Способ выявления аккумуляторов с наименьшей емкостью для негерметичных аккумуляторов никель-кадмиевых батарей


 


Владельцы патента RU 2426999:

ООО Научно-производственное предприятие "ВНИКО" (RU)

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам диагностики химических источников тока. Способ состоит в том, что на каждый аккумулятор в батарее аккумуляторов в течение 30-90 с подают зарядное напряжение, на 0,05-0,50 В превышающее или напряжение разомкнутой цепи, или зарядное напряжение, и измеряют зарядный ток. Затем проводят сравнение измеренных зарядных токов. Чем больше зарядный ток какого-либо аккумулятора по сравнению с другими аккумуляторами в батарее, тем меньше емкость этого аккумулятора. Технический результат - упрощение способа диагностики состояния отдельных негерметичных никель-кадмиевых аккумуляторов, собранных в батарею.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам диагностики химических источников тока.

Известен способ определения работоспособности никель-кадмиевой аккумуляторной батареи (заявка №93021762/07 от 26.04.1993 г.) путем измерения тока и напряжения в процессе ее эксплуатации. По результатам измерения зарядных и разрядных характеристик определяют параметры математических моделей аккумуляторов и оценивают работоспособность и остаточную емкость.

Однако на осуществление этого способа требуется несколько часов, быстрый оперативный контроль невозможен.

Наиболее близким по технической сущности является способ (патент US №6313607 от 09.01.1999 г.), по которому специальное устройство подает на аккумулятор напряжение или ток и по полученным ответным значениям тока или напряжения вычисляется значение емкости по эквивалентной схеме замещения.

Однако этот способ достаточно сложен, а также не позволяет проводить оперативный контроль состояния отдельных аккумуляторов в батарее.

Известно, что именно самый некачественный аккумулятор ограничивает емкость всей аккумуляторной батареи. Для восстановления емкости батареи надо или заменить некачественный аккумулятор на новый, или восстановить емкость некачественного аккумулятора специальными методами.

Перед авторами стояла задача упростить способ диагностики состояния отдельных негерметичных никель-кадмиевых аккумуляторов, собранных в батарею. Определение состояния отдельных аккумуляторов позволяет выявить аккумуляторы, обладающие наименьшей емкостью и ухудшающие эксплуатационные характеристики аккумуляторной батареи в целом.

Эта задача решена тем, что в предлагаемом способе диагностики негерметичных аккумуляторов никель-кадмиевых батарей на каждый аккумулятор батареи кратковременно, в течение 30-90 с, подают зарядное напряжение, на 0,05-0,50 В превышающее или напряжение разомкнутой цепи (НРЦ), или текущее зарядное («буферное») напряжение. Измеряют протекающий зарядный ток на каждом аккумуляторе, а затем сравнивают эти токи. При подаче такой величины постоянного зарядного напряжения (потенциостатический режим заряда) на аккумуляторе, имеющем наименьшую остаточную емкость, возникает наибольший ток, а на аккумуляторе с максимальной емкостью возникает самый малый ток. Сравнивая величины полученных зарядных токов всех аккумуляторов в батарее, выявляют аккумуляторы с наименьшей емкостью, которые и ограничивают емкость всей аккумуляторной батареи.

Особенно важна такая оценка емкости отдельных негерметичных аккумуляторов для батарей, много лет находящихся в эксплуатации в качестве источника тока постоянной готовности, находящихся в режиме постоянной подзарядки (в буферном режиме). В таких условиях эксплуатации идет постепенная незаметная деградация активной массы, снижение ее электрохимической активности. Определить степень деградации активных масс можно только разрядив аккумулятор, на что требуется от 3 до 10 часов. Предлагаемый нами способ позволяет в течение нескольких минут выявить в аккумуляторной батарее самые проблемные аккумуляторы и вовремя провести корректирующие мероприятия.

Были продиагностированы макеты аккумуляторных батарей, состоящих из 2-х, 4-х и 15-ти аккумуляторов. Аккумуляторы находились в режиме постоянного подзаряда при текущем зарядном «буферном» напряжении 1,40 В. На каждый аккумулятор подавали зарядное напряжение 1,46 В (превышение над подзарядным (текущим) напряжением 1,40 В составляло 0,06 В), время заряда - 60 с. Зарядное напряжение подавали с помощью стандартного выпрямительного зарядного устройства (ВЗУ). Напряжение контролировали с помощью стандартного вольтметра постоянного тока. На диагностику каждого аккумулятора затрачивалось до 1,5 минут времени. Например, на диагностику 15 аккумуляторов с номинальной емкостью 1,3 А·ч каждый ушло 18 минут. На сравнение полученных токов затрачено еще 3 мин и, таким образом, через 21 мин были выявлены два аккумулятора с наибольшим зарядным током, т.е. самые наихудшие (при проверке их емкость оказалась равной 0,62 и 0,65 А·ч).

Отличие между потенциостатическими зарядными токами «плохих» и «хороших» аккумуляторов в исследуемых батареях весьма существенное и составляет от 20% до 300%. Так для батареи негерметичных никель-кадмиевых аккумуляторов напряжением 18 В емкостью 0,8 А·ч потенциостатический зарядный ток был в пределах от 0,12 А до 0,10 А (т.е. они отличались на 20%). При контрольном разряде в гальваностатическом режиме током 0,25 А «хорошие» аккумуляторы отдавали емкость 0,75-0,78 А·ч, а выявленные «плохие» - 0,32-0,35 А·ч.

Для другой аккумуляторной батареи, состоящей из 4 никель-кадмиевых аккумуляторов, потенциостатический зарядный ток составил 0,04 А для «хороших» аккумуляторов, имевших разрядную емкость 0,32 А·ч, а у «плохих» аккумуляторов с разрядной емкостью 0,06 А·ч потенциостатический зарядный ток равнялся 0,12 А (потенциостатические зарядные токи отличались в 3 раза - 300%).

Заряд аккумуляторов при постоянном напряжении менее НРЦ+0,05 В и более НРЦ+0,50 В приводит к неочевидной зависимости между остаточной емкостью и зарядным током.

Кроме того, при напряжении заряда менее НРЦ+0,05 В токи заряда небольшие и не просматривается зависимость между зарядным током и остаточной емкостью.

При напряжении заряда более НРЦ+0,50 В токи заряда чрезвычайно большие (для аккумуляторов большой емкости они достигают сотен ампер) и тоже не просматривается зависимость между зарядным током и остаточной емкостью.

Таким образом, предлагаемый нами способ позволяет быстро и надежно выявить в батарее негерметичных никель-кадмиевых аккумуляторов аккумуляторы с наименьшей емкостью.

Проведенный патентно-информационный поиск позволяет судить о новизне, промышленной применимости и изобретательском уровне предлагаемого способа. Считаем, что описанный нами «Способ выявления аккумуляторов с наименьшей емкостью для негерметичных аккумуляторов никель-кадмиевых батарей» может быть признан изобретением и защищен патентом Российской Федерации.

Способ выявления аккумуляторов с наименьшей емкостью для негерметичных аккумуляторов никель-кадмиевых батарей, заключающийся в подаче на них напряжения с последующим анализом откликов, отличающийся тем, что на каждый аккумулятор в течение 30-90 с подают зарядное напряжение, на 0,05-0,50 В превышающее, или напряжение разомкнутой цепи, или текущее зарядное напряжение, а затем производят сравнение зарядных токов аккумуляторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может найти применение в составе бортовой аппаратуры космических аппаратов. .

Изобретение относится к работе батарей с проточным электролитом, в частности к способам и системам управления, контроля, зарядки и/или разрядки батарей с проточным электролитом.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к химическим источникам тока, и может быть использовано для контроля технического состояния свинцово-кислотной аккумуляторной батареи (АБ), например батискафа.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. .

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. .

Изобретение относится к электротехнике и касается аккумуляторов открытого типа. .

Изобретение относится к технологии выявления состояния вторичных батарей. .

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. .

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к автоматизированным системам контроля, и может быть использовано для задания и контроля тока разряда химических источников тока (ХИТ), контроля напряжения на ХИТ, активации теплового ХИТ

Изобретение относится к определению состояния заряда аккумуляторной батареи

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения составляющих внутреннего сопротивления химических источников тока (ХИТ)
Изобретение относится к диагностике химических источников тока и предназначен для выявления аккумуляторов с пониженной емкостью никель-кадмиевых батарей

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контролю технического состояния аккумуляторной батареи (АБ) в процессе эксплуатации

Изобретение относится к области электрических измерений и может использоваться при тестировании литиевых источников, используемых в системах длительного автономного функционирования

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния аккумуляторных источников питания как отдельных аккумуляторов, так и батарей, состоящих из n последовательно включенных элементов

Изобретение относится к комплексным автоматизированным системам, а именно к системам для контроля работоспособности и диагностики неисправностей обслуживаемых и необслуживаемых аккумуляторных батарей различных (подвижных и стационарных) объектов на базе средств вычислительной техники

Изобретение относится к мониторингу аккумуляторных модулей, каждый из которых содержит множество единичных элементов
Наверх