RU2726941C1 - Method for self-discharge compensation of lead starter storage battery - Google Patents
Method for self-discharge compensation of lead starter storage battery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726941C1 RU2726941C1 RU2019145585A RU2019145585A RU2726941C1 RU 2726941 C1 RU2726941 C1 RU 2726941C1 RU 2019145585 A RU2019145585 A RU 2019145585A RU 2019145585 A RU2019145585 A RU 2019145585A RU 2726941 C1 RU2726941 C1 RU 2726941C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- self
- discharge
- battery
- current
- charge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- 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 автомобильной промышленности и может быть использовано при эксплуатации аккумуляторных батарей, в частности, для поддержания их работоспособности при наличии источников энергии ограниченной мощности и периодического действия.The proposed invention relates to the automotive industry and can be used in the operation of storage batteries, in particular, to maintain their performance in the presence of energy sources of limited power and periodic action.
Известно, что у всех вторичных химических источников энергии (аккумуляторов) количество отдаваемого электрического заряда со временем при хранении уменьшается, что характеризуется как саморазряд аккумулятора.It is known that for all secondary chemical energy sources (batteries), the amount of electric charge given off over time during storage decreases, which is characterized as self-discharge of the battery.
Известен способ компенсации саморазряда свинцовых стартерных аккумуляторных батарей, заключающийся в пропускании электрического тока через аккумуляторную батарею в обратном направлении в сравнении с рабочим током, измерении напряжения на разомкнутых клеммах аккумуляторной батареи, в сравнении измеренного напряжения с критерием напряжения заряженности и отключении тока [Руководство по свинцовым аккумуляторным батареям. Утверждено заместителем начальника Главного бронетанкового управления и заместителем начальника Центрального автотракторного управления. - М.: Воениздат, 1983. - 183 с.].There is a known method of compensation for self-discharge of lead starter batteries, which consists in passing an electric current through the battery in the opposite direction in comparison with the operating current, measuring the voltage at the open terminals of the battery, comparing the measured voltage with the criterion of charging voltage and disconnecting the current [Guide to lead battery batteries. Approved by the Deputy Chief of the Main Armored Directorate and the Deputy Chief of the Central Automobile and Tractor Directorate. - Moscow: Military Publishing, 1983. - 183 p.].
В известном способе, как способе заряжения свинцовых стартерных аккумуляторных батарей в режиме постоянного напряжения, в котором величина напряжения источника энергии для зарядки устанавливается в пределахIn a known method, as a method for charging lead starter batteries in a constant voltage mode, in which the voltage value of the power source for charging is set within
где n - количество аккумуляторов в батарее.where n is the number of batteries in the battery.
Недостатком известного способа является заряжаемость батареи в пределах до (75-85) % зарядовой емкости.The disadvantage of this method is the battery chargeability in the range of up to (75-85)% of the charge capacity.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ компенсации саморазряда свинцовых стартерных аккумуляторных батарей источниками энергии ограниченной мощности и прерывного действия, заключающийся в пропускании электрического тока через аккумуляторную батарею в обратном направлении в сравнении с рабочим током, измерении напряжения на разомкнутых клеммах аккумуляторной батареи, в сравнении измеренного напряжения с критерием напряжения заряженности и отключении тока. [Руководство по свинцовым аккумуляторным батареям. Утверждено заместителем начальника Главного бронетанкового управления и заместителем начальника Центрального автотракторного управления. - М.: Воениздат, 1983. - 183 с.]The closest to the proposed invention is a method of compensating for the self-discharge of lead starter batteries with energy sources of limited power and intermittent action, which consists in passing an electric current through the battery in the opposite direction in comparison with the operating current, measuring the voltage at the open terminals of the battery, in comparison with the measured voltage with the criterion of charging voltage and current cut-off. [Guide to Lead Acid Batteries. Approved by the Deputy Chief of the Main Armored Directorate and the Deputy Chief of the Central Automobile and Tractor Directorate. - M .: Military Publishing, 1983. - 183 p.]
Этот способ известен под названием способа заряда аккумуляторной батареи в режиме постоянного тока. Способ осуществляется пропусканием постоянного тока величиной Iзар.=0.1 С10, равной величине отбираемого тока при 10-часовом режиме полного разряда батареи, где С10 - величина зарядовой емкости аккумуляторной батареи при 10-часовом режиме разряда или заряда батареи.This method is known as DC charging method. The method is carried out by passing a direct current of I charge. = 0.1 С 10 , equal to the value of the current taken at a 10-hour mode of full battery discharge, where С 10 is the value of the charge capacity of the storage battery at a 10-hour mode of discharge or battery charge.
Прим.: При меньшем токоотборе величина зарядовой емкости больше, а при большем токотборе - меньше. Так, аккумуляторная батарея 6СТ-190 при 10-часовом режиме (отбор тока 19 Ампер) имеет емкость 190 Ампер-часов, а при отборе тока 800 Ампер имеет емкость около 20 Ампер-часов.Note: With a lower current take-off, the value of the charge capacity is higher, and with a higher current draw, it is less. So, the 6ST-190 storage battery at a 10-hour mode (current draw-off 19 Amperes) has a capacity of 190 Ampere-hours, and when taking a current of 800 Amperes has a capacity of about 20 Ampere-hours.
Недостатком известного способа является ограниченная возможность его реализации в пределах электрических сетей коллективного пользования или при работе двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. В целом, указанный недостаток ограничивает мобильность транспортного средства, ухудшает звуковую скрытность и связан с расходом топлива на обеспечение работы двигателя внутреннего сгорания транспортного средства для приведения в действие электрического генератора.The disadvantage of this method is the limited possibility of its implementation within the electrical networks of collective use or during the operation of the internal combustion engine of the vehicle. In general, the specified drawback limits the mobility of the vehicle, impairs the sonic secrecy and is associated with the fuel consumption for ensuring the operation of the vehicle's internal combustion engine to drive an electric generator.
Предлагаемое техническое решение направлено на повышение мобильности транспортного средства, в котором используется аккумуляторная батарея, на улучшение звуковой маскировки и уменьшение расхода топлива транспортного средства.The proposed technical solution is aimed at increasing the mobility of a vehicle that uses a storage battery, improving sound masking and reducing vehicle fuel consumption.
Технический результат достигается тем, что в способе компенсации саморазряда свинцовых стартерных аккумуляторных батарей источниками энергии ограниченной мощности и прерывного действия, заключающийся в пропускании электрического тока через аккумуляторную батарею в обратном направлении в сравнении с рабочим током, измерении напряжения на разомкнутых клеммах аккумуляторной батареи, в сравнении измеренного напряжения с критерием напряжения заряженности и отключении тока, дополнительно оценивают величину разряженности и скорость саморазряда аккумуляторной батареи, определяют максимальный ток зарядаThe technical result is achieved by the fact that in the method of compensating for the self-discharge of lead starter batteries with energy sources of limited power and intermittent action, which consists in passing an electric current through the battery in the opposite direction in comparison with the operating current, measuring the voltage at the open terminals of the battery, in comparison with the measured voltage with the criterion of charging voltage and current cut-off, additionally estimate the discharge value and self-discharge rate of the battery, determine the maximum charge current
где Р - ограниченная мощность источника энергии;where P is the limited power of the energy source;
n - количество аккумуляторов в батарее,n is the number of batteries in the battery,
определяют минимальное время пропускания тока Iзар.макс для компенсации потерянного зарядаdetermine the minimum current flow time I charge max to compensate for the lost charge
где ΔQпот - величина потерянного заряда батареи при саморазряде, пропускают ток от источника энергии с мощностью Р в течение времени не менее 2 tмин., затем периодически через времяwhere ΔQ sweat is the value of the lost battery charge during self-discharge, a current is passed from an energy source with a power of P for at least 2 t min. , then periodically in time
где dQ/dt - скорость саморазряда,where dQ / dt is the self-discharge rate,
пропускают обратный ток (ток заряда) через аккумуляторную батарею от источника с ограниченной мощностью в течение времени не менееpass a reverse current (charge current) through the battery from a source with limited power for a period of at least
Предлагаемое изобретение может быть реализовано с помощью устройства, функциональная схема которого приведена на рисунке.The proposed invention can be implemented using a device whose functional diagram is shown in the figure.
Один из вариантов устройства для реализации способа компенсации саморазряда свинцовых стартерных аккумуляторных батарей источниками энергии ограниченной мощности и прерывного действия (далее устройство) содержит последовательно соединенные фотоэлектрический преобразователь 1 световой энергии (солнечный элемент), преобразователь величины напряжения постоянного тока 2, коммутатор 5, измеритель электрических характеристик (напряжения, тока, мощности) 6 и аккумуляторная батарея 7, а также устройство управления 4, соединенное с преобразователем 2 коммутатором 5 и измерителем 6, и хронометр 3, соединенный с устройством управления 4.One of the variants of the device for implementing the method of compensating the self-discharge of lead starter batteries with energy sources of limited power and intermittent action (hereinafter referred to as the device) contains a series-connected
Фотоэлектрический преобразователь (далее ФЭП) 1 преобразует световую энергию в электрическую. С помощью преобразователя 2 величина напряжения устанавливается равнойPhotoelectric converter (hereinafter PV) 1 converts light energy into electrical energy. Using
где Uгп - напряжение гальванической пары, для пары Pb-РbО равное 2 В;where U gp is the voltage of the galvanic pair, for the Pb-PbO pair equal to 2 V;
Uдоб - добавочное напряжение, превышающее напряжение гальванической пары;U ext - additional voltage exceeding the voltage of the galvanic pair;
n - количество гальванических пар (аккумуляторов в батарее).n is the number of galvanic pairs (batteries in a battery).
Добавочное напряжение обеспечивает пропускание обратного тока через аккумуляторы батареи. Коммутатор 5, устройство управления 4 и хронометр 3 обеспечивают установку режима контроля и величины саморазряда аккумуляторной батареи 7, переключения в режим заряда и контроля времени, тока и напряжения заряда батареи 7 после очередного процесса саморазряда.The boost voltage allows the reverse current to pass through the battery cells. The
Способ осуществляется следующим образом. Соединяют аккумулятор к устройству (рисунок) компенсации саморазряда, в частности, к измерителю электрических характеристик 6. Для реализации способа компенсации саморазряда необходимо на батарею подать напряжение согласно формуле (6).The method is carried out as follows. Connect the battery to the self-discharge compensation device (figure), in particular, to the meter of
Для свинцово-кислотных аккумуляторов при известном режиме заряда (заряжения) постоянным напряжением величина добавочного напряжения составляет Uдоб = 0.3-0.4 В. При этом заряженность может достигать 85%, то есть «потерянный» заряд ΔQпот не менее 15%. При заряде током как в прототипе Uдоб достигает величины 0.7 В. При этом напряжении происходит обильное газовыделение с образованием своего рода блистеринга, то есть очень мелких пузырьков газа с огромным внутренним давлением (десятки атмосфер). При соприкосновении с поверхностью активной массы пузырьки лопаются с выделением большой энергии и разрушают поверхность зерен активной массы. Зерна активной массы положительного электрода по размеру сравнимы с пузырьками, поэтому разрушается связь между зернами пористой активной массы, и электрод осыпается (в гидравлике подобные явления характеризуются как «кавитация»).For lead-acid batteries with a known mode of charging (charging) with constant voltage, the value of the additional voltage is U add = 0.3-0.4 V. In this case, the charge can reach 85%, that is, the "lost" charge ΔQ sweat is not less than 15%. When charged with a current, as in the prototype, U ext reaches 0.7 V. At this voltage, abundant gas evolution occurs with the formation of a kind of blistering, that is, very small gas bubbles with a huge internal pressure (tens of atmospheres). Upon contact with the surface of the active mass, the bubbles burst with the release of great energy and destroy the surface of the grains of the active mass. The grains of the active mass of the positive electrode are comparable in size to the bubbles, therefore, the bond between the grains of the porous active mass is destroyed, and the electrode crumbles (in hydraulics, such phenomena are characterized as "cavitation").
В предлагаемом способе для устранения кавитации в порах положительного электрода величина Uдоб принимается равным 0.6 В, при которой отсутствует «кипящее» газовыделение и устраняется кавитационное разрушение электрода. При этом это напряжение выше добавочного напряжения режима постоянного напряжения (0.3-0.4) В и обеспечивает заряженность более 95%. Эта оценка следует из линейной интерполяции зависимости степени заряженности от величины добавочного напряжения: при Uдоб = 0.4 В степень заряженности составляет 85%, а при Uдоб = 0.7 В степень заряженности составляет 100%.In the proposed method, to eliminate cavitation in the pores of the positive electrode, the value of U add is taken equal to 0.6 V, at which there is no "boiling" gas release and the cavitation destruction of the electrode is eliminated. Moreover, this voltage is higher than the additional voltage of the constant voltage mode (0.3-0.4) V and provides a charge of more than 95%. This estimate follows from the linear interpolation of the dependence of the degree of charge on the value of the additional voltage: at U add = 0.4 V, the degree of charge is 85%, and at U add = 0.7 V, the degree of charge is 100%.
Сопоставительный с прототипом анализ показал, что предполагаемое изобретение позволяет осуществлять компенсацию саморазряда с применением автономных, мобильных и бесшумных источников энергии во временных интервалах суточной периодичности действия от допустимых величин саморазряда (25% зимой и 50% летом), до поддержания уровня, близкой к полной готовности (более 95% степени заряженности); использовать бесшумные, мобильные, компактные солнечные элементы и осуществлять компенсацию саморазряда батарей в условиях солнечного, а также дневного диффузно рассеянного света. Применение стандартных солнечных батарей в качестве ФЭП размерами 20×30×1 см3 позволяет получать напряжение 12 В и обеспечивают мощность более 10 Вт.Для транспортного средства с аккумуляторной батареей 6СТ-190 можно обеспечить компенсацию саморазряда во всех рабочих условиях в реальном масштабе времени с помощью четырех ФЭП общей мощностью 40 Вт.A comparative analysis with the prototype showed that the proposed invention makes it possible to compensate for self-discharge using autonomous, mobile and silent energy sources in time intervals of daily frequency of action from the permissible values of self-discharge (25% in winter and 50% in summer), until maintaining a level close to full readiness (more than 95% state of charge); use silent, mobile, compact solar cells and compensate for self-discharge of batteries in conditions of sunlight, as well as daytime diffusely scattered light. The use of standard solar cells as PV cells with dimensions of 20 × 30 × 1 cm 3 allows you to obtain a voltage of 12 V and provide a power of more than 10 W. For a vehicle with a 6ST-190 storage battery, self-discharge compensation can be provided in all operating conditions in real time using four PV modules with a total power of 40 W.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145585A RU2726941C1 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Method for self-discharge compensation of lead starter storage battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145585A RU2726941C1 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Method for self-discharge compensation of lead starter storage battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2726941C1 true RU2726941C1 (en) | 2020-07-17 |
Family
ID=71616494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019145585A RU2726941C1 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Method for self-discharge compensation of lead starter storage battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2726941C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000324702A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Denso Corp | Method and apparatus for detecting discharge capacity of battery and controller for car battery |
RU2494514C1 (en) * | 2010-11-25 | 2013-09-27 | Панасоник Корпорэйшн | Charge control circuit, device operating from battery, charging device and method of charging |
CN204858672U (en) * | 2015-08-12 | 2015-12-09 | 杭州绿泽节能技术有限公司 | Activated equipment charges |
CN105846507A (en) * | 2016-05-22 | 2016-08-10 | 桂林理工大学 | Lead-acid battery large current equalization method based on single-chip microcomputer control |
RU2707274C2 (en) * | 2014-10-22 | 2019-11-26 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Method for charging storage battery of vehicle, method of controlling voltage source and vehicle |
-
2019
- 2019-12-30 RU RU2019145585A patent/RU2726941C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000324702A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Denso Corp | Method and apparatus for detecting discharge capacity of battery and controller for car battery |
RU2494514C1 (en) * | 2010-11-25 | 2013-09-27 | Панасоник Корпорэйшн | Charge control circuit, device operating from battery, charging device and method of charging |
RU2707274C2 (en) * | 2014-10-22 | 2019-11-26 | ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Method for charging storage battery of vehicle, method of controlling voltage source and vehicle |
CN204858672U (en) * | 2015-08-12 | 2015-12-09 | 杭州绿泽节能技术有限公司 | Activated equipment charges |
CN105846507A (en) * | 2016-05-22 | 2016-08-10 | 桂林理工大学 | Lead-acid battery large current equalization method based on single-chip microcomputer control |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Manimekalai et al. | An overview of batteries for photovoltaic (PV) systems | |
CN102545291B (en) | Solar power storage system and solar power supply system | |
CN106208223B (en) | Method for charging batteries and device | |
EP2269262B1 (en) | Leadless starting accumulator battery, processing method and its use, particularly for combustion engines and motor vehicles | |
CN101958437A (en) | Charging management method of lithium-ion battery pack and charger | |
CN104167571A (en) | Lead-acid storage battery charger charging technology for electric car | |
WO2012138673A3 (en) | Low cost fast charger with internal accumulator and method | |
Pradhan et al. | Utilization of Battery Bank in case of Solar PV System and Classification of Various Storage Batteries | |
CN101268598B (en) | Apparatus and method for charging an accumulator | |
RU2726941C1 (en) | Method for self-discharge compensation of lead starter storage battery | |
CN102570557A (en) | Charging/discharging management controlling method of wind-light complementary power generation system | |
CN208656488U (en) | A kind of Li-ion batteries piles energy-storage battery case of solar energy and mains hybrid charging | |
GR1009970B (en) | Electric dc accumulator consisting of different energy sources | |
GB2442051A (en) | New Electrolyte for Batteries | |
RU2392700C1 (en) | Method for operation of nickel-hydrogen accumulator battery included into artificial earth satellite | |
Dimassi et al. | Management of a “PV/battery” system in isolated site | |
Gunawan et al. | Development of portable charger for mobile phone using arduino microcontroller during disaster recovery | |
RU2218635C2 (en) | Process charging sealed lead-acid cells | |
Ghufron et al. | Relationship Between Current Discharge to Static and Dynamic Lead Acid Battery Performance | |
Karlina et al. | Study of Several Types of Lithium-polymer Batteries With 3s Battery Management System | |
CN208646781U (en) | A kind of energy-storage battery case of Li-ion batteries piles | |
Chanagala et al. | A Rate-Capacity And Recovery-Effect Aware Battery Management System For Electric Vehicles | |
CN201608546U (en) | Power supply component | |
RU2520183C2 (en) | Method to operate electrochemical capacitors | |
RU2498463C2 (en) | Method of accelerated charge for fixed lead accumulators |