Способ заряда никель-кадмиевого аккумулятора

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к заряду никель-кадмиевых аккумуляторов. Заряд аккумуляторов проводят разнополярными импульсами анодного и катодного тока, при этом окончание заряда фиксируется посредством определения спада функции напряжения на аккумуляторе от времени заряда U(t) на величину DU=5÷20 мВ после прохождения максимума функции. Технический результат: сокращение времени заряда никель-кадмиевых аккумуляторов, уменьшение расхода электроэнергии и увеличение срока службы аккумуляторов. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и касается вопросов заряда никель-кадмиевых (НК) аккумуляторов в ускоренном режиме.

Известна система заряда батарей, где полный заряд проводят импульсным током, чередуя зарядный ток с паузами [1].

Однако указанный способ не обеспечивает существенного сокращения времени заряда без газовыделения и нагрева аккумулятора, так как неэффективно используется пауза.

Известен способ заряда аккумуляторной батареи в режиме пульсирующего тока с периодическим прерыванием процесса заряда и переключением на кратковременный режим быстрой разрядки [2].

Этот способ не обеспечивает достаточно быстрого процесса заряда и требует большого перерасхода энергии при заряде.

Известен способ ускоренного заряда аккумуляторных батарей, при котором полный заряд осуществляют в импульсном режиме с периодом подачи импульсов короче, чем период возбуждения газообразования, т.е. глубина заряда контролируется по напряжению на аккумуляторе U₃ [3].

Этот способ, также, не обеспечивает значительного сокращения времени заряда и требует перерасхода электроэнергии.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков является способ заряда никель-кадмиевых аккумуляторов разнополярными импульсами анодного и катодного тока при определенной продолжительности заряда [4].

Использование описанных способов заряда аккумуляторов приводит к перерасходу электроэнергии, т.к. не достаточно точно определяется конец заряда аккумуляторов, что также может привести или к недозаряду или к их перегреву и выходу из строя.

Задачей изобретения является сокращение времени заряда, уменьшение расхода электроэнергии и увеличение срока службы никель-кадмиевых аккумуляторов.

Указанная задача решается тем, что заряд аккумуляторов проводят разнополярными импульсами анодного и катодного тока с тем отличием, что окончание заряда фиксируется при спаде напряжения на величину DU=5÷20 мВ после достижения максимума функции напряжения на аккумуляторе от времени заряда U(t).

Использование предлагаемого способа ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов позволяет сократить время заряда ХИТ на 15-20%, уменьшить расход электроэнергии на 10-15% по сравнению с существующим способом и увеличить срок службы аккумуляторов.

На чертеже показаны функции напряжения и температуры аккумулятора от времени при заряде его асимметричным током. Окончание заряда по истечении времени Т₃, соответствует предлагаемому способу.

Способ ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов проводят разнополярными импульсами анодного и катодного тока с помощью зарядного устройства УУЗ-1(УУЗ-2) с блоком задания режимов БЗ-281(БЗ-282). Результаты осуществления способа при различных величинах спада напряжения во времени после прохождения максимума для окончания заряда батареи 10НКГЦ-0,94 приведены в таблице 1.

Окончание заряда фиксировали при спаде напряжения на аккумуляторе, следующим за достижением максимума функции напряжения на аккумуляторе от времени заряда U(t). Оптимальные значения величины спада напряжения после прохождении максимума были получены из исследований по длительному циклированию никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей (10НКГЦ-0,94; 6НКГЦ-0,94; 10НКГЦ-1,3; 10НКГЦ-10). При спаде напряжения после прохождения максимума DU менее 5 мВ происходит неполный заряд аккумуляторов. При спаде напряжения DU более 20 мВ происходит нерациональное увеличение времени заряда, перерасход электроэнергии и перегрев аккумулятора.

В таблице 2 приведены для сравнения результаты заряда батареи 10НКГЦ-0,94 в соответствии с прототипом, т.е. конец заряда определялся по времени.

В испытаниях по предлагаемому режиму нижняя граница окончания заряда DU= 5 мВ определялась допустимой величиной разрядной емкости по ТУ (техническое описание и инструкция по эксплуатации ИРАС. 563521.012 ТО). Верхняя граница DU=20 мВ определялась допустимой температурой нагрева аккумуляторной батареи (по ТУ 40^oС<). Выше этой температуры срабатывала встроенная защита батареи от перегрева. Общее количество заряд-разрядных циклов составило 500. Согласно требованиям ТУ емкость в конце наработки 500 циклов не должна быть менее 0,56 А•ч при коэффициенте безотказной работы батареи К=0,99.

Оптимальность выбранных значений величины спада напряжения после прохождения максимума подтверждаются результатами испытаний, представленных в таблицах 1 и 2.

Результаты испытаний показали, что использование предлагаемого способа ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов позволяет сократить время заряда ХИТ на 15-20%, уменьшить расход электроэнергии на 10-15% по сравнению с существующим способом и увеличить срок службы аккумуляторов.

Источники информации 1. Патент США 3617851, кл. 320-22, 1971.

2. Патент Японии 32134, кл. 5701, 1969.

3. Заявка Франции 2068759, кл. Н 02 J 7/00, 1971.

4. Авт. св. СССР 1048536 А, кл. Н 01 М 10/44, 1983.

Формула изобретения

Способ ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов, при котором заряд проводят разнополярными импульсами анодного и катодного тока, отличающийся тем, что окончание заряда фиксируют при спаде функции напряжения на аккумуляторе от времени заряда U(t) на величину DU= 5÷20 мВ после прохождения функцией своего максимума.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3