RU2329572C1 - Method of operation of nickel-hydrogen accumulator battery - Google Patents
Method of operation of nickel-hydrogen accumulator battery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329572C1 RU2329572C1 RU2007102476/09A RU2007102476A RU2329572C1 RU 2329572 C1 RU2329572 C1 RU 2329572C1 RU 2007102476/09 A RU2007102476/09 A RU 2007102476/09A RU 2007102476 A RU2007102476 A RU 2007102476A RU 2329572 C1 RU2329572 C1 RU 2329572C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermostating
- battery
- nickel
- discharge
- batteries
- 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
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении и наземной эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей.The invention relates to the electrical industry and can be used in the manufacture and ground operation of Nickel-hydrogen batteries.
В процессе изготовления и наземной эксплуатации аккумуляторной батареи имеют место периоды хранения ее как в заряженном, так и в разряженном состоянии.In the process of manufacturing and ground-based operation of the battery, there are periods of storage both in a charged and in a discharged state.
Особенностью никель-водородных аккумуляторных батарей является то, что при переходе от режима заряда или разряда в режим хранения электрохимические процессы в аккумуляторах не прекращаются и их интенсивность снижается только по истечении некоторого времени. К таким процессам относятся рекомбинация кислорода, выделяющегося частично в конечных фазах заряда и разряда, с водородом и постоянно присутствующий процесс саморазряда аккумуляторов.A feature of nickel-hydrogen storage batteries is that during the transition from the charge or discharge mode to the storage mode, the electrochemical processes in the batteries do not stop and their intensity decreases only after some time has passed. Such processes include the recombination of oxygen, which is partially released in the final phases of charge and discharge, with hydrogen and the constantly present process of self-discharge of batteries.
Известны способы эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (см. главу X1, Б.И.Центер, Н.Ю.Лызлов "Металл-водородные электрические системы". Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1989 г. [1]).Known methods of operating nickel-hydrogen storage batteries (see chapter X1, B.I. Tsenter, N.Yu. Lyzlov "Metal-hydrogen electric systems." L .: Chemistry, Leningrad Branch, 1989 [1]).
Недостатком этих способов является то, что вопросы термостатирования аккумуляторных батарей при их эксплуатации известными способами не рассматриваются.The disadvantage of these methods is that issues of thermostating of batteries during their operation by known methods are not considered.
Наиболее близким техническим решением является способ эксплуатации аккумуляторной батареи в составе космического аппарата, предусматривающий ее активное термостатирование (см. патент РФ №2164881) системой терморегулирования с гидравлическими контурами в процессе эксплуатации (в том числе и наземной эксплуатации) аккумуляторной батареи, принятый за прототип.The closest technical solution is the method of operating the battery as part of the spacecraft, providing for its active thermostating (see RF patent No. 2164881) with a temperature control system with hydraulic circuits during operation (including ground operation) of the battery, adopted as a prototype.
Недостатком известного способа является то, что при переходе от циклирования аккумуляторной батареи к ее хранению режим термостатирования не определен, что в наземных условиях ведет к неоправданному расходу ресурса самой аккумуляторной батареи и системы термостатирования, если процесс электроиспытаний космического аппарата организован как непрерывный процесс, либо чреват локальным перегревом аккумуляторов, если имеют место перерывы в работе (с выключением системы электропитания космического аппарата и системы термостатирования), что снижает надежность эксплуатации аккумуляторной батареи.The disadvantage of this method is that during the transition from cycling the battery to its storage, the temperature control mode is not defined, which in terrestrial conditions leads to unjustified consumption of the battery itself and the temperature control system, if the process of electric tests of the spacecraft is organized as a continuous process, or fraught with local overheating of the batteries, if there are interruptions in operation (with the shutdown of the power supply system of the spacecraft and the temperature control system), it reduces the reliability of the battery operation.
Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности эксплуатации и сохранения ресурсных характеристик никель-водородной аккумуляторной батареи.The aim of the invention is to increase the reliability of operation and preservation of the resource characteristics of a nickel-hydrogen storage battery.
Поставленная цель достигается тем, что по окончании заряда или разряда аккумуляторной батареи перед хранением термостатирование ее продолжают, а прекращают термостатирование после завершения в аккумуляторах электрохимических процессов, связанных с рекомбинацией выделившегося кислорода с водородом, при этом дифференцируют контролируемую температуру во времени dT/dτ, а прекращают термостатирование после достижения dT/dτ установившегося отрицательного значения, кроме того, термостатирование аккумуляторной батареи перед хранением продолжают не менее 1,5 часа от окончания заряда либо разряда.This goal is achieved by the fact that at the end of the charge or discharge of the battery before storage, thermostatting is continued, and thermostatting is stopped after the electrochemical processes associated with the recombination of the released oxygen and hydrogen are completed in the batteries, while the controlled temperature is differentiated in time dT / dτ, and stopped temperature control after reaching dT / dτ steady-state negative value, in addition, temperature control of the battery before storage They last at least 1.5 hours from the end of the charge or discharge.
Действительно, при наземной эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей 28НВ60, разработки ОАО «Сатурн», г.Краснодар, термостатирование которых проводилось путем обдува, с заданным расходом газа, было зафиксировано следующее.Indeed, during the ground operation of 28NV60 nickel-hydrogen storage batteries, developed by Saturn OJSC, Krasnodar, thermostating of which was carried out by blowing, with a given gas flow rate, the following was recorded.
После отключения заряда аккумуляторной батареи по верхнему уровню заряженности ее термостатирование было прекращено, при этом температура аккумуляторов превышала температуру охлаждающего газа (температуру окружающей среды) на (5-7)°С. Через 10-12 часов хранения без активного термостатирования фиксировалась температура аккумуляторов, превышающая температуру окружающей среды на (15-20)°С. Выявлено, что подобная тенденция роста температуры аккумуляторов характерна для аккумуляторной батареи также после проведения ее разряда.After the battery charge was turned off at the upper charge level, its thermostating was stopped, while the temperature of the batteries exceeded the temperature of the cooling gas (ambient temperature) by (5-7) ° С. After 10-12 hours of storage without active temperature control, the temperature of the batteries was recorded, which exceeds the ambient temperature by (15-20) ° С. It was revealed that a similar tendency in the temperature increase of the batteries is characteristic of the battery even after its discharge.
Аналогичное явление зафиксировано при наземной эксплуатации батареи 40НВ70 с жидкостным контуром термостатирования, того же разработчика и изготовителя.A similar phenomenon was recorded during the ground operation of a 40NV70 battery with a liquid thermostat circuit, the same developer and manufacturer.
Выявленный факт ведет к локальному перегреву аккумуляторов и, следовательно, способствует таким отрицательным явлениям как температурная деформация, коррозия активной массы, перераспределение концентрации электролита (повышение внутреннего электрического сопротивления), что снижает надежность эксплуатации и ухудшает (снижает) ресурсные характеристики никель-водородной аккумуляторной батареи. При этом известно, что скорость химических реакций в аккумуляторе в диапазоне (0-50)°С при повышении температуры на каждые 10°С возрастает примерно в 2 раза, в том числе и нежелательных реакций.The revealed fact leads to local overheating of the batteries and, therefore, contributes to such negative phenomena as temperature deformation, corrosion of the active mass, redistribution of the electrolyte concentration (increase in internal electrical resistance), which reduces the reliability of operation and degrades (decreases) the resource characteristics of a nickel-hydrogen battery. It is also known that the rate of chemical reactions in the battery in the range of (0-50) ° C with an increase in temperature for every 10 ° C increases by about 2 times, including undesirable reactions.
На фиг.1 представлены графики изменения температуры аккумуляторов аккумуляторной батареи, после окончания ее заряда (разряда), во времени (Т) и дифференциал этой характеристики во времени (dT/dτ).Figure 1 presents graphs of changes in temperature of the batteries of the rechargeable battery, after the end of its charge (discharge), in time (T) and the differential of this characteristic in time (dT / dτ).
Рассмотрим характерные участки этих графиков. Участок «а-b» соответствует уровню тепловыделения в аккумуляторе, превышающем уровень теплосъема, участок «b-с» соответствует уровню тепловыделения в аккумуляторе меньшем по величине уровня теплосъема, участки «c-d» и «d-e» соответствуют отсутствию тепловыделения в аккумуляторе - здесь идет простой съем накопленного тепла. При этом, тепловыделение от постоянно присутствующего саморазряда аккумуляторов на последних двух участках графиков несущественно, что позволяет им пренебречь.Consider the characteristic sections of these graphs. Section “a-b” corresponds to the heat dissipation level in the battery that exceeds the heat removal level, section “b-c” corresponds to the heat dissipation level in the battery which is lower in value of the heat removal level, sections “cd” and “de” correspond to the lack of heat generation in the battery - here goes simple removal of stored heat. At the same time, the heat emission from the constantly present self-discharge of the batteries in the last two sections of the graphs is insignificant, which allows them to be neglected.
Следует отметить, что процесс взаимодействия кислорода с выделившимся водородом может происходить относительно длительно, однако при эффективном теплосъеме времени 40-60 минут вполне достаточно для завершения процесса в полном объеме. Далее необходимо время для «снятия» с аккумуляторов накопленного тепла. Эффективность снятия накопленного тепла зависит как от конструкции аккумуляторов (теплопроводности от блока электродов к корпусу аккумулятора), так и от производительности системы термостатирования. В любом случае производительность системы термостатирования рассчитывается из условия теплоотвода максимальной расчетной величины тепловыделения аккумуляторной батареи. Исходя из этой предпосылки, можно существенно упростить способ эксплуатации, определив простой временной критерий времени термостатирования в процессе последующего хранения.It should be noted that the process of interaction of oxygen with hydrogen evolved can take a relatively long time, however, with effective heat removal time of 40-60 minutes is enough to complete the process in full. Further, time is needed to “remove” the accumulated heat from the batteries. The efficiency of removing the accumulated heat depends both on the design of the batteries (thermal conductivity from the electrode block to the battery housing) and on the performance of the thermostatic system. In any case, the performance of the temperature control system is calculated from the condition of heat removal of the maximum calculated value of the heat emission of the battery. Based on this premise, it is possible to significantly simplify the method of operation by defining a simple time criterion for the time of temperature control during subsequent storage.
Проведенный анализ характера изменения температуры аккумуляторов после окончания заряда или разряда на различных модификациях никель-водородных аккумуляторных батарей в условиях активного термостатирования показал, что выход на линейный участок снижения температуры (адекватный участку «c-d» графика фиг.1) происходит через время от 30 минут до 1 часа 10 минут. С учетом технологического запаса время последующего термостатирования (после окончания заряда либо разряда) выбрано «не менее 1,5 часа».The analysis of the nature of the change in temperature of the batteries after the end of the charge or discharge on various modifications of nickel-hydrogen batteries under active temperature control showed that the output to the linear section of temperature reduction (adequate to the plot "cd" of the graph of figure 1) occurs after 30 minutes to 1 hours 10 minutes. Taking into account the technological reserve, the time of the subsequent thermostating (after the end of the charge or discharge) is selected as “not less than 1.5 hours”.
На фиг.2 представлена структурная схема рабочего места для автономной работы с аккумуляторными батареями в наземных условиях.Figure 2 presents the structural diagram of the workplace for autonomous work with rechargeable batteries in ground conditions.
Рабочее место содержит:The workplace contains:
- зарядно-разрядный комплекс в составе устройства зарядно-разрядного, устройства контроля аккумуляторов и устройства расширения интерфейса;- a charge-discharge complex consisting of a charge-discharge device, a battery monitoring device and an interface expansion device;
- устройства контроля аналоговых датчиков давления и температуры;- control devices for analogue pressure and temperature sensors;
- ПЭВМ;- PC;
- защитной термостатирующей камеры с жидкостным охлаждением для размещения аккумуляторной батареи.- a liquid-cooled protective thermostatic chamber to house the battery.
В процессе наземной эксплуатации аккумуляторная батарея периодически подвергается хранению в заряженном или разряженном состоянии.During ground operation, the battery is periodically stored in a charged or discharged state.
С целью сохранения ресурса аккумуляторная батарея хранится преимущественно в разряженном состоянии, для чего перед хранением она разряжается.In order to preserve the resource, the battery is stored mainly in a discharged state, for which it is discharged before storage.
При возобновлении работ аккумуляторная батарея предварительно подвергается заряду.When resuming work, the battery is pre-charged.
В процессе проведения разряда, заряда и эксплуатации в заряженном состоянии аккумуляторная батарея термостатируется (в рассматриваемом примере - посредством прокачки охлаждающей жидкости).In the process of discharging, charging and operating in a charged state, the battery is thermostated (in this example, by pumping coolant).
Так как рабочее место для автономной работы с аккумуляторными батареями оснащено ПЭВМ, имеющей связь с «Устройством контроля аналоговых датчиков давления и температуры» и через «устройство расширения интерфейса» с «Устройством зарядно-разрядным» и «Устройством контроля аккумуляторов», то задача автоматического определения момента, когда термостатирование аккумуляторной батареи может быть прекращено (по установившемуся отрицательному значению dτ/dτ или по времени - не менее 1,5 часа) решается простыми программными средствами.Since the workstation for autonomous work with rechargeable batteries is equipped with a PC connected to the “Device for monitoring analog pressure and temperature sensors” and through the “interface expansion device” with the “Charger-discharge device” and “Battery monitoring device”, the task of automatic determination the moment when the temperature control of the battery can be stopped (by a steady negative value dτ / dτ or by time - at least 1.5 hours) is solved by simple software.
Наступление момента, допускающего прекращение термостатирования, может быть выведено на экран монитора в виде директивы (со звуковым сигналом или без него) для последующего исполнения обслуживающим персоналом.The onset of the moment, allowing the termination of temperature control, can be displayed on the monitor screen in the form of a directive (with or without an audio signal) for subsequent execution by maintenance personnel.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет исключить появление локального перегрева аккумуляторов, а следовательно, снизить такие отрицательные явления как температурная деформация, коррозия активной массы, перераспределение концентрации электролита, что повышает надежность эксплуатации и сохраняет ресурсные характеристики никель-водородной аккумуляторной батареи.Thus, the proposed method eliminates the occurrence of local overheating of the batteries, and therefore, reduces such negative phenomena as temperature deformation, corrosion of the active mass, redistribution of the electrolyte concentration, which increases the reliability of operation and preserves the resource characteristics of a nickel-hydrogen storage battery.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007102476/09A RU2329572C1 (en) | 2007-01-22 | 2007-01-22 | Method of operation of nickel-hydrogen accumulator battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007102476/09A RU2329572C1 (en) | 2007-01-22 | 2007-01-22 | Method of operation of nickel-hydrogen accumulator battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2329572C1 true RU2329572C1 (en) | 2008-07-20 |
Family
ID=39809290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007102476/09A RU2329572C1 (en) | 2007-01-22 | 2007-01-22 | Method of operation of nickel-hydrogen accumulator battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2329572C1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2528411C2 (en) * | 2012-12-04 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of nickel-hydrogen battery operation in independent power supply system of spacecraft and independent power supply system for its implementation |
RU2529011C2 (en) * | 2012-06-22 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of nickel-hydrogen battery operation in independent power supply system of spacecraft and independent power supply system for its implementation |
RU2534748C2 (en) * | 2012-11-06 | 2014-12-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" | Method of nickel-hydrogen accumulator battery operation in independent power supply system of spacecraft and independent power supply system for its implementation |
RU2541512C2 (en) * | 2013-03-26 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" | Method to control autonomous system of spacecraft power supply |
RU2543487C2 (en) * | 2013-04-23 | 2015-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Operating method for nickel-hydrogen batteries in power supply system of spacecraft |
RU2554105C2 (en) * | 2013-03-26 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method to operate nickel-hydrogen accumulator batteries in power supply system of space vehicle operated in low earth orbit |
RU2585171C1 (en) * | 2014-12-31 | 2016-05-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method for operating nickel-hydrogen batteries of modular power supply system (versions) |
RU2671600C1 (en) * | 2017-10-05 | 2018-11-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Method of ground environment of spacecraft power supply system |
-
2007
- 2007-01-22 RU RU2007102476/09A patent/RU2329572C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529011C2 (en) * | 2012-06-22 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of nickel-hydrogen battery operation in independent power supply system of spacecraft and independent power supply system for its implementation |
RU2534748C2 (en) * | 2012-11-06 | 2014-12-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" | Method of nickel-hydrogen accumulator battery operation in independent power supply system of spacecraft and independent power supply system for its implementation |
RU2528411C2 (en) * | 2012-12-04 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method of nickel-hydrogen battery operation in independent power supply system of spacecraft and independent power supply system for its implementation |
RU2541512C2 (en) * | 2013-03-26 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" | Method to control autonomous system of spacecraft power supply |
RU2554105C2 (en) * | 2013-03-26 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Method to operate nickel-hydrogen accumulator batteries in power supply system of space vehicle operated in low earth orbit |
RU2543487C2 (en) * | 2013-04-23 | 2015-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Operating method for nickel-hydrogen batteries in power supply system of spacecraft |
RU2585171C1 (en) * | 2014-12-31 | 2016-05-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Method for operating nickel-hydrogen batteries of modular power supply system (versions) |
RU2671600C1 (en) * | 2017-10-05 | 2018-11-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Method of ground environment of spacecraft power supply system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2329572C1 (en) | Method of operation of nickel-hydrogen accumulator battery | |
CN108172930B (en) | Battery pack cooling control method and device and battery pack | |
CN105789719B (en) | Temperature management method for power battery of electric automobile | |
CN101558320B (en) | Secondary battery deterioration judging device and backup power supply | |
CN113410537B (en) | Power battery charging thermal management control method and system | |
JP4527048B2 (en) | Secondary battery control device and secondary battery input control method | |
US7982437B2 (en) | Automotive power supply system and method of operating same | |
CN110661059A (en) | Vehicle battery thermal management method, device and system | |
CN113848489B (en) | Short circuit identification method and device for battery and storage medium | |
CN111123148B (en) | Method and equipment for judging short circuit in metal secondary battery | |
CN102945988A (en) | Method and device for controlling battery temperatures | |
CN109075401A (en) | Battery pack and the method to charge to battery pack | |
CN102105957B (en) | Fast charger for super capacitor | |
CN109216803A (en) | A kind of UMDs battery management system | |
CN112213656A (en) | Battery testing system and method | |
CN110137619B (en) | Energy storage device temperature control method and device | |
Viera et al. | NiMH vs NiCd batteries under high charging rates | |
EP2983240A1 (en) | Power generation system, control method for power generation system, and fuel cell | |
JPH0773907A (en) | Temperature control method for nickel-hydrogen battery | |
CN106450537B (en) | Development method for multiple battery charging algorithms | |
CN111923783B (en) | Electric forklift low-temperature lithium battery management system and control method thereof | |
JP2019115184A (en) | Regeneration device of nickel hydrogen battery and regeneration method | |
CN109659633B (en) | Automatic dock AGV battery temperature maintenance device and method | |
Calinao et al. | Battery management system with temperature monitoring through fuzzy logic control | |
CN209046282U (en) | A kind of intelligent charger for capableing of quick charge |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180123 |