RU2518487C2 - Method for lead-acid battery formation by pulse asymmetric current - Google Patents
Method for lead-acid battery formation by pulse asymmetric current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518487C2 RU2518487C2 RU2012125287/07A RU2012125287A RU2518487C2 RU 2518487 C2 RU2518487 C2 RU 2518487C2 RU 2012125287/07 A RU2012125287/07 A RU 2012125287/07A RU 2012125287 A RU2012125287 A RU 2012125287A RU 2518487 C2 RU2518487 C2 RU 2518487C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- pulses
- battery
- charge
- duration
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологии производства свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторных батарей, а также к обслуживанию аккумуляторных батарей в процессе их эксплуатации.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the production technology of lead-acid batteries and rechargeable batteries, as well as to the maintenance of rechargeable batteries during their operation.
Формирование - это первый заряд собранного аккумулятора, при котором происходит превращение исходной активной массы в активный материал положительных и отрицательных электродов с определенными физико-химическими и структурными свойствами. Для этого используются различные способы заряда аккумуляторов.Formation is the first charge of the assembled battery, in which the initial active mass is converted into the active material of positive and negative electrodes with certain physicochemical and structural properties. For this, various methods of charging batteries are used.
Известен способ заряда свинцово-кислотной аккумуляторной батареи асимметричным током путем обеспечения равенства продолжительности зарядно-разрядных импульсов, при котором заряд осуществляют импульсами зарядного тока, равными 0,3 от номинальной емкости батареи при импульсах разрядного тока, равных 0,003-0,06 от этой емкости (Авт.свид. СССР №396761, H01M 45/04).A known method of charging a lead-acid battery with an asymmetric current by ensuring equal duration of charge-discharge pulses, in which the charge is carried out by charge current pulses equal to 0.3 of the nominal battery capacity with discharge current pulses equal to 0.003-0.06 from this capacity ( Automatically issued by the USSR No. 396761, H01M 45/04).
Недостаток этого способа - эффективный заряд получается при фиксированном значении величины зарядного импульса, что не пригодно для технологического процесса формирования.The disadvantage of this method is that the effective charge is obtained at a fixed value of the charge pulse, which is not suitable for the technological process of formation.
Известен способ заряда свинцово-кислотных аккумуляторов с реверсированием зарядного тока, при котором длительных зарядных импульсов тока изменяется от 15 с до 8 с в зависимости от состояния аккумулятора, а длительность разрядных импульсов тока берется неизменной 50 мс (патент США №3929505, H01M 4/04).A known method of charging lead-acid batteries with reversing the charging current, in which long-term charging current pulses varies from 15 s to 8 s depending on the state of the battery, and the duration of the discharge current pulses is taken unchanged 50 ms (US patent No. 3929505, H01M 4/04 )
Недостаток этого способа - сложность устройства, реализующего этот способ, и недостаточная эффективность при формировании свинцово-кислотных аккумуляторов.The disadvantage of this method is the complexity of the device that implements this method, and lack of efficiency in the formation of lead-acid batteries.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ заряда свинцово-кислотного аккумулятора через преобразователь от сети переменного тока, основанный на чередовании импульсов зарядного и разрядного тока с частотой их следования f/n (f - частота сети переменного тока, n - коэффициент деления (n=1,2, 3,…)). При этом длительность зарядных импульсов dзар не превышает четверти периода колебаний в сети переменного тока, а длительность импульсов разрядного тока dзар=(n/f)-dзар. Величину тока в разрядном импульсе выбирают в пределах Iраз=(0,1-0,4)I0, где I0 - эффективный постоянный ток заряда, зависимый от амплитуды импульсов зарядного тока и их скважности (патент РФ на изобретение №2180460, H01M 10/44, H02J 7/00). Положительный эффект прототипа - повышение эффективности десульфатации аккумуляторов с глубокой сульфатацией пластин, а также удаление сульфатации, возникающей при длительной эксплуатации аккумуляторных батарей.The closest technical solution (prototype) is a method for charging a lead-acid battery through a converter from an alternating current network, based on the alternation of charge and discharge current pulses with a pulse repetition rate f / n (f is the frequency of the alternating current network, n is the division coefficient (n = 1,2, 3, ...)). In this case, the duration of the charging pulses d zar does not exceed a quarter of the oscillation period in the alternating current network, and the duration of the pulses of the discharge current d zar = (n / f) -d zar . The magnitude of the current in the discharge pulse is chosen within I times = (0.1-0.4) I 0 , where I 0 is the effective constant charge current, depending on the amplitude of the charging current pulses and their duty cycle (RF patent for the invention No. 2180460, H01M 10/44, H02J 7/00). The positive effect of the prototype is to increase the efficiency of desulfation of batteries with deep sulfation of the plates, as well as the removal of sulfation that occurs during prolonged use of batteries.
Недостаток прототипа - не полностью использована возможность повышения эффективности формирования свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Поскольку свинцово-кислотная аккумуляторная батарея с сульфатированными пластинами и новая батарея, не прошедшая формирования, это совершенно разные объекты, то использование идеи технического решения прототипа для формирования батареи оказалось возможным после внесения в известный способ заряда нескольких изменений.The disadvantage of the prototype is not fully used the ability to increase the efficiency of the formation of lead-acid batteries and rechargeable batteries. Since the lead-acid storage battery with sulfated plates and the new battery, which did not go through formation, are completely different objects, the use of the idea of the technical solution of the prototype for forming the battery turned out to be possible after several changes were introduced into the known charging method.
Задачей изобретения является повышение эффективности формирования аккумуляторных батарей в технологическом процессе их производства.The objective of the invention is to increase the efficiency of formation of batteries in the technological process of their production.
Технический результат заключается в снижении времени батарейной формировки, снижении температуры электролита во время формировки, повышении эффективности использования тока.The technical result consists in reducing the time of battery formation, lowering the temperature of the electrolyte during formation, increasing the efficiency of current use.
Технический результат изобретения достигается тем, что при формировании свинцово-кислотной аккумуляторной батареи импульсным асимметричным током через преобразователь от сети переменного тока по способу, основанному на чередовании импульсов зарядного и разрядного тока с частотой их следования f/n (f - частота сети переменного тока, n - коэффициент деления (n-1, 2) и с длительностью импульсов разрядного тока dраз=(n/f)-dзар, где dзap - длительность импульсов зарядного тока, отличающемуся тем, что длительность импульсов зарядного тока выбирают в пределах 0,25Tc≤dзap<0,5Tc, где Tc - период колебаний в сети переменного тока, а величину тока в импульсах разрядного тока Iраз в процессе формирования изменяют в зависимости от накопления заряда в батарее плавно или ступенчато в пределах 0≤Iраз<0.01CH, где CH - численное значение номинальной емкости формируемой батареи.The technical result of the invention is achieved by the fact that when a lead-acid battery is formed by a pulsed asymmetric current through a converter from an alternating current network, according to a method based on the alternation of charge and discharge current pulses with a pulse repetition rate f / n (f is the frequency of the alternating current network, n is the division coefficient (n-1, 2) and with the duration of the pulses of the discharge current d times = (n / f) -d zar , where d zap is the duration of the pulses of the charging current, characterized in that the duration of the pulses of the charging current is selected in within 0,25Tc≤d zap <0,5Tc, where Tc - oscillation period of the AC network, and the amount of current in pulses of discharge current I times during the formation is varied depending on the charge storage in the battery smoothly or stepwise within 0≤I times <0.01C H , where C H is the numerical value of the nominal capacity of the formed battery.
Изобретение поясняется осциллограммами импульсов напряжения, представленными на фиг.1 и фиг.2.The invention is illustrated by the waveforms of the voltage pulses shown in figure 1 and figure 2.
На фиг.1 представлена осциллограмма импульсов напряжения на клеммах аккумуляторной батареи с частотой следования 50 Гц и длительностью около 5 мс.Figure 1 shows the waveform of the voltage pulses at the terminals of the battery with a repetition rate of 50 Hz and a duration of about 5 ms.
На фиг.2 представлена осциллограмма импульсов напряжения на клеммах аккумуляторной батареи с частотой следования 25 Гц и длительностью около 5 мс.Figure 2 presents the waveform of the voltage pulses at the terminals of the battery with a repetition rate of 25 Hz and a duration of about 5 ms.
Принцип способа формирования основан на чередовании импульсов зарядного тока большой амплитуды с импульсами разрядного тока малой амплитуды с частотой их следования, кратной частоте переменного тока электросети России (50 Гц), причем длительность импульса зарядного тока меньше длительности импульса разрядного тока. Как показали исследования, использование импульсного ассиметричного тока для формирования свинцово-кислотных батарей наиболее эффективно при двух значениях частоты следования импульсов: 25 Гц или 50 Гц.The principle of the method of formation is based on the alternation of pulses of a charging current of large amplitude with pulses of a discharge current of small amplitude with a pulse frequency that is a multiple of the frequency of an alternating current of the Russian power grid (50 Hz), and the duration of the charge current pulse is less than the duration of the discharge current pulse. As studies have shown, the use of a pulsed asymmetric current to form lead-acid batteries is most effective at two pulse repetition rates: 25 Hz or 50 Hz.
В отличие от прототипа в изобретении увеличена длительность импульсов зарядного тока от четверти периода колебаний в сети переменного тока (т.е. от 5 мс) до значения, которое меньше половины периода колебаний в сети переменного тока (т.е. меньше 10 мс). Это приводит к увеличению времени зарядной реакции в формируемой аккумуляторной батарее.Unlike the prototype, the invention increases the duration of the charging current pulses from a quarter of the oscillation period in the alternating current network (i.e., from 5 ms) to a value that is less than half the oscillation period in the alternating current network (i.e., less than 10 ms). This leads to an increase in the charging reaction time in the formed battery.
В изобретении изменена также величина тока в разрядных импульсах.The invention also changed the magnitude of the current in the discharge pulses.
Для реализации изобретения необходимо в преобразователе от сети переменного тока частотой 50 Гц (с периодом колебаний 20 миллисекунд) получить из переменного напряжения электросети, амплитуда которого изменяется по синусоидальному закону, прямоугольные импульсы с длительностью 10 мс и с периодом следования 20 мс или 40 мс. Частота следования полученных прямоугольных импульсов будет синхронной с частотой электросети. Эти прямоугольные импульсы подаются на усилитель мощности для обеспечения необходимого зарядного тока в формируемой батарее. Эти же импульсы используются для получения управляющих импульсов напряжения для ключевого элемента, например тиристора с регулируемой длительностью от нуля до 10 мс.To implement the invention, it is necessary to obtain rectangular pulses with a duration of 10 ms and a repetition period of 20 ms or 40 ms from an alternating current source with a frequency of 50 Hz (with an oscillation period of 20 milliseconds) from an AC voltage, the amplitude of which varies according to a sinusoidal law. The repetition rate of the obtained rectangular pulses will be synchronous with the frequency of the mains. These rectangular pulses are fed to a power amplifier to provide the necessary charging current in the formed battery. The same pulses are used to obtain control voltage pulses for a key element, for example, a thyristor with an adjustable duration from zero to 10 ms.
Преобразователь от сети переменного тока может быть также выполнен при использовании в качестве мощного источника тока для формирования батареи не усилителя прямоугольных импульсов, а непосредственно импульсное напряжение электросети синусоидальной формы. Но в этом случае при наличии постоянного напряжения аккумуляторной батареи невозможно получить длительность импульса зарядного тока более 6,5 миллисекунд из-за неполного использования длительности синусоидального импульса сетевого напряжения.The converter from the AC mains can also be made when using as a powerful current source not a rectangular pulse amplifier, but a directly impulse voltage of a power supply of a sinusoidal shape, to form a battery. But in this case, if there is a constant voltage of the battery, it is impossible to obtain a charge current pulse duration of more than 6.5 milliseconds due to the incomplete use of the duration of the sinusoidal mains voltage pulse.
Достоинство такого преобразователя в том, что при сравнительной простоте он обеспечивает получение непосредственно от электросети через трансформатор зарядные токи любой величины, которые ограничиваются только возможностью ключевого элемента (например, тиристора). Это важно для ускоренных процессов формирования, когда при эффективном постоянном токе заряда больше десяти ампер ток в зарядном импульсе достигает весьма больших значений.The advantage of such a converter is that, with comparative simplicity, it ensures that charging currents of any magnitude, which are limited only by the possibility of a key element (for example, a thyristor), are obtained directly from the mains through a transformer. This is important for accelerated formation processes, when at an effective constant charge current of more than ten amperes, the current in the charge pulse reaches very large values.
Преобразователь от сети переменного тока содержит сетевой трансформатор, блок формирователя импульсов напряжения с регулируемой длительностью, синхронных с частотой электросети переменного тока, ключевой элемент (например, тиристор), токоустановочные резисторы, амперметр, переключатель токоустановочных резисторов.The converter from the AC mains contains a network transformer, a voltage pulse generator unit with adjustable duration synchronous with the frequency of the AC mains, a key element (for example, a thyristor), current-setting resistors, an ammeter, a switch of current-setting resistors.
Для получения в блоке формирователя управляющих импульсов с частотой 50 Гц используется один полупериод сети переменного тока, поэтому подаваемый на тиристор импульс должен быть синхронизирован именно с ним. Для получения частоты следования 25 Гц используется также один полупериод сети переменного тока, но тиристор открывается через полтора сетевых периода.To obtain control pulses with a frequency of 50 Hz in the driver unit, one half-cycle of the AC network is used, therefore, the pulse supplied to the thyristor must be synchronized with it. To obtain a repetition rate of 25 Hz, one half-period of the AC network is also used, but the thyristor opens after one and a half network periods.
В обоих случаях блок формирователя управляющих импульсов является маломощным устройством, поскольку для управления тиристором требуется ток порядка 20-30 мА при низком напряжении.In both cases, the control pulse former is a low-power device, since a thyristor requires a current of about 20-30 mA at low voltage.
Тиристор включен последовательно с вторичной силовой обмоткой сетевого трансформатора и аккумуляторной батареей. Импульсы напряжения, которые подаются с силовой обмотки трансформатора на клеммы батареи через тиристор, накладываются на постоянное напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, при этом получается зарядное напряжение Uзap, которое можно представить в виде Uзap=Uбат+Uимп, где Uбат - постоянное напряжение на клеммах батареи, Uимп - напряжение импульса, измеренное на экране осциллографа.The thyristor is connected in series with the secondary power winding of the mains transformer and the battery. The voltage pulses that are supplied from the power winding of the transformer to the battery terminals via the thyristor are superimposed on the constant voltage at the battery terminals, and this results in a charging voltage U zap , which can be represented as U zap = U baht + U imp , where U baht DC voltage at the battery terminals, U imp is the pulse voltage measured on the oscilloscope screen.
Осциллограммы импульсных составляющих зарядного напряжения на клеммах аккумуляторной батареи с частотой 25 Гц и 50 Гц показаны на фиг.1 и фиг.2.Oscillograms of the pulsed components of the charging voltage at the terminals of the battery with a frequency of 25 Hz and 50 Hz are shown in figure 1 and figure 2.
Импульсное зарядное напряжение вызывает в аккумуляторной батарее импульсы зарядного тока, которые образуют в последовательной замкнутой цепи «трансформатор - тиристор - аккумуляторная батарея - амперметр - трансформатор» эффективный постоянный ток заряда I0. Эффективный постоянный ток заряда измеряется обычным образом по показанию амперметра.The pulse charging voltage causes charging current pulses in the battery, which form an effective constant charge current I 0 in a sequential closed circuit "transformer - thyristor - battery - ammeter - transformer" The effective constant charge current is measured in the usual way according to the ammeter.
Напряжение на вторичной обмотке трансформатора подбирается такой величины, чтобы на каждом этапе формирования обеспечивался эффективный постоянный ток заряда, необходимый для процесса формирования батареи.The voltage at the secondary winding of the transformer is selected so that, at each stage of formation, an effective constant charge current is provided, which is necessary for the battery formation process.
Импульсы разрядного тока получаются с помощью токоустановочных резисторов, подсоединяемых к выходным зажимам преобразователя сети переменного тока или к клеммам батареи. Внутреннее сопротивление свинцово-кислотной аккумуляторной батареи намного меньше сопротивления этих резисторов, поэтому потери тока на них за время короткого зарядного импульса незначительны. Возможна разработка схемы, отключающей при импульсе зарядного тока токоустановочный резистор, но энергопотребление такой схемы может быть соизмеримо с потерями на резисторе и усложнение зарядного устройства не во всех случаях необходимо.The discharge current pulses are obtained using current-setting resistors connected to the output terminals of the AC converter or to the battery terminals. The internal resistance of a lead-acid battery is much less than the resistance of these resistors, so the current loss on them during a short charge pulse is negligible. It is possible to develop a circuit that disconnects a current-setting resistor with a charging current pulse, but the power consumption of such a circuit can be commensurate with losses on the resistor and complication of the charger is not necessary in all cases.
Способ формирования осуществляется следующим образом.The method of formation is as follows.
При прохождении через аккумуляторную батарею импульса зарядного тока происходит химическая реакции заряда, во время которой исходная активная масса превращается в активный материал положительных и отрицательных электродов с определенными физико-химическими и структурными свойствами. Трудность первого заряда сформированных электродов определяется низкой электронной проводимостью активной массы и высоким значением контактного сопротивления между ее частицами и токоподводящей основой (решеткой).When a charge current pulse passes through the storage battery, a chemical reaction of the charge occurs, during which the initial active mass turns into the active material of positive and negative electrodes with certain physicochemical and structural properties. The difficulty of the first charge of the formed electrodes is determined by the low electronic conductivity of the active mass and the high value of the contact resistance between its particles and the current-carrying base (lattice).
При реакции заряда активная масса свинцово-кислотного аккумулятора формируется в кристаллическом и аморфном виде, причем рабочие свойства активной массы определяет в основном аморфная составляющая за счет своей высокой проводимости. Измельчению структуры активной массы при формировании и получению ее в аморфном виде способствует зарядный ток большой плотности.During the charge reaction, the active mass of the lead-acid battery is formed in crystalline and amorphous form, and the working properties of the active mass are determined mainly by the amorphous component due to its high conductivity. Grinding the structure of the active mass during its formation and obtaining it in an amorphous form is facilitated by a high-density charging current.
Возникающая при заряде импульсным током концентрационная поляризация электродов снимается в течение разрядного импульса или паузы между зарядными импульсами, что уменьшает расходование зарядного тока на побочные процессы - выделение газов за счет разложения электролита.The concentration polarization of the electrodes that occurs during a charge by a pulsed current is removed during a discharge pulse or in a pause between charge pulses, which reduces the charge current spent on side processes — gas evolution due to decomposition of the electrolyte.
В изобретении зарядный ток в импульсном режиме получается большой амплитуды при значительно меньшем эффективном постоянном токе заряда. Расчет при длительности импульса зарядного тока в 6 мс показывает, что при эффективном постоянном токе заряда величиной, например, 12 А при частоте следования импульсов 50 Гц ток в зарядном импульсе имеет амплитуду 40 А, а при частоте следования импульсов 25 Гц ток в зарядном импульсе имеет амплитуду 80А.In the invention, the charging current in a pulsed mode produces a large amplitude with a significantly lower effective constant charge current. A calculation with a charge current pulse duration of 6 ms shows that with an effective constant charge current of, for example, 12 A at a pulse repetition rate of 50 Hz, the current in the charge pulse has an amplitude of 40 A, and at a pulse repetition rate of 25 Hz, the current in the charge pulse has amplitude 80A.
При том же условии для длительности импульса зарядного тока в 9 мс амплитуда тока при частоте следования импульсов 50 Гц превышает 26 А, а при частоте 25 Гц -53 А.Under the same condition, for a charging current pulse of 9 ms, the current amplitude at a pulse repetition rate of 50 Hz exceeds 26 A, and at a frequency of 25 Hz -53 A.
Таким образом, при импульсном зарядном токе зарядная реакция проходит при значительной плотности тока. Это обеспечивает интенсивность и качество электрохимической реакции преобразования активной массы.Thus, with a pulsed charging current, the charging reaction takes place at a significant current density. This ensures the intensity and quality of the electrochemical reaction of the conversion of the active mass.
Процесс формирования проводится при длительности импульсов зарядного тока от 5 мс до 6,5 мс или от 5 мс до 10 мс (в зависимости от типа преобразователя от сети переменного тока). При длительности зарядного импульса более 5 мс, как уже отмечено, увеличивается по сравнению с прототипом время зарядной реакции, которая происходит только в течение зарядного импульса.The formation process is carried out with a duration of charging current pulses from 5 ms to 6.5 ms or from 5 ms to 10 ms (depending on the type of converter from the AC mains). When the duration of the charge pulse is more than 5 ms, as already noted, the charge reaction time, which occurs only during the charge pulse, increases in comparison with the prototype.
При импульсном асимметричном зарядном токе особое значение имеет длительность разрядного импульса, в течение которого снимается концентрационная поляризация электродов. При частоте следования импульсов 50 Гц при длительности зарядного импульса 5 мс длительность разрядного импульса составляет 15 мс, т.е. в три раза больше длительности зарядного импульса. При увеличении длительности зарядного импульса длительность разрядного импульса уменьшается и может в пределе лишь немного превышать 10 мс. Малая длительность разрядного импульса уменьшает его положительное действие на зарядный процесс. Поэтому при частоте следования импульсов 50 Гц не следует устанавливать длительность импульса зарядного тока больше 6 мс - 7 мс.With a pulsed asymmetric charging current, the duration of the discharge pulse during which the concentration polarization of the electrodes is removed is of particular importance. At a pulse repetition rate of 50 Hz with a charge pulse duration of 5 ms, the duration of the discharge pulse is 15 ms, i.e. three times the duration of the charge pulse. With an increase in the duration of the charging pulse, the duration of the discharge pulse decreases and can in the limit only slightly exceed 10 ms. The short duration of the discharge pulse reduces its positive effect on the charging process. Therefore, at a pulse repetition rate of 50 Hz, the duration of the charging current pulse should not be set to more than 6 ms - 7 ms.
При частоте следования импульсов 25 Гц с периодом 40 мс длительность импульса разрядного тока находится в пределах 30 мс - 35 мс. В этом случае длительность импульсов зарядного тока предпочтительно устанавливать больше 7 мс.At a pulse repetition rate of 25 Hz with a period of 40 ms, the duration of the discharge current pulse is in the range 30 ms - 35 ms. In this case, it is preferable to set the duration of the charging current pulses to more than 7 ms.
При формировании свинцово-кислотного аккумулятора импульсным асимметричным током одним из факторов повышения эффективности процесса является минимизация тока в разрядных импульсах, при которой еще сохраняется их положительное влияние на зарядный процесс.When a lead-acid battery is formed by a pulsed asymmetric current, one of the factors to increase the process efficiency is to minimize the current in discharge pulses, at which their positive effect on the charging process is still preserved.
В разрядных импульсах ток в процессе формирования меняется в зависимости от накопления в аккумуляторной батарее электрического заряда и на начальном этапе формирования имеет нулевое значение. По мере накопления заряда в батарее до некоторого уровня включают ток в разрядных импульсах, который в дальнейшем изменяют плавно или ступенчато до величины на последнем этапе, не превышающей 0,01CH [А] (здесь CH - численное значение номинальной емкости батареи). Такое изменение величины тока в разрядных импульсах уменьшает расход уже накопленного в батарее электрического заряда. Это повышает эффективность формирования батареи.In discharge pulses, the current during the formation process varies depending on the accumulation of electric charge in the battery and at the initial stage of formation it has a zero value. As the charge accumulates in the battery, the current in discharge pulses is turned on to a certain level, which is subsequently changed smoothly or stepwise to a value at the last stage not exceeding 0.01C H [A] (here C H is the numerical value of the nominal battery capacity). Such a change in the magnitude of the current in discharge pulses reduces the consumption of an electric charge already accumulated in the battery. This improves battery formation efficiency.
Можно указать на один из возможных вариантов ступенчатого изменения тока в разрядных импульсах. От начала формирования до накопления заряда Q в аккумуляторе до 50% его номинальной емкости CH (0≤Q1≤0,5CH) между импульсами зарядного тока разрядного тока нет и образуется пауза (I1раз [А]=0). При Q2=(0,5-0,9)CH ток в разрядных импульсах I2раз=0,0065CH [А]. Наибольший ток в разрядных импульсах I3раз [А]<0.01CH устанавливают на конечном этапе формирования Q3>0,9CH, когда эффективность использования зарядного тока мала.One can indicate one of the possible variants of stepwise change in current in discharge pulses. From the beginning of formation to the accumulation of charge Q in the battery, up to 50% of its nominal capacity C H (0≤Q 1 ≤0.5C H ) between the charge current pulses there is no discharge current and a pause is formed (I 1 time [A] = 0). At Q 2 = (0.5-0.9) C H, the current in discharge pulses I 2 times = 0.0065C H [A]. The highest current in discharge pulses I 3 times [A] <0.01C H is established at the final stage of formation of Q 3 > 0.9C H , when the efficiency of using the charging current is small.
Следует отметить, что приведенный вариант изменения тока в разрядных импульсах дан для частоты следования импульсов зарядного тока 50 Гц. При частоте следования импульсов зарядного тока 25 Гц величину тока в разрядных импульсах необходимо уменьшить примерно в 2-2,5 раза, чтобы обеспечить такой же расход электрического заряда формируемой батареи на импульсы разрядного тока.It should be noted that the given variation of the current in the discharge pulses is given for the pulse repetition rate of the charging current of 50 Hz. At a pulse current repetition rate of 25 Hz, the current in discharge pulses must be reduced by about 2-2.5 times to ensure the same electric charge consumption of the formed battery for discharge current pulses.
В проведенном эксперименте по формированию аккумуляторной батареи температура электролита изменялась в пределах 36°C - 48°C при небольшом охлаждении ее в водяной ванне. Тепловое действие электрического тока является его фундаментальным свойством и от него невозможно избавиться. Это особенно заметно при ускоренных режимах формирования с большими зарядными токами. Но на практике установлено, что при импульсном ассиметричном токе нагревание батареи меньше, чем при использовании постоянного тока, за счет уменьшения выделения тепла в химических зарядно-разрядных реакциях и уменьшения электролиза воды.In the experiment on the formation of the battery, the electrolyte temperature varied between 36 ° C - 48 ° C with slight cooling in a water bath. The thermal effect of electric current is its fundamental property and it is impossible to get rid of it. This is especially noticeable in accelerated formation modes with large charging currents. But in practice, it was found that with a pulsed asymmetric current, the heating of the battery is less than with direct current, due to a decrease in heat generation in chemical charge-discharge reactions and a decrease in water electrolysis.
Сравнение с постояннотоковым производственным режимом формирования аккумуляторной батареи емкостью 55 А·ч показало, что на формирование постоянным током за 19 часов, когда была получена плотность электролита 1,28 г/см3, было затрачено 242,05 А·ч электрического тока, а при использовании импульсного асимметричного зарядного тока такой же результат за то же время был получен с затратой 187,2 А·ч, т.е. затрачено меньше на 54,85 А·ч (в постояннотоковом режиме использовался зарядный ток большей величины).Comparison with the constant-current production mode of forming a battery with a capacity of 55 A · h showed that 242.05 A · h of electric current was spent on direct current formation in 19 hours when the electrolyte density was 1.28 g / cm 3 ; using a pulsed asymmetric charging current, the same result for the same time was obtained with a cost of 187.2 Ah; 54.85 Ah less was spent (in constant current mode, a larger charging current was used).
Контрольный разряд сформированной 12-вольтовой свинцово-кислотной батареи номинальной емкостью 55 А·ч с начальным током разряда 2,75 А показал за 21 час разряда емкость 55,86 А·ч. Ток разряда после двадцати часов был равен 2,55 А при напряжении 11,5 В, а после двадцати одного часа - 2,3 А при напряжении 9,2 В.A control discharge of the formed 12-volt lead-acid battery with a nominal capacity of 55 A · h with an initial discharge current of 2.75 A showed a capacity of 55.86 A · h for 21 hours of discharge. The discharge current after twenty hours was 2.55 A at a voltage of 11.5 V, and after twenty-one hours - 2.3 A at a voltage of 9.2 V.
Использование для формирования свинцово-кислотной батареи импульсов зарядного тока с длительностью более 5 миллисекунд (6 миллисекунд в эксперименте) и изменение тока в разрядных импульсах дало по сравнению с прототипом некоторые преимущества, в частности, по увеличению зарядной емкости и кроме этого по сравнению с постояннотоковым режимом - уменьшение затрат зарядного тока.The use of charge current pulses with a duration of more than 5 milliseconds (6 milliseconds in the experiment) for forming a lead-acid battery and the change in the current in discharge pulses gave some advantages in comparison with the prototype, in particular, in increasing the charging capacity and, in addition, in comparison with constant current mode - reducing the cost of charging current.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125287/07A RU2518487C2 (en) | 2012-06-18 | 2012-06-18 | Method for lead-acid battery formation by pulse asymmetric current |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125287/07A RU2518487C2 (en) | 2012-06-18 | 2012-06-18 | Method for lead-acid battery formation by pulse asymmetric current |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012125287A RU2012125287A (en) | 2013-12-27 |
| RU2518487C2 true RU2518487C2 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=49785743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012125287/07A RU2518487C2 (en) | 2012-06-18 | 2012-06-18 | Method for lead-acid battery formation by pulse asymmetric current |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2518487C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111370776A (en) * | 2020-02-20 | 2020-07-03 | 天能电池集团股份有限公司 | Container formation process for valve-controlled storage battery |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110176638B (en) * | 2019-06-05 | 2022-04-29 | 天能电池(芜湖)有限公司 | Two-day charging process for reducing charging energy consumption of 20Ah storage battery |
| CN110676529A (en) * | 2019-09-10 | 2020-01-10 | 天能电池(芜湖)有限公司 | Low-energy-consumption 2-day internal formation charging process for 6-DZF-23 battery |
| CN110808428B (en) * | 2019-12-13 | 2022-04-29 | 天能电池(芜湖)有限公司 | Charging process for completing storage battery within 3 days |
| CN110808429A (en) * | 2019-12-16 | 2020-02-18 | 天能电池(芜湖)有限公司 | Formation process of water bath-free battery |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2503179A (en) * | 1948-02-10 | 1950-04-04 | Edison Inc Thomas A | Battery charging method |
| US3929505A (en) * | 1971-04-23 | 1975-12-30 | Mcculloch Corp | Formation of battery plates |
| RU2091953C1 (en) * | 1995-12-28 | 1997-09-27 | Анатолий Григорьевич Николаев | Process of charge of storage cells with asymmetric current and system for its implementation |
| RU2180460C2 (en) * | 2000-01-05 | 2002-03-10 | Дувинг Валентин Георгиевич | Lead-acid cell charging process |
| RU2218636C1 (en) * | 2002-03-28 | 2003-12-10 | Сарапов Станислав Викторович | Process of cell charging |
| RU2313864C1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-12-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") | Method for high-speed formation of enclosed nickel-cadmium storage batteries and for recovery of their capacity by charging them with asymmetric current |
-
2012
- 2012-06-18 RU RU2012125287/07A patent/RU2518487C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2503179A (en) * | 1948-02-10 | 1950-04-04 | Edison Inc Thomas A | Battery charging method |
| US3929505A (en) * | 1971-04-23 | 1975-12-30 | Mcculloch Corp | Formation of battery plates |
| RU2091953C1 (en) * | 1995-12-28 | 1997-09-27 | Анатолий Григорьевич Николаев | Process of charge of storage cells with asymmetric current and system for its implementation |
| RU2180460C2 (en) * | 2000-01-05 | 2002-03-10 | Дувинг Валентин Георгиевич | Lead-acid cell charging process |
| RU2218636C1 (en) * | 2002-03-28 | 2003-12-10 | Сарапов Станислав Викторович | Process of cell charging |
| RU2313864C1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-12-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") | Method for high-speed formation of enclosed nickel-cadmium storage batteries and for recovery of their capacity by charging them with asymmetric current |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111370776A (en) * | 2020-02-20 | 2020-07-03 | 天能电池集团股份有限公司 | Container formation process for valve-controlled storage battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012125287A (en) | 2013-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2518487C2 (en) | Method for lead-acid battery formation by pulse asymmetric current | |
| Hua et al. | Charge and discharge characteristics of lead-acid battery and LiFePO4 battery | |
| CN109659637A (en) | The lithium ion battery low-temperature charging method of alternating current-direct current superposition | |
| US10594150B2 (en) | Pulse discharge system | |
| CN103490114A (en) | Storage battery charging regenerator | |
| EA004171B1 (en) | Circuit arrangement and method for pulsated charging of batteries | |
| US8120333B2 (en) | Method of charging double electric layer electrochemical capacitors | |
| Chen et al. | Improving battery charging performance by using sinusoidal current charging with the minimum AC impedance frequency | |
| JP6176378B1 (en) | Lead storage battery device, lead storage battery control device, and lead storage battery control method | |
| CN103023121A (en) | Sulfur-removed power-transformer-free charger for storage battery of electric vehicle | |
| Jamratnaw | Desulfation of lead-acid battery by high frequency pulse | |
| JP3561524B2 (en) | Method for reducing internal resistance of rechargeable storage battery | |
| Fernandes et al. | Control strategy for pulsed lead acid battery charger for stand alone photovoltaics | |
| RU2313864C1 (en) | Method for high-speed formation of enclosed nickel-cadmium storage batteries and for recovery of their capacity by charging them with asymmetric current | |
| CN105281401A (en) | Novel storage battery charging and discharging system | |
| Hu et al. | Hybrid sinusoidal-pulse charging strategy for Li-ion battery in electric vehicle application | |
| Myneni | Analysis of Different Charging methods of Batteries for EV Applications with Charge Equalization | |
| Kwak et al. | Comparative Analysis on the Electrical State-of-Health Degradation of 21700 LiNiCoAlO2 based on Alternating and Direct Currents | |
| RU2180460C2 (en) | Lead-acid cell charging process | |
| CN112689933A (en) | Pulse discharge system | |
| Hu et al. | Hybrid sinusoidal-pulse charging method for the Li-ion batteries in electric vehicle applications based on AC impedance analysis | |
| Nagare et al. | Performance and Efficiency of BatteryImproveby novel pulse current charging method | |
| RU2210841C2 (en) | Method for charging nickel-cadmium storage battery | |
| CN218783605U (en) | Hydrogen production power supply system with super capacitor and battery mixed energy storage | |
| Hussein et al. | An on-line tracking algorithm for Li-ion batteries' optimal charging frequency |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170619 |