Способ определения степени разряженности свинцового кислотного аккумулятора

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано для определения степени разряженности свинцовых кислотных аккумуляторов (СКА) при эксплуатации. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки степени разряженности СКА в эксплуатации. Согласно изобретению способ определения степени разряженности СКА заключается в том, что предварительно до начала испытаний определяют эмпирическую формулу, устанавливающую функциональную зависимость степени разряженности СКА ΔС от изменения плотности электролита Δρ в нем при разряде, величины удельного показателя разряженности аккумулятора ΔСуд, температуры электролита t, номинальной емкости аккумулятора Сн

в ходе испытаний измеряют плотность ρ и температуру электролита t в аккумуляторе и по функциональной зависимости (1) вычисляют степень разряженности аккумулятора, для определения величины удельного показателя разряженности аккумулятора дополнительно до начала испытаний определяют эмпирическую формулу, устанавливающую с учетом индивидуальных характеристик испытуемого СКА зависимость изменения величины удельного показателя его разряженности ΔСуд от величины теоретического удельного показателя разряженности СКА ΔСуд min

поправочный коэффициент Kv на индивидуальные характеристики испытуемого аккумулятора, устанавливающий соотношение между значениями фактического удельного объема электролита в нем Vэл уд и теоретического минимального удельного объема электролита в свинцовом аккумуляторе Vуд min

на основании которых по функциональной зависимости (1) определяют степень разряженности АС испытуемого свинцового аккумулятора. 4 ил.

 

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано для определения степени разряженности свинцовых кислотных аккумуляторов при эксплуатации.

Известен способ определения степени разряженности свинцового кислотного аккумулятора (Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей: Учебник. - М.: Транспорт, 1989. - С.52-53), основанный на линейной зависимости уменьшения плотности электролита на величину, равную 0,16 г/см3 при изменении степени заряженности аккумулятора от 100% до нуля. При этом расчетная величина снижения емкости аккумулятора при падении плотности электролита на 0,01 г/см3 составляет ΔС=6, 25%.

Известен также способ определения степени разряженности ΔC свинцового кислотного аккумулятора в процентах от номинальной емкости по величине снижения плотности электролита в нем (Свинцовые стартерные аккумуляторные батареи: Руководство. - М.: Воениздат, 1983. - С.36-37, 72-73, Болотовский В.И., Вайсгант З.И. Эксплуатация, обслуживание и ремонт свинцовых аккумуляторов. - Л.: Энергоатомиздат, 1989. С.114-121 и др.), заключающийся в том, что предварительно до начала испытаний определяют эмпирическую формулу, устанавливающую зависимость степени разряженности свинцового аккумулятора ΔC от изменения плотности электролита Δρ в нем при разряде, величины удельного показателя разряженности аккумулятора ΔCуд, температуры электролита t, номинальной емкости аккумулятора Cн

в ходе испытаний измеряют плотность ρ и температуру электролита t в аккумуляторе и по уравнению (1) вычисляют степень разряженности аккумулятора. При этом значение удельного показателя разряженности аккумулятора ΔCуд принимают равным (5-6)% от номинальной емкости Cн при снижении плотности электролита на величину 0,01 г/см3.

Недостатком известных способов является отсутствие единого обоснованного показателя оценки степени разряженности аккумулятора по величине снижения плотности электролита в нем. В известных способах удельный показатель разряженности аккумулятора ΔCуд, равный потере емкости на (5-6)% или 6,25% от номинальной при снижении плотности электролита в нем на величину Δρ=0,01 г/см3, рекомендуется применять ко всем типам автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей, без учета их индивидуальных конструктивных особенностей, и, в частности, объема электролита в них, что сказывается на точности оценки фактической емкости свинцовых аккумуляторных батарей в эксплуатации.

На фиг.1 в таблице представлены результаты выполненных авторами расчетов значений величин удельных объемов электролита Vэл.уд для аккумуляторных батарей разных типов.

Анализ результатов расчетов показал, что для перечисленных типов свинцовых аккумуляторов значения удельных объемов электролита Vэл.уд изменяются в достаточно широком диапазоне от 10,19 см3/(А·ч) до 12,25 см3/(А·ч), что оказывает существенное влияние на количественные характеристики расхода кислоты из состава электролита аккумуляторов при разряде.

На фиг.2 представлены графики изменения удельных показателей расхода кислоты mк уд в свинцовых аккумуляторах разных типов при их разряде для принятых в существующей практике значений ΔCуд.

Графики 1, 2 изменения фактических удельных показателей расхода кислоты mк уд, соответственно в аккумуляторах 6СТ-90 и 6СТ-190, построены для значения ΔCуд=5%. График 3 отражает зависимость теоретического электрохимического эквивалента расхода кислоты в аккумуляторе mк теор от плотности электролита. Графики 4, 5, 6 изменения фактических удельных показателей расхода кислоты mк уд, соответственно в аккумуляторах 6СТ-90, 6СТ-190 и 6МТС-9, построены для значения ΔСуд=6%.

Анализ представленных зависимостей показывает, что значения фактического удельного расхода кислоты mк уд при разряде свинцовых аккумуляторов близки к его теоретическому значению mк теор=3,66 г/(А·ч) и изменяются для разных типов аккумуляторных батарей в пределах от 3,05 г/(А·ч) до 3,95 г/(А·ч). При этом отличия значений удельного расхода кислоты в зависимости от типа аккумулятора обусловлены в первую очередь разным количеством электролита в них Vэл, в пересчете на единицу емкости аккумулятора Cн, которое можно оценить величиной удельного объема электролита аккумулятора Vэл.уд

Vэл.уд=Vэл/Cн.

Электролит аккумулятора представляет собой водный раствор серной кислоты, в связи с чем, каждому значению его плотности для конкретного объема при одинаковой температуре соответствует вполне конкретное соотношение по массе кислоты и воды.

Соотношения между значениями плотности электролита и процентным содержанием в нем серной кислоты установлены экспериментально и приводятся в справочных таблицах (Долецалек Ф. Теория свинцового аккумулятора. - Л. - М.: ОНТИ, 1934, - с.155).

В связи с этим не представляет труда рассчитать количество серной кислоты mк, соответствующее плотности электролита, для любого аккумулятора при его разряде по зависимости

mк=Vэл. аб·ρэл·Кк, г

где Vэл. аб - объем электролита в одном аккумуляторе батареи, см3;

ρэл - замеренная плотность электролита в аккумуляторе, приведенная к 25°C, г/см3;

Кк - коэффициент, соответствующий весовому проценту содержания кислоты в объеме электролита заданной плотности (определяется по справочным таблицам).

Зная количество кислоты в электролите заданной плотности и принимая тот факт, что при снижении плотности электролита в процессе разряда аккумулятора на величину, равную Δρуд=0,01 г/см3, его емкость снижается на (5-6)% от номинального значения, не представляет труда определить удельный показатель расхода кислоты в пересчете на 1(А·ч) отдаваемой емкости:

mк уд=Δmк 1,2/ΔС1,2 или

mк уд=Δmк 1,2·ρуд/(Сном·Кс·Δρ1,2), г/(А·ч),

где ΔC1,2 - величина изменения емкости аккумулятора при его разряде, А·ч;

Δmк 1,2 - изменение количества кислоты в электролите при разряде аккумулятора, г;

Кс - коэффициент, учитывающий относительную величину снижения емкости аккумулятора от номинального значения при снижении плотности электролита в нем на величину Δρуд=0,01 г/см3.

На фиг.3 представлены зависимости изменения величины удельного расхода кислоты Δmк уд от величины удельного объема электролита в аккумуляторе Vэл уд.

График 1 построен при условии использования величины удельного показателя разряженности аккумулятора ΔCуд,=5% от номинальной емкости (Кс=0,05), а график 2 - при ΔCуд,=6% от номинальной емкости (Кс=0,06), при снижении плотности электролита в нем на величину Δρуд=0,01 г/см3, рекомендуемых в известных способах.

Характер изменения зависимостей 1 и 2 показывает, что при возрастании значения удельного объема электролита в аккумуляторе Vэл уд увеличивается и удельный расход кислоты mк уд в нем. Вместе с тем, природа токообразующих процессов в аккумуляторах одинакова, в связи с чем и величина удельного расхода кислоты mк уд в них должна быть также одинаковой.

Учитывая, что значение теоретического электрохимического эквивалента расхода кислоты в аккумуляторе mк теор=3,66 г/(А·ч) занимает промежуточное положение между значениями удельных расходов кислоты mк уд, рассчитанных при условии потери емкости аккумулятором на 5% или 6% при снижении плотности электролита в нем в процессе разряда на величину Δρуд=0,01 г/см3 (фиг.2), представляется возможным, взяв его за исходный удельный универсальный показатель, связать с показателями, имеющими место в свинцовых аккумуляторах различных типов, отличающихся конструктивными особенностями, и, в первую очередь, удельным объемом электролита Vэл.уд, приходящимся на единицу номинальной емкости аккумулятора.

Для этих целей можно использовать зависимость определения объема электролита Vн, необходимого для получения заданной номинальной емкости Сн аккумулятора, предложенную М.А.Дасояном (Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета свинцового аккумулятора. - Л.: Энергия, 1978, С.28), которая составлена при условии протекания в аккумуляторе токообразующего процесса по механизму теории двойной сульфатации

где ρк - плотность электролита в разряженном аккумуляторе, г/см3;

ρн - плотность электролита в заряженном аккумуляторе, г/см3.

Преобразовав данное выражение, получим

где Vуд min - удельный минимальный объем электролита, теоретически достаточный для получения 1А·ч емкости от аккумулятора, см3/(А·ч).

Величина Vн зависит от значений плотности электролита ρн и ρк. Так, при условии ограничения ρк значением 1,05 г/см3 для аккумулятора, плотность электролита в котором в заряженном состоянии ρн=1,28 г/см3, величина Vн≈8,4 Cном.

Из этого следует, что теоретический удельный минимальный объем электролита, достаточный для обеспечения 1А·ч емкости аккумулятором, составит Vуд min=8,4 см3/(А·ч) для принятого значения ρн.

В этом случае, используя значения Кк из таблицы содержания кислоты в растворах электролитов различной плотности, представляется возможным определить значение теоретического удельного показателя разряженности свинцового аккумулятора ΔCmin, при снижении плотности электролита в нем на величину Δρуд=0,01 г/см3.

Так, для аккумуляторных батарей, значение удельного объема электролита в которых равно Vэл.уд.=Vуд min=8,4 см3/(А·ч), значение теоретического удельного показателя разряженности свинцового аккумулятора ΔCmin составит 4,2%.

Тогда расчетную величину фактического показателя разряженности аккумулятора любого типа ΔCуд можно определить по зависимости

ΔСуд=ΔСmin·Kv, %,

где КV=Vэл.уд/Vуд min - коэффициент, определяющий соотношение между значениями фактического и минимального удельных объемов электролита в аккумуляторах.

Следует отметить, что полученная зависимость ΔСуд от Vэл уд, рассчитанная для начальной плотности электролита ρн=1,28 г/см3, остается справедливой и для других значений начальной плотности электролита в аккумуляторе, в связи с чем, может быть применена для оценки фактического значения показателя разряженности ΔCуд свинцового кислотного аккумулятора любого типа.

На фиг.4 представлен график изменения удельного показателя разряженности ΔCуд, в зависимости от величины удельного объема электролита в аккумуляторе Vэл.уд. Его анализ показывает, что величина фактического показателя разряженности аккумулятора ΔCуд, в аккумуляторах разных типов, возрастает при увеличении величины удельного объема электролита в аккумуляторе Vэл.уд., в связи с чем, это необходимо учитывать при оценке степени разряженности аккумулятора при эксплуатации.

Технический результат направлен на повышение точности оценки степени разряженности свинцового кислотного аккумулятора в эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в способе определения степени разряженности свинцового кислотного аккумулятора по величине снижения плотности электролита в нем, заключающемся в том, что предварительно до начала испытаний определяют эмпирическую формулу (1), устанавливающую зависимость степени разряженности свинцового аккумулятора ΔC от изменения плотности электролита Δρ в нем при разряде, величины удельного показателя разряженности аккумулятора ΔCуд, температуры электролита t, номинальной емкости аккумулятора Сн

ΔC = f(Δρ, ΔCуд, t, Cн),

в ходе испытаний измеряют плотность ρ и температуру электролита t в аккумуляторе и по уравнению (1) вычисляют степень разряженности аккумулятора, при этом дополнительно до начала испытаний определяют эмпирическую формулу, устанавливающую с учетом индивидуальных характеристик испытуемого свинцового аккумулятора зависимость величины удельного показателя его разряженности ΔCуд от величины теоретического удельного показателя разряженности свинцового аккумулятора ΔCуд min

поправочный коэффициент Кv на индивидуальные характеристики испытуемого аккумулятора, устанавливающий соотношение между значениями фактического удельного объема электролита в нем Vэл уд и теоретического минимального удельного объема электролита в свинцовом аккумуляторе Vуд min

на основании которых по уравнению (1) определяют степень разряженности ΔC испытуемого свинцового аккумулятора.

Отличительным признаком предлагаемого способа является то, что с целью повышения точности определения степени разряженности аккумулятора за счет учета влияния фактического объема электролита в нем, дополнительно до начала испытаний определяют эмпирическую формулу, устанавливающую с учетом индивидуальных характеристик испытуемого свинцового аккумулятора зависимость изменения удельного показателя его разряженности ΔCуд от величины теоретического удельного показателя разряженности свинцового аккумулятора ΔCуд min

ΔСуд=ΔСуд min·Kv,

поправочный коэффициент Кv на индивидуальные характеристики испытуемого аккумулятора, устанавливающий соотношение между значениями фактического удельного объема электролита в нем Vэл уд и теоретического минимального удельного объема электролита в свинцовом аккумуляторе Vуд min

Kv=Vэл уд/Vуд min,

на основании которых по уравнению (1) определяют степень разряженности ΔC испытуемого свинцового аккумулятора.

Предлагаемый способ более совершенен по сравнению с известными, так как позволяет повысить точность оценки степени разряженности батареи в эксплуатации за счет возможности учета влияния фактического объема электролита в батареях разных типов на фактическую величину показателя разряженности аккумулятора.

Пример.

Так, в соответствии с руководством (Свинцовые стартерные аккумуляторные батареи: Руководство. - М.: Воениздат, 1983) для оценки степени разряженности ΔC аккумуляторных батарей всех типов в эксплуатации известным способом рекомендуется считать, что снижение плотности электролита в аккумуляторах на Δρ=0,04 г/см3 по сравнению с плотностью электролита полностью заряженной батареи соответствует разряженности аккумуляторной батареи на ΔC=25%.

В то же время, в случае оценки степени разряженности по предлагаемому способу, например, аккумуляторной батареи 6СТ-140, величина удельного объема электролита в которой равна Vэл.уд=9,52 см3/(А·ч), степень фактической разряженности аккумулятора ΔC при снижении плотности электролита в нем относительно плотности электролита заряженного аккумулятора на величину Δρ=0,04 г/см3 составит

ΔC=Δρ/Δρуд·ΔCуд=Δρ/Δρуд·ΔСуд min·Kv=

=Δρ/Δρуд·ΔСуд min·Vэл.уд/Vуд min=0,04/0,01·4,2·9,52/8,4=19 (%),

а для аккумуляторной батареи 6СТ-68, величина удельного объема электролита в которой равна Vэл.уд=12,25 см3/(А·ч), степень фактической разряженности аккумулятора ΔC при снижении плотности электролита в нем относительно плотности электролита заряженного аккумулятора на величину Δρ=0,04 г/см3 составит ΔC=0,04/0,01·4,2·12,25/8,4=24,5 (%), что свидетельствует о повышении точности оценки фактической степени разряженности ΔC свинцового аккумулятора в эксплуатации с учетом его конструктивных особенностей и, в частности, объема электролита.

Способ определения степени разряженности свинцового кислотного аккумулятора по величине снижения плотности электролита в нем, заключающийся в том, что предварительно до начала испытаний определяют эмпирическую формулу, устанавливающую функциональную зависимость изменения степени разряженности свинцового аккумулятора ΔС от изменения плотности электролита Δρ в нем при разряде, величины удельного показателя разряженности аккумулятора ΔСуд, температуры электролита t, номинальной емкости аккумулятора Сн

в ходе испытаний измеряют плотность ρ и температуру электролита t в аккумуляторе и по функциональной зависимости (1) вычисляют степень разряженности аккумулятора, отличающийся тем, что дополнительно до начала испытаний определяют эмпирическую формулу, устанавливающую с учетом индивидуальных характеристик испытуемого свинцового аккумулятора зависимость изменения величины удельного показателя его разряженности ΔСуд от величины теоретического удельного показателя разряженности свинцового аккумулятора ΔСуд min

измеряют величину фактического объема электролита в аккумуляторе Vэл и определяют поправочный коэффициент Kv на индивидуальные характеристики испытуемого аккумулятора, устанавливающий соотношение между значениями фактического удельного объема электролита в нем Vэл уд и теоретического минимального удельного объема электролита в свинцовом аккумуляторе Vуд min

на основании которых по функциональной зависимости (1) определяют степень разряженности ΔС испытуемого свинцового аккумулятора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к никель-водородным аккумуляторам. .

Изобретение относится к области энергоснабжения космических аппаратов. .

Изобретение относится к системам энергоснабжения космических объектов, в частности ИСЗ. .

Изобретение относится к устройствам для обслуживания и поддержания в рабочем состоянии электрических батарей, в частности аккумуляторных батарей, а именно свинцовых стартерных аккумуляторных батарей, емкостью до 200 А/час.

Изобретение относится к устройствам для обслуживания и поддержания в рабочем состоянии электрических батарей, в частности аккумуляторных батарей, а именно: свинцовых стартерных электролитных аккумуляторных батарей, емкостью до 200 А/ч.

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано при проектировании космических аппаратов (КА) преимущественно с трехосной ориентацией для геостационарной орбиты.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам питания, которыми могут быть снабжены различные транспортные средства: гибридные электромобили, электромобили с энергоустановками на топливных элементах и др.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации стационарных свинцовых батарей большой энергоемкости (ССББЭ).

Изобретение относится к области электротехники, а именно к свинцовым аккумуляторным батареям (АБ). .
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов. .

Изобретение относится к способам нанесения активной массы на аккумуляторные пластины. .

Изобретение относится к электродам для применения в электрохимической ячейке или батарее, например биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее. .

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использован в производстве свинцово-кислотных аккумуляторов. .

Изобретение относится к полюсному выводу для свинцового аккумулятора. .

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, а именно к производству аккумуляторов. .

Изобретение относится к области химической промышленности, а более конкретно к ее отрасли, связанной с извлечением кремнезема, имеющегося в диафрагмах, выполняющих функции сепараторов между элементами батарей свинцово-кислотного типа, использованием различных способов.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к свинцовым аккумуляторным батареям (АБ). .
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов. .

Изобретение относится к автомобильному транспорту, в частности к системам облегчения пуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС)

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано для определения степени разряженности свинцовых кислотных аккумуляторов при эксплуатации

Наверх