SU922924A1

SU922924A1 - Способ заряда аккумуляторной батареи 1

Info

Publication number: SU922924A1
Application number: SU802973157A
Authority: SU
Inventors: Petr A Antonenko; Grigorij P Marchenko; Lenik N Sagoyan; Vyacheslav Z Barsukov; Evgenij A Rudakov; Irina N Zhdanova
Original assignee: Dn Khim T I Im F E Dzerzhinsko
Priority date: 1980-08-13
Filing date: 1980-08-13
Publication date: 1982-04-23

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к способам зарядки и поддержания в рабочем состоянии вторичных элементов, и может быть использовано в отраслях промышленности, изготавливающих и эксплуатирующих электрические аккумуляторы, а также при автономной эксплуатации радио-электронной аппаратуры, на автомобильном, железнодорожном, авиационном транспорте, где широко эксплуатируются аккумуляторные батареи в режимах частичного разряда.

Аккумуляторные батареи, длительно эксплуатирующиеся в качестве резервного источника или в других целях на автономных транспортных средствах, чаще всего подзаряжаются от электрической сети, имеющей постоянное напряжение. В условиях даже частичного разряда и подзаряда при постоянном напряжении остаточная емкость батарей снижается к 10-50 циклу до

2

' 40-70% от номинальной емкости, что снижает надежность эксплуатации транспортных средств.

Известны способы заряда аккумуляторных батарей путем регулирования тока в зависимости от напряжения на аккумуляторах ζΐ 1.

Однако в этих способах осуществление заряда при постоянном напряжении является длительным и приводит к недозаряду батарей открытой конструкции и тепловому разгону никель-кадмиевых батарей, особенно герметичной конструкции»

Известен также способ автоматического заряда герметичного никель-кадмиевого аккумулятора, согласно которому с целью обеспечения максимальных удельных характеристик аккумуля»· тору сообщают дополнительную емкость, равную разности максимальной зарядной емкости и емкости, накопленной к моменту срабатывания термозависимого датчика напряжения. Функцией

922924

4

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ заряда свинцовой аккумуляторной батареи, согласно которому вы5 полняют заряд сначалаι при постоянном напряжении зарядного источника до момента достижения зарядным током величины равной 0,1-10% от номинальной емкости батареи в ампер-часах,

»0 {а затем при постоянной величине зарядного тока. При использовании этого способа аккумуляторная батарея заряжается на 70-80% при постоянном напряжении. Доведение батареи до пол15 ностью заряженного состояния производится при постоянной величине зарядного тока. При этом общее время заряда составляет 5”6 ч [3]»

Однако продолжительность заряда 20 при этом не регламентируется для батарей, имеющих различную начальную заряженность, что приводит к частым доливкам электролита, избыточному перезаряду батарей и снижению их сро25 ка службы.

Цель изобретения - обеспечение заданных емкостных характеристик, повышение КПД и срока службы аккумуля₃₀ торной батареи»

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу в процессе заряда измеряют емкости, сообщенные батарее до и после момента достижения напряжением батареи заданного зна'че³⁵ ния, корректируемого в соответствии с ее температурой, а оканчивают заряд, когда отношение емкости, сообщенной батарее после момента дости4$ жения напряжением батареи заданного значения, к емкости, сообщенной батарее до этого момента, достигает заданного значения, выбираемого в диапазоне 0,01-2.

Момент достижения напряжением батареи заданного значения определяют, при ее заряде в режиме при постоянной величине зарядного тока.

Заряд аккумуляторной батареи осуществляют следующим образом»

В соответствии с исходной температурой батареи, поступившей на заряд, задают величину зарядного напряжения или величины тока на каждой из ступеней напряжения перехода со ступени на ступень. Вначале заряд выполняют, например, при постоянной величине зарядного напряжения, изменяемого пропорционально температуре

3

термозависимого датчика напряжения является приведение аккумулятора к определенной степени заряженности, соответствующей заданному напряжению независимо от глубины разряда на предыдущем цикле» Глубина разряда влияет на степень заряженности аккумулятора к моменту срабатывания термозависимого датчика напряжения» Например, при глубине разряда 100,

50 и 25% степень заряженности аккумуляторной батареи 20НКБН-25 составила 75,84 и 91% к моменту срабатывания датчика напряжения. Таким образом, термозависимый датчик напряжения не обеспечивает приведение аккумуляторов к определенной степени заряженности.

Дополнительная зарядная емкость определяется как разность между мак- ’ симальной зарядной емкостью и емкостью, накопленной аккумулятором к моменту срабатывания датчика. При этом величина максимальной зарядной емкости равна 100-150% от фактической разрядной емкости аккумулятора, которая при условии 100% заряда является величиной практически постоянной для принятого режима разряда. Таким образом, и максимальная зарядная емкость является величиной постоянной. Например, при выбранной величине зарядного тока равной 0,1 С максимальная зарядная емкость составит 120% от фактической разрядной. Полностью разряженным герметичным никель-кадмиевым аккумуляторам сообщается до момента срабатывания датчика напряжения 90“100% от фактической разрядной емкости аккумулятора.

В этом случае дополнительная зарядная емкость составит 20-30% от фактической разрядной емкости.

В то же время, аккумулятору разряженному, например, на 25% сообщается около 15~20% фактической разрядной емкости до момента срабатывания датчика напряжения. Дополнительная емкость как разность между максимальной зарядной емкостью и емкостью накопленной аккумулятором к моменту срабатывания датчика составит 100105% фактической разрядной С2.1 _έ

Однако это ведет кбольшому перезаряду аккумуляторов, способствующему укрупнению структуры электродов, снижению их пористости, что в итоге вызывает снижение емкостных характеристик, аккумуляторов и КПД»

5 922924

6

батареи или путем ступенчатого снижения величины зарядного тока при достижении напряжением заданных значений. В процессе заряда измеряют сообщенную емкость. При снижении величины зарядного тока до заданного значения, выбираемого из диапазона от 0,01 до 1 от номинальной емкости батареи в ампер-часах, осуществляют заряд при постоянной величине тока. Во время этого этапа заряда регистрируют емкость, сообщенную батарее до момента достижения напряжением батареи заданного значения, изменяющегося пропорционально ее температуре. После названного момента измеряют емкость, сообщаемую батарее при дальнейшем заряде. По мере заряда определяют отношение емкости ()_г, сообщенной после момента достижения напряжением батареи заданного значения, к емкости Ц₄, сообщенной батарее до этого момента.

При достижении указанным отношением заданного значения, выбираемого из диапазона от 0,01 до 2, оканчивают заряд.

Измерение емкости, сообщаемой батарее до момента достижения напряжением батареи заданного значения, позволяет определить емкость, пропорциональную глубине разряда батареи. При этом упрощает нахождение необходимой зарядной емкости, так как исчезает потребность в знании степени заряженности аккумуляторных батарей перед зарядом, что является одним из преимуществ предлагаемого способа.

Вторым преимуществом предлагаемого способа является то, что определение конца заряда выполняют по заданному отношению емкости, сообщенной батарее после момента достижения напряжением батареи заданного значения, к емкости, сообщенной батарее до этого момента. Указанное отношение устанавливает зависимость между глубиной разряда аккумуляторной батареи и величиной необходимой -зарядной емкости, что позволяет снизить перезаряд.

Преимуществом предлагаемого способа является также выбор этого отношения из диапазона от 0,01 до 2. Это позволяет получать в конце заряда требуемую степень заряженности аккумуляторной батареи, так как для определенной электрохимической системы и конструкции аккумуляторной батареи названное отношение является постоянной величиной для каждой степени заряженности.

П р и м е р. В соответствии с температурой аккумуляторной батареи, например, типа 20 НКБН-26, равной 20°С, устанавливают заданное значение напряжения первой стадии заряда, равное 30,3, в которое он имеет, например, линейную зависимость от температуры

и£_ац - η (1,55 - 0,0018

где η - число аккумуляторов в батарее;

Ь°- температура аккумуляторной батареи,°С,

20 Затем измеряют емкость сообщаемую! батарее.

В процессе заряда регулируют ток, поддерживая напряжение батареи на заданном значении, корректируемом

25 в соответствии с температурой. При снижении, величины зарядного тока до значения, например, равного 0,32°С переходят к заряду при постоянной величине тока, равного, например,

³⁰ 7,5 А. Далее измеряют напряжение батареи, сравнивают его с заданным значением равным 32,5 В, которое имеет аналогичную зависимость от температуры

³⁵ υ^_α<3 = (1,75 - 0,0055 I^е)

В момент достижения их равенства регистрируют емкость, сообщенную

батарее в процессе заряда до этого

40

момента, в рассматриваемом примере она равна 26 А ч, после чего измеряют емкость (1₂, сообщаемую батарее в дальнейшем заряде. Определяют отношение &2,^/0ι₁ и при достижении указан⁴⁵ ным отношением заданного значения, равного, например 0,6 заканчивают заряд. ,

После заряда батарея была разряжена током 16 А. При этом емкость,

⁵⁰ отданная батареей составила 28,5 А ч., что составляет 98% от фактической разрядной емкости батареи, определенной на контрольных циклах.

Таким образом, предлагаемый спо⁵⁵ соб заряда прост в осуществлении; позволяет заряжать аккумуляторные батареи, имеющие любую начальную степень заряженности; снижает переза7 922924 8

ряд; удлиняет период между необходимыми доливками электролита в открытых аккумуляторах.

Преимущества предлагаемого способа обеспечивают заданную степень заряженности батарей в конце процесса, повышение КПД заряда и срока службы аккумуляторных батарей.

Предлагаемый способ просто реализовать на серийнобыпускаемых полупроводниковых устройствах: стабилизаторах Напряжения, элементах сравнения, термисторах и счетчиках ампер-часов или электрохимических интеграторах.

, Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения может,быт^ получен за счет повышения эффективности заряда и емкостных характеристик аккумуляторных батарей, снижения затрат электроэнергии, сокращения времени на техобслуживание и проведение контрольно-тренировочных циклов, повышения надежности эксплуатации, особенно на автономных транспортных средствах, и срока службы аккумуляторных батарей а

Claims

Формула изобретения

1. Способ заряда аккумуляторной батареи с регулированием тока по заданным значениям зарядного напряжения, корректируемым по температуре батарей до момента достижения заряд'ным током заданной величины, а затем при постоянном значении зарядного тока, отличающийся тем, что, с целью обеспечения задан5 ных емкостных характеристик, повышения коэффициента полезного действия и срока службы аккумуляторной батареи, в процессе заряда измеряют емкости, сообщенные батарее до и пос

10 ле момента достижения напряжением батареи заданного значения, корректируемого в соответствии с ее температурой, а оканчивают заряд в момент, когда отношение емкости, сооб15 щенной батарее после момента достижения напряжением батареи заданного значения, к емкости, сообщенной до этого момента, достигает заданного значения выбираемого в диапазоне

20 0,01-2. » .
2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что момент достижения напряжением батареи заданного значения определяют при ее заряде

25 в режиме при постоянной величине зарядного тока.