increasing imbalance of the batteries appeared in the battery. A more thorough analysis of the battery voltage showed that there is still a certain number of batteries that tend to decrease in capacity. Under the imbalance of capacity refers to the difference in the degree of charge control batteries and batteries without pressure sensors.
После перехода на управление зарядом от двух других аккумуляторов с повышенными на ΔР уставками снижение емкости прекратилось при сохранении величины разбаланса.After switching to charge control from two other batteries with settings increased by ΔР, the decrease in capacity stopped while maintaining the unbalance value.
Однако при прохождении теневых участков орбиты в процессе заряд-разрядных циклов процесс нарастания разбаланса возобновился и с окончанием теневых участков величина разбаланса вновь стабилизировалась.However, during the passage of the shadow portions of the orbit during the charge-discharge cycles, the process of increasing imbalance resumed and with the end of the shadow portions, the imbalance stabilized again.
Появление в составе батареи ряда аккумуляторов с пониженной емкостью резко сокращает энергетические возможности и ресурс батареи и ИСЗ в целом.The appearance of a number of batteries with a reduced capacity in the battery dramatically reduces the energy capabilities and resource of the battery and the satellite as a whole.
Для повышения емкости аккумуляторов, имеющих разбаланс емкости, было произведено очередное повышение уставок управления зарядом. Процесс разбалансирования аккумуляторов по емкости был полностью остановлен, однако на очередных теневых орбитах было зафиксировано несколько (5) аккумуляторов, разрядное напряжение которых составило порядка 1-1,05 В, в то время как остальные имели напряжение в районе 1,25 В.To increase the capacity of batteries with a capacity imbalance, a further increase in the charge control settings was made. The process of unbalancing the batteries by capacity was completely stopped, but several (5) batteries were recorded in the next shadow orbits, the discharge voltage of which was about 1-1.05 V, while the rest had a voltage in the region of 1.25 V.
Проведенные исследования показали, что причиной пониженного разрядного напряжения этих аккумуляторов явилось возникновение в них температурного радиального градиента. В результате этого из электролита, в центральной области активной массы, «уходит» вода (в более холодные граничные области), повышается концентрация электролита и, как следствие, внутреннее сопротивление аккумулятора с понижением разрядного напряжения.Studies have shown that the cause of the low discharge voltage of these batteries was the occurrence of a temperature radial gradient in them. As a result of this, water “leaves” the electrolyte in the central region of the active mass (to the colder boundary regions), the electrolyte concentration increases and, as a result, the internal resistance of the battery decreases the discharge voltage.
Кроме того, при повышении температуры аккумуляторов выше расчетной величины, для данной конструкции аккумуляторной батареи, может развиваться явление, так называемого, "теплового разгона", состоящего в том, что дальнейшее повышение температуры при перезаряде вызывает более интенсивное выделение кислорода из положительного электрода и увеличивает активность отрицательного электрода, что увеличивает, в свою очередь, скорость рекомбинации кислорода с водородом и интенсифицирует тепловыделение. В итоге процесс развивается с положительной обратной связью.In addition, when the temperature of the batteries rises above the calculated value, for this design of the battery, the phenomenon of the so-called “thermal acceleration” may develop, consisting in the fact that a further increase in temperature during recharging causes a more intense release of oxygen from the positive electrode and increases activity negative electrode, which in turn increases the rate of recombination of oxygen with hydrogen and intensifies heat release. As a result, the process develops with positive feedback.
Известны аккумуляторные батареи, описанные в B.C.Багоцкий, А.М.Скундин. «Химические источники тока», Москва, Энергоиздат, 1981 г. [1].The known batteries described in B.C. Bagotsky, A.M. Skundin. "Chemical current sources", Moscow, Energoizdat, 1981 [1].
Известны никель-водородные аккумуляторные батареи, описанные в (Б.И.Центер, Н.Ю.Лызлов. "Металл-водородные электрические системы", Ленинград, "Химия", Ленинградское отделение, 1989 г., стр.265-266 [2]).Nickel-hydrogen storage batteries are described in (B.I. Tsenter, N.Yu. Lyzlov. "Metal-hydrogen electrical systems", Leningrad, "Chemistry", Leningrad Branch, 1989, pp. 265-266 [2 ]).
Однако известные материалы не содержат рекомендаций по количеству и местам установки управляющих аккумуляторов в аккумуляторной батарее.However, the known materials do not contain recommendations on the number and installation locations of the control batteries in the battery.
Известные аккумуляторные батареи приняты за прототип.Known batteries are taken as a prototype.
Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования и надежности эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи.The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of the Nickel-hydrogen battery.
Поставленная цель достигается тем, что аналоговые датчики давления устанавливают на аккумуляторах, находящихся в наиболее теплонапряженных условиях, а включение и отключение дозаряда проводят по среднеарифметическим показаниям аналоговых датчиков давления, причем включение и отключение дозаряда проводят из условия обеспечения нахождения установившегося тока саморазряда аккумуляторов с аналоговыми датчиками давления в интервале (0,003-0,006) номинальной емкости аккумуляторной батареи, а при проведении заряд-разрядных циклов среднеарифметические показания аналоговых датчиков давления поднимают до уровня, обеспечивающего нахождение величины установившегося тока саморазряда аккумуляторов с аналоговыми датчиками давления в интервале (0,01-0,012) номинальной емкости аккумуляторной батареи. В аккумуляторной батарее, для реализации способа, содержащей «n» последовательно соединенных аккумуляторов, из которых на «m» аккумуляторах установлены аналоговые датчики давления, количество аккумуляторов с установленными аналоговыми датчиками давления выбрано из соотношения m/n≥0,07÷0,14, причем указанные аккумуляторы расположены в секторах конструкции аккумуляторной батареи с наихудшим теплоотводом.This goal is achieved by the fact that the analog pressure sensors are installed on batteries that are in the most heat-stressed conditions, and the charge is switched on and off according to the arithmetic mean of the analog pressure sensors, and the charge is turned on and off from the condition of finding the steady state self-discharge current of the batteries with analog pressure sensors in the range (0.003-0.006) of the nominal capacity of the battery, and when carrying out charge-discharge cycles, the average meticheskie readings analog pressure sensor is raised to a level that ensures that the steady value of self-discharge the battery current analog pressure sensors in the interval (0,01-0,012) nominal battery capacity. In a rechargeable battery, for implementing a method containing “n” series-connected batteries, of which analog pressure sensors are installed on “m” batteries, the number of batteries with installed analog pressure sensors is selected from the ratio m / n≥0.07 ÷ 0.14, moreover, these batteries are located in the sectors of the design of the battery with the worst heat sink.
На чертеже, фиг.2, представлены зависимости токов саморазряда (Jc) четырех аккумуляторов НВ-70 (разработка ОАО "Сатурн", г.Краснодар) от степени их заряженности относительно номиналов емкости (Сном), которые выбраны в качестве управляющих зарядом никель-водородной аккумуляторной батареи и расположены в самых теплонапряженных условиях.The drawing, Fig. 2, shows the dependences of the self-discharge currents (Jc) of four NV-70 batteries (developed by Saturn OJSC, Krasnodar) on the degree of their charge relative to the capacitance ratings (Sleep), which are selected as controlling nickel-hydrogen charge battery and located in the most heat-stressed conditions.
Кроме того, на чертеже представлена зависимость тока саморазряда одного из аккумуляторов, который расположен в более холодных условиях.In addition, the drawing shows the dependence of the self-discharge current of one of the batteries, which is located in colder conditions.
Как видно из приведенных графиков, аккумуляторы имеют значительный разброс по токам саморазряда, который обусловлен разницей в активной массе электродов и температурой.As can be seen from the graphs, the batteries have a significant spread in self-discharge currents, which is due to the difference in the active mass of the electrodes and the temperature.
В процессе проведения заряд-разрядных циклов или периодических дозарядов аккумуляторной батареи токи саморазряда всех аккумуляторов приходят к единой величие (установившемуся значению). Это происходит автоматически - каждый аккумулятор выходит на уровень заряженности, при котором его ток саморазряда сравнивается с током саморазряда управляющего аккумулятора.In the process of conducting charge-discharge cycles or periodic recharges of the battery, the self-discharge currents of all batteries come to a single greatness (steady-state value). This happens automatically - each battery reaches a charge level at which its self-discharge current is compared with the self-discharge current of the control battery.
Если в качестве управляющего аккумулятора будет выбран аккумулятор, у которого ток саморазряда в интервале емкости (60÷80)% Сном будет меньше токов саморазрядов некоторых других аккумуляторов, то последние будут иметь тенденцию к снижению емкости, т.к. их ток саморазряда будет стремиться к току саморазряда управляющего аккумулятора, а это равенство достигается при емкости аккумуляторов значительно меньших величин, чем находящийся в интервале (60÷80)% Сном управляющий аккумулятор. В итоге, аккумуляторы в аккумуляторной батарее разбалансируются.If a battery is selected as the control battery, for which the self-discharge current in the capacity interval is (60 ÷ 80)%, the Sleep will be less than the self-discharge currents of some other batteries, then the latter will tend to decrease in capacity, since their self-discharge current will tend to the self-discharge current of the control battery, and this equality is achieved when the battery capacity is much smaller than the control battery located in the interval (60 ÷ 80)% Sleep. As a result, the batteries in the battery will be unbalanced.
Абсолютно одинаковые аккумуляторы, но находящиеся в разных температурных условиях, также приводят к этому эффекту, если в качестве управляющего аккумулятора будет выбран более холодный аккумулятор. Переход на управление зарядом от аккумулятора с повышением на ΔР верхней уставкой уменьшает риск разбаланса, но может стать причиной повышенного тепловыделения аккумулятора, что тоже нежелательно.Absolutely identical batteries, but located in different temperature conditions, also lead to this effect if a cooler battery is chosen as the control battery. Switching to battery charge control with an increase in ΔР by the upper setting reduces the risk of imbalance, but can lead to increased battery heat generation, which is also undesirable.
Таким образом, основным недостатком способов эксплуатации по двухуровневому датчику давления является отсутствие учета фактора саморазряда аккумуляторов и дискретный характер изменения уставок датчика давления (ΔР).Thus, the main disadvantage of the operation methods for the two-level pressure sensor is the lack of consideration of the self-discharge factor of the batteries and the discrete nature of the pressure sensor settings (ΔР).
Отрицательный эффект разброса токов саморазряда компенсируется, если управляющие аккумуляторы находятся в одинаковых температурных условиях и в самых теплых секторах конструкции батареи, что гарантирует величину тока саморазряда этих аккумуляторов больше токов саморазрядов остальных аккумуляторов и исключает явление разбаланса и, если верхняя и нижняя уставки управления дозарядом батареи устанавливаются по среднеарифметическому значению показаний аналоговых датчиков давления.The negative effect of the spread of self-discharge currents is compensated if the control batteries are in the same temperature conditions and in the warmest sectors of the battery design, which guarantees the self-discharge current of these batteries is greater than the self-discharge currents of the remaining batteries and eliminates the unbalance phenomenon and if the upper and lower settings of the battery charge control are set by the arithmetic mean of the readings of analog pressure sensors.
Экспериментально установлено, что оптимальное количество аккумуляторов с аналоговыми датчиками давления удовлетворяет соотношению: m/n≥(0,07÷0,14), гдеIt was experimentally established that the optimal number of accumulators with analog pressure sensors satisfies the ratio: m / n≥ (0.07 ÷ 0.14), where
m - количество аккумуляторов с аналоговыми датчиками давления;m is the number of batteries with analog pressure sensors;
n - количество аккумуляторов в батарее.n is the number of batteries in the battery.
С точки зрения длительного хранения в заряженном состоянии необходимо обеспечивать минимальное тепловыделение аккумуляторов, что исключает возможность теплового разгона и возникновения температурного градиента. Этому условию удовлетворяет эксплуатация аккумуляторов на пологой ветви графика тока саморазряда и нахождение установившегося тока саморазряда в интервале (0,003÷0,006) Сном. При этом рабочая емкость батареи может быть меньше требуемой для прохождения теневого участка Земли.From the point of view of long-term storage in a charged state, it is necessary to ensure minimal heat dissipation of the batteries, which eliminates the possibility of thermal acceleration and the emergence of a temperature gradient. This condition is satisfied by the operation of the batteries on a gentle branch of the graph of the self-discharge current and finding the steady-state self-discharge current in the interval (0.003 ÷ 0.006) Som. In this case, the working capacity of the battery may be less than that required for the passage of the shadowed portion of the Earth.
При переходе к заряд-разрядным циклам на теневых участках орбиты для повышения рабочей емкости, достаточной для прохождения теневых участков Земли, среднеарифметические значения уставок поднимают до уровня, при котором установившийся ток саморазряда батареи находится в интервале (0,01÷0,012) Сном, что соответствует эксплуатации аккумуляторов на вертикальном участке графика зависимости тока саморазряда от степени заряженности.When switching to charge-discharge cycles in the shadow areas of the orbit to increase the working capacity sufficient to pass the shadow areas of the Earth, the arithmetic mean values of the settings are raised to a level at which the steady-state self-discharge current of the battery is in the range (0.01 ÷ 0.012) Som, which corresponds to battery operation in the vertical section of the graph of the dependence of the self-discharge current on the degree of charge.
Отличительным признаком такого управления является то, что закон управления зарядом носит не дискретный, а непрерывный (аналоговый) характер, что позволяет учитывать любые нюансы поведения аккумуляторов, что невозможно при дискретном характере изменения уставок. При этом, несмотря на более высокое тепловыделение, риск теплового разгона и возникновения температурного градиента исключаются за счет того, что значения верхних уставок не превышают (60÷80)% Сном, а сам заряд-разрядный цикл никель-водородных батарей есть чередование экзотермических реакций с выделением тепла на разряде и эндотермических с поглощением тепла в первой фазе заряда до достижения напряжения, соответствующего термонейтральному. Таким образом, в режиме заряд-разрядных циклов обеспечиваются условия для более высокого заряда без возникновения температурного градиента.A distinctive feature of such control is that the charge control law is not discrete, but continuous (analog) in nature, which allows you to take into account any nuances of battery behavior, which is impossible with the discrete nature of the settings. At the same time, despite higher heat generation, the risk of thermal acceleration and the appearance of a temperature gradient are eliminated due to the fact that the upper settings do not exceed (60 ÷ 80)% SLE, and the charge-discharge cycle of nickel-hydrogen batteries is an alternation of exothermic reactions with heat release at the discharge and endothermic with heat absorption in the first phase of the charge until a voltage corresponding to thermoneutral is reached. Thus, in the regime of charge-discharge cycles, conditions are provided for a higher charge without the occurrence of a temperature gradient.
На чертеже, фиг.3, приведена функциональная схема автономной системы электропитания, поясняющая работу по предлагаемому способу.In the drawing, figure 3, shows a functional diagram of an autonomous power supply system, explaining the work of the proposed method.
Устройство содержит солнечную батарею 1, подключенную к нагрузке 2 через преобразователь напряжения 3, аккумуляторную батарею 4, подключенную через зарядный преобразователь 5 к солнечной батарее 1, а через разрядный преобразователь 6 к входу выходного фильтра преобразователя напряжения 3.The device contains a
При этом нагрузка 2 в своем составе содержит бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию.At the same time,
Параллельно аккумуляторной батарее 4 подключено устройство контроля аккумуляторов 7 (в частности, давления аккумуляторов, которое определяет их текущую емкость) аккумуляторной батареи, связанное входом с аккумуляторной батареей 4, а выходом с нагрузкой 2 (с бортовой ЭВМ).Parallel to the
В цепи заряда-разряда аккумуляторной батареи установлен измерительный шунт 8.A measuring
Зарядный преобразователь 5 состоит из регулирующего ключа 9, управляемого схемой управления 10, вольтодобавочного узла, выполненного на трансформаторе Тр, транзисторах Т1 и Т2 и выпрямителя на диодах D1 и D2.The charging
Разрядный преобразователь 6 состоит из регулирующего ключа 11, управляемого схемой управления 12.
Преобразователь напряжения 3 состоит из регулирующего ключа 13, управляемого схемой управления 14, входного фильтра С1 и выходного фильтра на диоде D, дросселе L и конденсаторе С.The
Схемы управления преобразователями 10, 12, 14 выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, входом подключенных к шинам стабилизируемого напряжения. Схема управления 10 зарядного преобразователя 5 дополнительно связана с измерительным шунтом 8 и нагрузкой 2.The control circuits of the
Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации аккумуляторная батарея 4 работает в основном (98% ресурса) в режиме хранения и периодических дозарядов от солнечной батареи 1 через зарядный преобразователь 5. Такой режим работы позволяет содержать ее в постоянной готовности на случай аварийных ситуаций (потеря ориентации ИСЗ на Солнце).The device operates as follows. During operation, the
Питание нагрузки 2 осуществляется от солнечной батареи 1 через преобразователь напряжения 3.The
При прохождении теневых участков орбиты либо при нарушении ориентации нагрузка 2 питается от аккумуляторной батареи 4 через разрядный преобразователь 6.When passing shadow portions of the orbit or in violation of the orientation, the
Устройство контроля аккумуляторов 7 контролирует давление в аккумуляторах и передает информацию об их состоянии в нагрузку (бортовую ЭВМ).The
В бортовую ЭВМ «закладывается» программа по следующему алгоритму:The program according to the following algorithm is “embedded” in the on-board computer:
1. Обрабатываются данные аналоговых датчиков давления в «m» аккумуляторах с вычислением среднеарифметического значения давления (или степени заряженности).1. The data of analog pressure sensors in “m” accumulators are processed with calculation of the arithmetic mean value of pressure (or degree of charge).
2. Среднеарифметическое значение давления «m» аккумуляторов (или степени заряженности) сравнивается со значениями верхней и нижней уставок давления, заложенными в логику управления зарядом. При превышении верхней уставки зарядный преобразователь выключается, при уменьшении ниже нижней уставки снова включается.2. The arithmetic mean pressure “m” of the batteries (or degree of charge) is compared with the values of the upper and lower pressure settings embedded in the charge control logic. When the upper set point is exceeded, the charging converter turns off, when reduced below the lower set point, it turns on again.
3. Рассчитывается установившееся значение тока саморазряда батареи по формуле: Jc=ΔPi/Δt, где3. The steady-state value of the self-discharge current of the battery is calculated by the formula: Jc = ΔP i / Δt, where
- ΔРi - разница между уставками в Ач;- ΔP i - the difference between the settings in Ah;
- Δt - время саморазряда в часах.- Δt is the self-discharge time in hours.
4. При хранении аккумуляторной батареи с периодическими дозарядами уставки (верхняя и нижняя) устанавливаются таким образом, чтобы установившееся значение тока саморазряда, аккумуляторов с аналоговыми датчиками давления, находилось в интервале (0,003-0,006) номинальной емкости аккумуляторной батареи, а при проведении заряд-разрядных циклов уставки корректируют до уровня, обеспечивающего нахождение величины установившегося тока саморазряда в интервале (0,01-0,012) номинальной емкости аккумуляторной батареи.4. When storing a battery with periodic additional charges, the settings (upper and lower) are set so that the steady-state value of the self-discharge current of batteries with analog pressure sensors is in the range (0.003-0.006) of the nominal capacity of the battery, and when carrying out charge-discharge setting cycles are adjusted to a level that ensures that the value of the steady-state self-discharge current is in the range (0.01-0.012) of the nominal capacity of the battery.
На чертеже, фиг.4, приведен пример реализации конструкции никель-водородной аккумуляторной батареи типа 20НВ-70.In the drawing, figure 4, an example implementation of the design of a Nickel-hydrogen storage battery type 20NV-70.
Аккумуляторная батарея содержит двадцать последовательно соединенных аккумулятора 1 (номинальной емкости в 70 А*ч), из которых на двух аккумуляторах 2 установлены (в пределах соотношения: m/n≥0,07÷0,14) аналоговые датчики давления. Аккумуляторная батарея выполнена с жидкостным контуром охлаждения (жидкостным коллектором 3) по боковым поверхностям корпуса 4 батареи.The storage battery contains twenty series-connected accumulators 1 (nominal capacity of 70 A * h), of which two
Места установки аккумуляторов с аналоговыми датчиками давления 2 выбраны из условия наихудшего теплоотвода.The installation locations of the batteries with
Таким образом, предлагаемый способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи позволяет поддерживать последнюю на высоком уровне заряженности при прохождении теневых орбит и обеспечивать хранение в заряженном состоянии на солнечных орбитах без ухудшения эксплуатационных характеристик и, следовательно, повышает эффективность использования и надежность эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи, надежность автономной системы электропитания и ИСЗ в целом.Thus, the proposed method of operating a nickel-hydrogen storage battery allows the latter to be maintained at a high level of charge during the passage of shadow orbits and to ensure storage in a charged state in solar orbits without compromising performance and, therefore, improves the efficiency and reliability of operation of a nickel-hydrogen battery , reliability of an autonomous power supply system and a satellite as a whole.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005122357/09A RU2294580C1 (en) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Method for exploiting nickel-hydrogen accumulator battery in autonomous electric power system of geostationary earth satellite and accumulator battery for realization of said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005122357/09A RU2294580C1 (en) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Method for exploiting nickel-hydrogen accumulator battery in autonomous electric power system of geostationary earth satellite and accumulator battery for realization of said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2294580C1 true RU2294580C1 (en) | 2007-02-27 |
Family
ID=37990792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005122357/09A RU2294580C1 (en) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Method for exploiting nickel-hydrogen accumulator battery in autonomous electric power system of geostationary earth satellite and accumulator battery for realization of said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2294580C1 (en) |
-
2005
- 2005-07-14 RU RU2005122357/09A patent/RU2294580C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЦЕНТЕР Б.И., ЛЫЗЛОВ Н.Ю. Металл-водородные электрические системы. - Л.: Химия, 1989, с.265-266. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6674263B2 (en) | Control system for a renewable energy system | |
| Wang et al. | Charge migration efficiency optimization in hybrid electrical energy storage (HEES) systems | |
| EP2600488A2 (en) | Energy converting apparatus and method | |
| US20110031925A1 (en) | Nanosatellite photovoltaic regulator | |
| KR20170036330A (en) | Energy storage system | |
| JP5184202B2 (en) | Method for charging storage elements of an autonomous system | |
| RU2337452C1 (en) | Method of load supply with direct current in composition of autonomous system of earth power supply and autonomous power supply system for its implementation | |
| Wu et al. | Energy management for thermoelectric generators based on maximum power point and load power tracking | |
| RU2289178C2 (en) | Method for servicing nickel-hydrogen storage battery of artificial earth satellite | |
| KR101509148B1 (en) | Photovoltaics System, apparatus and method for operating of storage battery | |
| RU2510105C2 (en) | Method to charge set of accumulator batteries within autonomous system of spacecraft power supply | |
| RU2289179C1 (en) | Method for servicing nickel-hydrogen storage battery in off-line power supply system | |
| RU2294580C1 (en) | Method for exploiting nickel-hydrogen accumulator battery in autonomous electric power system of geostationary earth satellite and accumulator battery for realization of said method | |
| RU2305349C2 (en) | Operating process of nickel-hydrogen storage battery incorporated in geostationary artificial earth satellite | |
| RU2314602C1 (en) | Method for servicing nickel-hydrogen storage battery | |
| Teo et al. | Modelling and optimisation of stand alone power generation at rural area | |
| RU2366041C1 (en) | Method of using nickel-hydrogen accumulator battery and accumulator battery for its realisation | |
| RU2401487C1 (en) | Operation of nickel-hydrogen storage battery on artificial earth satellite | |
| RU2313169C2 (en) | Off-line power supply system | |
| RU2331954C1 (en) | Method of nickel-hydrogen battery operation in artificial earth satellite stand-by power supply system | |
| RU2294581C1 (en) | Method for exploiting hermetic nickel-hydrogen accumulator battery in autonomous system of electric power of earth satellite | |
| RU2554105C2 (en) | Method to operate nickel-hydrogen accumulator batteries in power supply system of space vehicle operated in low earth orbit | |
| RU2320055C1 (en) | Method for servicing nickel-hydrogen storage battery incorporated in artificial earth satellite | |
| Alimardani et al. | A new approach to improve li-ion battery lifetime in home energy storage system with photovoltaic modules | |
| RU2390477C1 (en) | Method of performing service life tests of space storage batteries and device to this end |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120715 |