Способ эксплуатации аккумулятора

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при разработке и эксплуатации аккумуляторов, в которых величину емкости контролируют по давлению, например, при использовании указанных аккумуляторов в составе никель-водородных батарей для систем электропитания. Цель изобретения - увеличение ресурса аккумулятора и стабилизация его емкостных характеристик. Способ эксплуатации аккумулятора путем проведения заряд-разрядных циклов включает контроль заряда по давлению в аккумуляторе, соответствующему минимально необходимой на цикле разрядной емкости, корректировку указанного уровня давления в зависимости от изменения остаточного давления, измеренного при проведении глубоких разрядов аккумулятора до минимально допустимого разрядного напряжения. 2 ил.

„„SU„, 1576946

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 Н 01 М 10/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ... Т наг ) 4М А )FILE . с ". яД 1 Т " 4 д ЬР.=Р . -Р ост; -1 0Ст -Z

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4496305/24-07 (22) 14.09.88 (46) 07.07.90. Бюл. N - 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) Л.Н.Елисеев, В.С.Панков, И.Е.Химсон, А.Г.Хотяинцев и Б.И.Центер (53) 621.355.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 856351, кл. Н 01 М 10/42, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 593270, кл. H 01 И 10/44, 1976.

Авторское свидетельство СССР

11 826903, кл. Н 01 М 10/42, 1978. (54) СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ АККУМУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при разработке и эксплуатации

Изобретение относится к электро» технике и предназначено для пользования при разработке и эксплуатации аккумуляторов, в которых величину емкости контролируют по давлению, например при использовании указанных аккумуляторов в составе никель-водородных батарей (НВБ) для систем электропитания.

Цель изобретения — увеличение ресурса аккумулятора и стабилизация

era емкостных характеристик.

Согласно способу аккумулятор эк. сплуатируют путем проведения зарядразрядных циклов, причем аккумулятор заряжают до минимально необходимой аккумуляторов, в кОторых величину емкости контролируют по давлению, например, при использовании указанных аккумуляторов в составе никель-водородных батарей для систем электропитания, Цель изобретения — увеличение ресурса аккумулятора и стабилизация его емкостных характеристик. Способ эксплуатации аккумулятора путем проведения заряд-разрядных циклов вклю- . чает контроль заряда по давлению в аккумуляторе,.соответствующему минимально необходимой на цикле разрядной емкости, корректировку указанного уровня давления в зависимости от изменения остаточного давления, измеренного при проведении глубоких разрядов аккумулятора до минимально допустимого разрядного напряжения.

2 ил. С: на цикле разрядной емкости, заканчи-, вая заряд при достижении соответствующего уровня давления в аккумуляторе. Для определения в процессе эксплуатациии указанного уровня давления Р„ ; периодически проводят глубокие разряды аккумулятора до минимально допустимого разрядного напряжения, при этом измеряют остаточные давления и определяют разность остаточных давлении ДР по формуле где P..ост;и Рост ;т — остаточные давления

1576946 в аккумуляторе на

i-1-м и i-2-м режимах глубокого разряда.

5 и находят уровень давления Р . по уст формуле

+ ЬР ° уст 1 уст 1 э где Р „ т,, — уровень давления на (i-1)-м циклах, соответствующий минимально необходимой на цикле разрядной емкости. 1 5

Способ обеспечивает новый, более высокий результат при эксплуатации аккумулятора эа счет того, что циклирование его проводят на возможно низком уровне его заряженности, и за 20 счет того, что уровень давления, до которого проводят заряд аккумулятора, корректируют в зависимости от изменения величины остаточного давления в нем. 25

Способ осуществляется следующим образом.

Эксплуатируют аккумулятор путем проведения заряд-разрядных циклов, причем заряжают аккумулятор 4о минимально необходимой на цикле разрядной емкости, заканчивая заряд при достижении соответствующего уровня давления P т ., периодически корректируеуст мого путем проведения глубоких разрядов аккумулятора до минимально допустимого разрядного напряжения, измерения остаточных давлений Р определения разности остаточных давлений ЬР; по формуле 40 цст 1-1 Ост где Рост 1- и P . — остаточные давления

Ост i-2 в аккумуляторе на

i-1- и i-2-режимах глубокого разряда.

Далее находят уровень давления

P . по формуле уст

Р уст Р ус -1+ Р где P . — уровень давления на уст

55 (i-1) -м цикле, соответствующий минимальнс необходимой на цикле разрядной емкости.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ эксплуатации аккумулятора на фиг.2 — циклограмма, поясняющая предлагаемый способ.

Устройство (фиг.1) включает аккумулятор 1 с встроенным в аккумулятор датчиком давления, временное задающее устройство (ВЗУ) 2, да чик 3 напряжения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, зарядно;разрядное устройство (ЗРУ) S, устройство 6 уставки давления, логический элемент ИЛИ 7, регистры 8 — 10, арифметическо-логическое устройство (АЛУ) 11, сумматор 12, устройство 13 сравнения.

Выводы 1.1 аккумулятора 1 соединены с силовыми выводами 5,5 ЗРУ 5 и входом 3.1 датчика 3 напряжения. Выходы 1.2 датчика .давления подключены к входу 4.1 АЦП 4, выход 4.2 которого подключен к информационным входам

8.3 и 9,3 соответственно регистров

8 и 9 и входу 13.1 устройства 13 сравнения. Выходы команд ВЗУ 2 подключе-. ны соответственно: выход 2. 1 — к входу 11.1 признака функции АЛУ 11, выход 2,3 — на вход 8.1 разрешения эаписи регистра 8, выход 2,4 — на вход

9.1 разрешения записи регистра 9, выход 2.5 — к входу 5.2 включения заряда ЗРУ 5, выход 2.6 — к входу 5.3 включения глубокого разряда ЗРУ 5, выход 2.7 — к входу t0. 1 разрешения записи регистра 10 и выходу 6.1 устройства 6 уставки давления. На входы

"Уст."0" 2..1 ВЗУ 2, 8.4 регистра 8, 9.4 регистра 9 подключен выход 6.4 устройства. 6 уставки давления, выход

6.3 которого соединен с входом

"Уст."0 " 10.3 регистра 10, Выход 3.2 датчика 3 напряжения соединен с входом 5.1 отключения глубокого разряда

ЗРУ 5 и с входами 8.2 и 9.2 разрешения записи соответственно регистров

8 и 9, выходы 8.S и 9.5 которых подключены к информационным входам 11.2 и 11.3 АЛУ 11..Выход 10.4 регистра

10 соединен с входом 12.2 сумматора

12 и входом 13.2 устройства 13 сравнения, выход 13.3 которого соединен с входом 5.4 отключения заряда ЗРУ

5. Выход 11.4 АЛУ 11 подключен к входу 12.1 сумматора 12, выход 12.3 которого соединен с входом 7.2 логического элемента ИЛИ 7. Выход 6,2 устройства уставки давления соединен с входом 7.1 логического элемента ИЛИ

5 1576946

7, выход 7.3 которого соединен с ин- На выходе 6.4 устройства 6 уставформационным входом 10.2 регистра 10. ки давления формируется сигнал, котоНа циклограмме (фиг.2) по оси дав- рый постУпает на входы 8. и 9 4 ре лений р отмечены максимальное давле- гистров 8 и 9, Ус раняя режим "Уст."у ние в аккумуляторе Р, уровни дав- этих РегистРов, одновременно этот маркс ) ления при заряде P u P co ° сигнал постУпает на вход,1 ВЗУ 2 уст уcT ответственно на циклах i u i-1 а так,. и включает его в Работу (устраняет

If I I n I I же остаточные давления р и р . Режим Уст. 0 счетчиков, входящих

OCT 1-f ОС7 на циклах i-1 и i-2 глубоких разрядов, 1,! в ВЗУ). Все пРедваРительные операции величина d P, равная разности оста- как и первая, осушествляются опеточных давлений на циклах i-1 и i-2. ратором с помощью переключателей

Устройство (фиг. 1), реализующее устройства 6 уставки давления. HocJIe предлагаемый способ, работает следу- последней предварительной операции ющим образом. устройство работает автоматически по

При подключении устройства к ис- сигналам, поступающим с ВЗУ 2. точнику питания (цепи и источник пи- По сигналу с выхода 2.5 ВЗУ 2, потания не показаны) его элементы прини- ступающему на вход 5.2 ЗРУ 5, вклюмают следующие исходные данные: акку- чается режим заряда аккумулятора мулятор 1 разряжен, ЗРУ отключено, 20 посредством связи его выводов !.1 с регистры 8 — 10 обнулены, ВЗУ отклю- выводом 5.5 ЗРУ 5. Давление в акку. чено, остальные элементы находятся в . муляторе измеряется датчиком давлерабочем состоянии. Далее оператор вы- ния, с выводов !.2 которого сигнал полняет предварительные операции в поступает на вход 4.1 АЦП 4, где на .следующей последовательности. Распола- 25 его выходе 4.2 преобразуется в сиггая сведениями о нагрузке, для кото- налы двоичного параллельного кода, рой предназначен аккумулятор 1 (или соответствующего текущему значению батарея из этих аккумуляторов), в давления в аккумуляторе 1. Сигналы устройстве 6 уставки давления (с по- этого кода и сигн лы кода с выхода мощью переключателей или иным извест- 30 10.4 Регистра 10 поступают на входы ным образом) формируется двоичный па- 13 1 и !3 2 устройства 13 сравнения, раллельный код, соответствующий уров- Когда давление в аккумуляторе 1 доню давления на первом заряд-разрядном стигает уровня давления, соответст-. цикле, исходя из минимально необхо- вующего минимально необходмиой на димой на цикле разрядной емкости. цикле разрядной емкости (код на вхо35 укаэанный код с выхода 6.2 устройст- де 13.1 станет Равным кодУ на входе ва 6 уставки давления поступает на 13.2), на выходе 13.3 устройства 13. вход 7. 1 логического элемента ИЛИ 7 формируется сигнал, который поступаи далее с его выхода 7.3 на. вход ет на вход 5.4 ЗРУ 5 и отключает ре!

Q.2 регистра 10. Формируется сигнал 40 жим заряда аккУмУлятоРа. После заРяна выходе 6.3 устройства 6 уставки да происходит Режим РазРЯда аккумУдавления, который поступает на вход лятора на нагрузкУ (нагрузка и ее

1Q.3 регистра 1Q и устраняет режим цепь не показаны). В конце цикла раэ"Уст."0" этого регистра. ряда по сигналу с выхода 2.5 ВЗУ 2

Затем формируется на выходе 6. 1 аналогично повторяется процесс заря- устройства 6 уставки давления, кото- . да аккумулятора 1 и-также повторяетрый поступает на вход 10.1 регистра ся Разряд .

10 и разрешает запись кода, поданно- В процессе эксплуатации аккумуляго на его информационный вход 10.2. тора путем проведения указанных эаТаким образом, регистр 10 запоминает 50 ряд-разрядных циклов происходит деи передает на свой выход 10.4 код, градация аккумулятора, которая вырасоответствующий уровню давления на жается в том, что при заряде аккумупервом заряд-разрядном цикле. Отклю- лятора до одногО и того же давления чается сигнал на выходе 6.1 устрой- его разрядная емкость уменьшается. ства 6 уставки давления, по которому Для стабилизации разрядной емкости иа входе 10.1 регистра 10 отключает-.

55 необходимо корректировать указанный ся сигнал разрешения записи., обнуля- уровень давления. Время проведения ются выходы 6.2 устройства 6 уставки корректировок закладывают в програмдавления. му выдачи сигналов на выходах Вч« 2

1576946

Ру т = РgcT „+ !Р °

Р oc i ост в зависимости от типа аккумулятора, эНергетических и временных параметров циклон заряд-разряда и условий онружающей среды. В наиболее неблагоприятных случаях может возникнуть нЕобходимость пронедения таких кор р ктировок в конце каждого заряд-разрядного цикла. Проведение корректировки уровня давления проводится ав1О томатически в следующей последовательности.

По сигналу с выхода 2.6 ВЗУ 2, пос упающему на вход 5.3 ЗРУ 5, осущес вляется очередной, например i-2, ц кл глубокого разряда (фиг.2) аккулятора 1 до минимально допустимого разрядного напряжения на выводах 1.1 а <кумулятора 1, которое поступает на . в од 3.1 датчика 3 напряжения, на вых де. 3.2 которого .при указанном мин .мальном напряжении образуются сиги с выхода 2.3 ВЗУ 2, который формИруется одновременно с сигналом на в ходе 2.6; и сигнал с выхода 3.2 датчика 3 напряжения на входах 8.1 и

8i.2 (которые, как и входы 9.1 и 9.2

plervc rpa 9, объединены по схеме 2И), регистр 8 фиксирует код, поступающий с выхода 4.2 АЦП 4 на вход 8,3 регистра 8. Таким образом, регистр 8 фиксИрует код, соответствующий остаточному давлению Р ; на i-2-м цикле ост !- гпубокого разряда. Аналогично регистр

9 фиксирует код, соответствующий остаточному давлению Р ;, на х-1-м

° «35 .Ф кле глубокого разряда. Указанные

Моды с выходов 8.5 è 9.5 регистров 8 и 9 поступают на входы 11.2 и 11.3

ЛЛУ 11, реализующего функцию разности „ йодов на его входах по коду с выхода

2,2 ВЗУ 2 (который формируется одновременно с сигналом на выходе 2.4

НЗУ 2, поступающим на вход 9.1 регистра 9 в момент записи остаточного давления на i-1-м цикле глубокого разряда), поступающему на вход 11. 1 АЛУ 11. Таким образом, на выходе 11.4

АЛУ 11 формируется код, соотнетстну- ищий разности остаточных давлений

5О

Код, соответствующий ЛР,, с выхода 11.4 АЛУ 11 поступает на вход 12.1 сумматора 12, на вход 12.2 которого с выхода 1,0.4 регистра 10 поступает код, соответствующий уровню давления !. у т,., на i-1-м цикле. На выходе

12.3 сумматора 12 формируется код, соответствующий уровню давления P уст на i-м цикле

Код, соответствующий P . с ныуст i хода 12.3 сумматора 12 поступает на вход 7.2 логического элемента ИЛИ 7 и далее с его выхода 7.3 на вход 10.2 регистра 10. По сигналу с выхода 2.7

ВЗУ 2 (поступает в момент окончания цикла глубокого разряда), поступающему на вход 10.1, регистр 10 фиксирует код, соответствующий уровню давления, до которого заряжается аккумулятор .1 на последующих циклах, вплоть ,цо очередного цикла глубокого разряда. Далее устройство работает указанным образом. Если эксплуатируется батарея из п аккумуляторов и, соотнетственно, имеется m (n датчиков напряжения (не обязательно, чтобы в составе батареи каждый аккумулятор имел датчик давления), то в составы датчиков 3 напряжения и АЦП 4 следует включить коммутаторы, которые поочередно подключают выводы 1. 1 ак- . кумуляторов 1 и выводы 1.2 датчиков давления соответственно к входам датчиков 3 напряжения и АЦП 4.

Предлагаемый способ увеличивает ресурс аккумулятора, стабилизирует емкостные характеристики, уменьшает тепловыделения при заряде, увеличивает коэффициент использования зарядной мощности.

Формула изобретения

Способ эксплуатации аккумулятора путем прсведения заряд-разрядных цик лов, при котором заряжают аккуйулятор и контролируют величину его емкости . по давлению, отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса аккумулятора и còàáèëèçàöèè его емкостных характеристик, аккумулятор заряжают до минимально необходимой на цикле разрядной емкости, заканчивая заряд при достижении соответствующего уровня давления (Рycr ), причем для. определения в процессе эксплуатации укаэанного уровня давления периодически проводят глубокие разряды аккумулятора .до минимально допустимого разрядного напряжения, при этом измеряют остаточные давления

10 указанный уровень давпо формуле где Р ррах и P

Q СТ 1-!. где

C-1 h, yuan

Фиг.2

Составитель И. Найдина

Техред И.Ходанич

Корректор Т.Палий

Редактор И,Шулла

Заказ 1849 Тираж 361 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101

9 1576946 и определяют разность остаточных дав- и определяют лений dP, по формуле ления (Р „ т;) — остаточные давления в аккумуляторе на

i-м и i-2-м режимах глубокогО разряда, - уровень давления на (i-1)-м цикле, соответствующий минималь" но необходимой на цикле разрядной емкости.