UA79203C2

UA79203C2 - Method for determining the degree of self-discharge of an accumulator battery

Info

Publication number: UA79203C2
Application number: UAA200509736A
Authority: UA
Inventors: Oleh Petrovych Zymin; Volodymyr Mykolaiovyc Pryvalov; Dmytro Oleksandrovy Dziakovych; Yevhenii Adamovych Kalynovskyi
Original assignee: Ltd Liability Company Dniprope
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-05-25

Abstract

The proposed method for determining the degree of self-discharge of an accumulator battery without changing the battery parameters in the control process consists in measuring the voltage across the battery terminals, with the disconnected load of the battery, at the start and at the end of a specified period of time, recharging the battery within the specified period of time after the first voltage measurement, discharging the battery at the rated load current, and measuring the voltage across the battery terminals with the disconnected load of the battery. To determine the degree of the self-discharge of the battery, the following equation is used: , where S is the average degree of the self-discharge of the accumulator battery for 24 hours, determined in percent of the rated capacity of the battery, U1 is the voltage across the terminals of the discharged battery, U2 is the voltage across the terminals of the charged battery, U is the voltage across the terminals of the battery within the specified period of time, t is the specified period of time, c, c', k are constant coefficients which allow for the intensities of reactions at the positive and negative electrodes of the accumulator element during the self-discharge. The said coefficients are determined as follows: c = 2.775, c' = 2.58 - 2.67, k = 0.9 - 1.64. The proposed method provides a possibility to determine the degree of self-discharge of an accumulator battery in actual operation conditions.

Description

вує специфіку саморозряду. Ємності до ефекту саморозряду призводить доshows the specificity of self-discharge. Capacity to the effect of self-discharge leads to

Відомий спосіб визначення степеню зарядже- виникнення великої похибки при визначенні даним ності акумулятора (Патент Російської Федерації способом величини саморозряду нових батарейA known method of determining the degree of charge - the occurrence of a large error when determining the data of the battery (Patent of the Russian Federation by the method of the amount of self-discharge of new batteries

Ме2110119; заявл. 22.09.05, опубл. 27.04.98; МПК": або величини саморозряду батарей наприкінціMe2110119; statement 22.09.05, publ. 27.04.98; MPK": or the amount of self-discharge of the batteries at the end

НОТМ10/48, 501К31/36), що полягає у вимірюванні строку служби. рівноважної ЕРС та послідуючому розрахунку сте- В основу винаходу, що пропонується, постав- пеню зарядженості з урахуванням залежності рів- лено задачу вдосконалити спосіб визначення ве- новажної ЕРС від температури електроліту та личини саморозряду свинцево-кислотної акумуля- конструктивних параметрів. При цьому рівноважну торної батареї, який дозволяє визначити величинуNOTM10/48, 501K31/36), which consists in measuring the service life. The basis of the proposed invention is the supply of charge taking into account the dependence of the task of improving the method of determining the equilibrium EMF from the temperature of the electrolyte and the self-discharge rate of the lead-acid battery design parameters. At the same time, the equilibrium of the toric battery, which allows you to determine the value

ЕРС вимірюють на двох електродах, що додатково саморозряду безпосередньо за зміною стану аку- вводять в електроліт. Окрім цього, в електроліт мулятора, не впливаючи на вимірювані параметри також вводять датчик температури, вимірюють та враховуючи закономірності протікання процесів температуру електроліту і в залежності від її вели- саморозряду. Це призводить до підвищення точ- чини корегують значення рівноважної ЕРС. Сте- ності визначення величини саморозряду та прис- пінь зарядженості акумулятора 5 розраховують за коренню вимірювальної процедури, а також до формулою: простоти та зручності самого способу.The emf is measured on two electrodes, which, in addition to self-discharge, are directly introduced into the electrolyte after a change in the state of the battery. In addition, a temperature sensor is also inserted into the electrolyte of the simulator, without affecting the measured parameters, and taking into account the regularities of the processes, the temperature of the electrolyte is measured and depending on its large self-discharge. This leads to an increase in the point at which the value of the equilibrium emf is corrected. The limits of determining the amount of self-discharge and sleep of the charge of the battery 5 are calculated according to the root of the measuring procedure, as well as to the formula: the simplicity and convenience of the method itself.

Поставлена задача вирішується тим, що в в- 0 АБМ|Еи зК(н-и)- 038М з ОномУ я Сном способі визначення величини саморозряду свин-The problem is solved by the fact that in the method of determining the amount of self-discharge in

О4БМЕЗ -083М - ОноммМ з Сном цево-кислотної акумуляторної батареї за зміНОЮ П , стану без впливу на вимірювані параметри, згідно з винаходом, спочатку вимірюють напругу на кле- / де М - об'єм електроліту акумулятора, Ек - ви- мах зарядженої батареї при розімкненому колі, міряна рівноважна електрорушіина сила акумуля- потім батарею зберігають в стані бездіяльності, по тора, К - температурний коефіцієнт вимірювання закінченню якої знову вимірюють напругу на кле- рівноважної електрорушійної сили акумулятора, ін мах батареї при розімкненому колі, після цього - нормальна температура електроліту, їн - виміря- здійснюють підзарядку батареї і розряджають її в на температура електроліту, Оном - еквівалентна номінальному режимі, потім вимірюють напругу на кількість електрики одиниці об'єму електроліту клемах розрядженої батареї при розімкненому номінальної густини, Свом - номінальна ємність колі, після чого визначають величину саморозряду акумулятора, Ез - рівноважна електрорушійна сила за формулою: повністю зарядженого акумулятора. Даний спосіб придатний тільки для визначення степеню заря- пс-ероєз-є 10096 дженості акумулятора, що розряджався на зовніш- 5 -к-А- 5-53 0071-52 нє навантаження, і не враховує закономірностей єз-бр пс-є (1 протікання процесів саморозряду. До того ж цей " спосіб складний та незручний для широкого вико- де 5 - середньодобовий саморозряд, що ви-О4BMEZ -083M - OnommM with Sleep of a lead-acid storage battery according to the change in P, the state without affecting the measured parameters, according to the invention, first measure the voltage at the terminal / where M is the volume of the battery electrolyte, Ek is the volume of the charged battery with an open circuit, the measured equilibrium electromotive force of the battery, then the battery is kept in a state of inactivity, after torus, K is the temperature coefficient of measurement, at the end of which the voltage on the equilibrium electromotive force of the battery is again measured, and the battery voltage with an open circuit, after that - normal temperature of the electrolyte, yin - by measuring - recharge the battery and discharge it to the temperature of the electrolyte, Ohm - equivalent to the nominal mode, then measure the voltage for the amount of electricity per unit volume of the electrolyte at the terminals of the discharged battery when the nominal density is open, Svom - the nominal capacity of the circuit, after which determine the amount of self-discharge of the battery, Ez is the equilibrium electromotive force for the form tallow: a fully charged battery. This method is suitable only for determining the degree of charge-discharge of a battery discharged under an external load, and does not take into account the regularities of discharge (1 the flow of self-discharge processes. In addition, this "method is difficult and inconvenient for a wide range of 5 - average daily self-discharge, which

РИС найбільш Єлизьким за технічною сутністю та ражається у відсотках від номінальної ємності за езультату, що досягається, є спосіб визначення добу; єз, єр та є - напруга на клемах зарядженої саморозряду ІГОСТ В 22759-84, с.20; ГОСТ 26881- батареї, розрядженої батареї та батареї, що зна- 86, с.17-18)|, який полягає у вимірюванні ємності ходилася в стані бездіяльності Відповідно, яка ви- батареї до та після періоду бездіяльності. Для мірюється при розімкненому Колі, п - КІЛЬКІСТЬ еле- пил ментів батареї; ї - тривалість зберігання батареї в цього акумуляторну батарею ДВІЧІ піддають роз- стані бездіяльності; с і К - сталі, значення яких ряду З послідуючим відновленням ємності при за- залежать від співвідношення інтенсивностей реак- ряді. Різниця визначених таким чином ємностей цій саморозряду на позитивних та негативних еле- розглядається як втрата ємності при саморозряді. ктродах і можуть знаходитися в діапазонахRIS is the most complex in terms of technical essence and is expressed as a percentage of the nominal capacity for the achieved result is the method of determining the day; ez, jer and ez - voltage at the terminals of the charged self-discharge IGOST V 22759-84, p. 20; GOST 26881- batteries, discharged batteries and batteries that have found 86, p.17-18)|, which consists in measuring the capacity of the battery in a state of inactivity. Accordingly, what is the battery capacity before and after the period of inactivity. For is measured with an open circuit, n - NUMBER of battery cells; i - duration of battery storage in which the battery is subjected to a period of inactivity TWICE; с and К are constants, the values of which series with the subsequent recovery of the capacity at depend on the ratio of the intensities of the reaction series. The difference between the self-discharge capacities determined in this way on the positive and negative electrodes is considered as the loss of capacity during self-discharge. cathodes and can be in the ranges

Величину середньодобового саморозряду обчис- с-2.58:2 вТВ, К-0.90-1,64: с-2.7558 люють за формулою: Формула для розрахунку величини самороз- сі- с ряду акумуляторної батареї, яка лежить в основі е--1792 100 винаходу, що пропонується, виведена з урахуван- п: Сі ням реальних закономірностей саморозряду. Вона ! містить лише два вимірюваних параметра - трива- де Сі - ємність, отримана на контрольному ро- лість бездіяльності батареї та напругу розімкнено- зряді, проведеному перед установленням на са- го кола, яка характеризує стан батареї у певний морозряд; Сг - ємність, отримана при розряді після момент часу. При визначені саморозряду спосо- закінчення строку бездіяльності; п - число діб без- бом, що пропонується, величина ємності батареї діяльності акумуляторів. Недоліком цього способу не має значення. п є велика тривалість вимірювальних процедур, по- Сталі с і К залежать від співвідношення реак- в'язана з необхідністю розряду батареї в номіна- ціи саморозряду на негативних та позитивних еле- льному режимі. При цьому батарея двічі піддаєть- ктродах. Відношення інтенсивностей реакцій са- ся шкідливому впливу глибокого розряду. До того морозряду негативних та позитивних електродів р ж, після кожного розрядно-зарядного циклу єм- може бути різним (1«реос) в залежності від складу ність акумулятора може змінюватися або за раху- електродних пластин, температури та концентрації нок розроблення пор, або в результаті опливання електроліту. Стала с безпосередньо залежить активної маси та сульфатації. Додавання цієї зміни також і від температури електроліту, але в значно меншому степені. Тією ж мірою залежить від тем-The value of the average daily self-discharge is calculated according to the formula: s-2.58:2 vTV, K-0.90-1.64: s-2.7558 Formula for calculating the amount of self-discharge of a battery series, which is the basis of the e--1792 100 invention , which is proposed, is derived from taking into account the real regularities of self-discharge. She ! contains only two measured parameters - continuous Si - capacity obtained on the control role of battery inactivity and open-circuit voltage conducted before installation on the circuit, which characterizes the state of the battery in a certain frost sequence; Сg is the capacity obtained during discharge after a moment of time. When the self-discharge is determined by the end of the period of inactivity; n - the number of days of rest offered, the value of the battery capacity of the accumulators. The disadvantage of this method does not matter. n there is a long duration of measurement procedures, the constants s and K depend on the ratio reacts with the need to discharge the battery in the nomination of self-discharge on negative and positive electric modes. At the same time, the battery is subjected to cathodes twice. The ratio of the intensities of sasa reactions to the harmful effects of deep discharge. Before the frost sequence of the negative and positive electrodes, after each discharge-charge cycle, the capacitance can be different (1" reos) depending on the composition of the battery can change either due to the electrode plates, temperature and concentration of pores, or in as a result of splashing the electrolyte. Constant c directly depends on the active mass and sulfation. The addition of this change also depends on the temperature of the electrolyte, but to a much lesser extent. To the same extent, it depends on the

ператури і стала с, значення якої (2,7558) наведе- нення нових властивостей і тільки наявність відмі- но для кімнатної температури. Значення сталих К і тних ознак дозволяє отримати новий технічний с визначаються виразами результат. Отже, винахід, що пропонується, відпо- відає критерію «винахідницький рівень». гр , Ір Спосіб визначення саморозряду, що пропону- к-- т о --Т 5 (6-є0) нео ється, простий у застосуванні і може бути легкоtemperature and the constant c, the value of which is (2.7558) induction of new properties and only the presence of a difference for room temperature. The value of constant K and T signs allows to obtain a new technical result defined by expressions. Therefore, the proposed invention meets the "inventive level" criterion. гр , Ир The method of determining the self-discharge, which is offered-- t o --T 5 (6-е0) is simple to apply and can be easily

Інв; ік р , реалізований за допомогою достатньо чутливого вольтметра. де н-0,817 і єо-1,8498. Зазвичай реакції само- Визначення саморозряду акумуляторної бата- розряду негативних електродів протікають набага- реї відповідно до способу, що пропонується, вико- то інтенсивніше і значення сталої с зміщене до нується наступним чином. Заряджена акумулятор- нижньої границі діапазону, а значення сталої К - до на батарея, що містить 6 елементів, зберігається у верхньої границі. стані бездіяльності впродовж 28 діб при темпера-Inv; ik p , implemented using a sufficiently sensitive voltmeter. where n-0.817 and eo-1.8498. Usually, the reactions of self-Determining the self-discharge of a storage battery- the discharge of the negative electrodes flow more abundantly according to the proposed method, are more intense and the value of the constant c is shifted to the new as follows. A charged battery is at the lower limit of the range, and the value of constant K is at the upper limit for a battery containing 6 cells. in a state of inactivity for 28 days at a temperature of

Спосіб визначення саморозряду, що пропону- турі електроліту 25"С. В кінці періоду бездіяльності ється, може застосовуватись незалежно від вели- вимірюють напругу на клемах батареї при розі- чини напруги на клемах батареї при розімкненому мкненому колі є. Напругу розімкненого кола для колі в зарядженому та розрядженому станах. На- батареї в зарядженому та розрядженому стані пруга, що створюється зарядженою акумулятор- приймають рівною єз-12,668 та єр-11,648 відпо- ною батареєю при розімкненому колі, може трохи відно. Нехтуючи реакціями саморозряду позитив- відрізнятися від стандартного значення. Окрім них електродів вважають, що с-2,5898, а к-1,634. цього, у різних батарей напруга розімкненого кола Величину саморозряду обчислюють за формулою в розрядженому стані через конструктивні відмін- ності теж може бути різною. Напруга розімкненого 12,660-є 100 кола зарядженої або розрядженої батареї може до зЗ- 783 свваасо Рв доба) того ж змінюватися з часом через вплив процесів " , зношування, розроблення пор та незворотної втрати води (для МЕГА акумуляторів). При визна- де напруга є виражається у вольтах, а саморо- ченні величини саморозряду способом, що пропо- зряд З - у відсотках від номінальної ємності за нується, ці відхилення граничних значень напруги, добу. Якщо є»12,618, величину саморозряду об- яка визначається при розімкненому колі, можуть числюють або за формулою, наведеною вище, або бути легко враховані вимірюванням величин єз за наближеною формулою та єр.The method of determining the self-discharge that the electrolyte offers at 25"C. At the end of the period of inactivity can be used regardless of the magnitude of charged and discharged states. The battery in the charged and discharged state, the voltage created by the charged battery is assumed to be equal to 12.668 and 11.648 by a resistance battery with an open circuit, may vary slightly. Neglecting positive self-discharge reactions, it differs from the standard value In addition to these electrodes, it is believed that c-2.5898, and k-1.634. of this, in different batteries, the open-circuit voltage is calculated by the formula in the discharged state due to structural differences. The open-circuit voltage is 12.660-100 circuits of a charged or discharged battery can change over time due to the influence of processes ", wear, p treatment of pores and irreversible water loss (for MEGA accumulators). When the voltage is expressed in volts, and the self-discharge values are expressed in the way that pro-series Z - as a percentage of the nominal capacity, these deviations of the limit values of the voltage, day. If there is"12.618, the amount of self-discharge, which is determined in the case of an open circuit, can be calculated either by the formula given above, or be easily taken into account by measuring the values of ez according to the approximate formula and jer.

Спосіб, що пропонується, особливо простий 8- 27202660 є). (в5/ доба) при визначенні саморозряду акумуляторних бата- 28 рей, конструктивними відмінностями яких можна знехтувати, в період стабільності електротехнічних На графіку зображено залежність середньо- характеристик. В цьому випадку можна вважати, добового саморозряду акумуляторної батареї,The proposed method is particularly simple 8- 27202660 is). (v5/day) when determining the self-discharge of 28 storage batteries, the structural differences of which can be neglected, during the period of stability of electrical engineering The graph shows the dependence of average characteristics. In this case, it can be considered that the daily self-discharge of the battery,

ЩО єз-2,11-п8 і єр-1,94-пВ. В результаті для ви- визначеного пропонованим способом, від напруги значення величини саморозряду достатньо вимі- розімкненого кола після 28 діб бездіяльності. ряти лише напругу розімкненого кола в кінці періо- Спосіб, що пропонується, зручний тим, що до- ду бездіяльності батареї та тривалість зволяє визначити величину саморозряду за напру- бездіяльності. гою розімкненого кола, яка вимірюється легко іWHAT is ez-2.11-p8 and er-1.94-pV. As a result, for the self-discharge value determined by the proposed method from the voltage, it is sufficient to measure the open circuit after 28 days of inactivity. measure only the voltage of the open circuit at the end of the period. The proposed method is convenient in that the amount of inactivity of the battery and the duration allow to determine the amount of self-discharge under voltage inactivity. open circle gauge, which is easily measured and

Якщо після періоду бездіяльності напруга ро- швидко. Визначення ємності в цьому випадку не зімкненого кола знижується не більше, ніж на потрібне. При визначенні величини саморозряду 0,008-п В (єз-єх0,008-п8), то для розрахунку вели- пропонованим способом акумуляторну батарею чини саморозряду можна використовувати набли- розряджають не більше одного разу, але всі вимі- жену формулу рювання проводяться в межах одного розрядно- зарядного циклу, що виключає вплив структурних пс-еєр єз-є 10095 змін в активній масі на вимірювану напругу розі- з-кК.- Я 5 ' 232 5 -- мкненого кола. До того ж, спосіб, що пропонується, пссєз з єр її передбачає можливість визначення величини са- морозряду без проведення розряду акумуляторної що випливає з наведеної загальної формули, батареї, якщо впливом конструктивних відміннос- коли зміна напруги розімкненого кола достатньо тей можна знехтувати. В цьому випадку самороз- мала. ряд визначається найбільш просто - за напругоюIf after a period of inactivity the voltage quickly The determination of the capacity in this case of an open circuit is reduced by no more than necessary. When determining the amount of self-discharge 0.008-p V (ез-ех0.008-p8), then for calculating the self-discharge rate of the battery using the proposed method, it is possible to use approx. discharge-charge cycle, which excludes the influence of structural changes in the active mass on the measured voltage of the circuit. In addition, the proposed method provides the possibility of determining the amount of self-discharge without discharging the battery, which follows from the general formula given, if due to structural differences, the change in the open circuit voltage is sufficient and can be neglected. In this case, it is self-destructive. the series is determined most simply - by voltage

За наявними у авторів відомостями передба- розімкненого кола в кінці періоду бездіяльності, що чувані істотні ознаки, що характеризують сутність дозволяє суттєво прискорити вимірювальну про- винаходу, не відомі з рівня техніки, отже, винахід цедуру та уникнути впливу процесів зношування, відповідає критерію «новизна». пов'язаних з розрядом та зарядом акумулятора.According to the information available to the authors, the pre-closed circuit at the end of the period of inactivity, that the essential signs that characterize the essence can be significantly accelerated, are not known from the state of the art, therefore, the invention of cedure and avoid the impact of wear and tear processes meets the criterion of "novelty ". related to battery discharge and charge.

Сутність винаходу, що заявляється, не випли- Пропонований спосіб враховує реальні закономір- ває для фахівця явно з відомого рівня техніки. ності процесів саморозряду, що дозволяє визна-The essence of the claimed invention does not follow from the known state of the art. of self-discharge processes, which allows determining

Сукупність ознак, що характеризують відомий спо- чити величину саморозряду з високою точністю. сіб визначення саморозряду, не забезпечує досяг-A set of features characterizing the known amount of self-discharge at rest with high accuracy. self-determination of self-discharge, does not ensure the achievement of

йand

Мн б очMany points

З й й ее - 5, Ме об/доб 7 ш-к то, й вч -щ ! в я о о о 123 124 125 125 154 в.With y and ee - 5, Me ob/db 7 sh-k to, and uch -sh ! in i o o o 123 124 125 125 154 c.

Комп'ютерна верстка 0. Гапоненко Підписне Тираж 26 прим.Computer layout 0. Gaponenko Signature Circulation 26 approx.

Міністерство освіти і науки УкраїниMinistry of Education and Science of Ukraine

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, УкраїнаState Department of Intellectual Property, str. Urytskogo, 45, Kyiv, MSP, 03680, Ukraine

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601SE "Ukrainian Institute of Industrial Property", str. Glazunova, 1, Kyiv - 42, 01601