Способ заряда аккумуляторной батареи

(54) СПОСОБ ЗАРБАТАРЕИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07 НРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1"(56) Авторское свидетельство СССР, й 188432, кл. Н О 1 М 1 О/44, 1965,Бухарою А.И. и др, Средства заряда аккумуляторов и дккумуля 70 Рных батарей. - М,: Энергоатомиздат, 1988,.Теньковцев В.В, и др. Основы теории и эксплуатации герметичных.ни-. кель-кадмиевых аккумуляторов. - Л,: Энергоатомиздат, 985, с. 48-61,Изобретение относится к электро" технической промышленности и может быть широко использовано при эксплуатации аккумуляторных батарей,В промышленности, на транспорте и так далее применение .аккумуляторных батарей стремительно растет. Поэтому важно рационально и экономично использовать аккумуляторные батареи путем оптимизации их эксплуатацион" ных режимов, Эксплуатация аккумуля. торных батарей начинается, как правило, с их заряда.Известны способы заряда аккумуляторных батарей. В этих способах основным требованием, предьявляемым к зарядному режиму, является ограничение перезаряда, например заряд определенной емкостью, зависящей от: тока заряда. Однако заряд постоянным током с ограничением длительно" сти заряда требует полностью разря". женные аккумуляторы в батарее. В про" уивном случае длительность заряда ЯО 172 297 А 1(57) Использование: в промышленности и на транспорте в процессе эксплуатации и хранения батарей. Сущность изобретения: перед зарядом аккумуляторной батареи в режиме постоянного тока по времени проводят зарядноразрядный цикл с сообщением емкости не менее 0,2 С, где С н - номиналь- ная емкость,должна быть скорректирована. так,чтобы за время заряда аккумуляторнойбатарее было сообщен около 1203 емкости, снятой на предыдущем разряде,что в большинстве случаев трудно реализовать в связи с отсутствием вуказанных способах точного методаопределения степени заряженности аккумуляторов в батарее,Недостатками известных способовявляются;для гальваностатического заряда.Существенная зависимость определенияконца заряда от начального состояния,аккумуляторов в батарее, обуславливающая либо избыточный перезаряд,либо недозаряд, который ведет в первом случае к выходу герметичного аккумулятора из строя, во втором случае - к потере эффективной емкости;для потенциометрического заряда,Нестабильный уровень заряженности (колеблется в пределах 30-100), что172529приводит к недозарядам и снижению разрядной емкости;для потенциостатицеского заряда Имеется проблема предотвращения пере 5 заряда при включении на заряд батарей с произвольной степенью заряженности, так как в условиях реальной эксплуатации систематйцески фиксировать длительность заряда или ряда последовательных разрядов реализоватьь практически оцень сложно, кроме того, здесь имеет место накапливающаяся погрешность;для барометрического заряда, Снижение зарядной емкости при фиксированной уставке давления (специфично, особенно для никель-водородной электрохимической системы), вызываемое коррозией никелевой основы окисно никелевого электрода в процессе эксплуатации. Кроме того, в данном способе накладывают ограничения взаимоотношения скорости газовыделения и скорости газопоглощения, что требует только фиксированных значений тока заряда;для кулонометрицеского заряда. Систематическое накапливание ошибки по емкости, обусловленной естественным саморазрядом аккумуляторов в батарее, причем, величина ошибкизависит от уровня заряженности, времени хранения температуры среды и процих35 технологических процедур.Срабатывание уставки давления и корректировка сцетцика ампер-часов проходят раньше достижения нужной степени заряженности, обусловленной воз" 40 . растанием остаточного давления водорода при длительной эксплуатации, Указанные способы позволяют достовер. но, определить эффективную (располагаемую) емкость аккумуляторной бата 45 реи, Эффективную зарядную емкость. необходимо периодически оценивать (определять) в процессе эксплуатации аккумуляторных батарей.150Например, после. изготовления аккумуляторной батареи любой электро-. химической системы батарея поставля . ется для нужд народного хозяйства. йо поступлению к потребителю батарея подвергается входному контролю (контролю технического состояния). В про цессе которого с аккумуляторной батареей проводится контрольный цикл 7 4(заряд-разряд с контролем заряднойи разрядной емкостей), При этом перерыв с момента изготовления батареидо выполнения входного контроля употребителя может достигать двух месяцев, цто соответствует требованиямГОСТа, определяющим процедуру входного контроля. Временные интервалыпо хранению батареи между ее изготовлением и началом работ с ней у потребителя приводят к потери батарей(за счет саморазряда) части остаточной емкости. Количество потеряннойемкости зависит прямо пропорционально от длительности хранения, температуры окружающей среды, типа электро химической системы и т,д. Эти факторы обуславливают необходимость компенсации потерянной емкости при хранении, так как без этого величиназарядной емкости на контрольном цикле ошибочная и ее значение существенно зависит от условий хранения,Целью изобретения является повышение эфективности процесса заряда аккумуляторной батареи.С аккумуляторной батареей предварительно проводят зарядно-разрядныйцикл с сообщением емкости не менее0,2 "С н, где С - номинальная емкостьаккумуляторной батареи,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является галь -ваностатицеский способ заряда. Практика эксплуатации аккумуляторных ба"тарей различных элекурохимическихсистем показывает, цто остаточная .(нерабочая) емкость составляет не более, 203 номинальной емкости. В этойсвязи, например, полностью разряженной аккумуляторной батарее (нольвольт на каждом аккумуляторе) необходимо сообщить около 120 (без уце"та коэффициента перезаряда) ее номинальной емкости.При эксплуатации аккумуляторнойбатареи ее циклирование осуществляется на неравномерную глубину и неритмйцно. Это приводит к неопреде"ленному состоянию аккумуляторной батареи по эффективной (рабочей) емкости в связи с отсутствием надежно"го способа текущего .определения степени заряженности, Кроме того, этоусугубляется дополнительно саморазрядом при хранении батареи, включаяпотерю даже остаточной (нерабочей)емкости. В этих условиях необходима достоверная оценка величины зарядной емкости.Предлагаемый цикл заряда-разряда реализуется на батарее, находящейся5 в неопределенном состоянии после ее разряда до нижнего эксплуатационного уровня напряжения. Неопределенное состояние батареи характеризуется ве личиной остаточной емкости, которая зависит от уровня тока предшествующего разряда, длительности и условий хранения, типа электрохимицеской системы, 15В предлагаемом режиме миницикла разряд батареи осуществляется до нижнего эксплуатационного уровня напря- . жения, устанавливаемого индивидуально в зависимости от числа аккумулято ров, типа электрохимической системы, Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным заключается, например, .в отсутствии приведения батареи в полностью разряженное состоя-. ние, которое для своей реализации требует значительных временных и материальных затрат с исключением на этот период от функционального назна" цения. Кроме того, по предлагаемому способу как заряд, так и разряд осуществляются в условиях эксплуатации номинальным током 0,1 фС , цто позволяет восстановить остаточную емкость .о номинзльного уровня, достоверно определить величину эффективной зарядной емкости, судить о степени де" :градации емкостной характеристики, благодаря чему обеспечивается эффек-. 40 тивность способа.Практика эксплуатации аккумулятор-. ных батарейв течение 25 лет позволяет констатировать, что для оценки емкостной характеристики батареи выпол няется.два и более циклов заряда- разряда, При длительных перерывах в работе, например 1-2 мес, батарея на первой цикле характеризуется превышением зарядной емкости над ее нор" 0 мативным значением, цто подвергает сомнению в целом качество изготовле - ния батареи.Второй цикл при кондиционной батарее и точной настройке средств огра" ницения перезаряда подтверждает соответствие. величины зарядной емкости с ее нормативным значением. При необходимости оценки зарядной емкости батареи непосредственно в условиях эксплуатации батарея на первом циклехарактеризуется меньшим значениемзарядной емкости по сравнению с нормативным значением, цто подвергаетсомнению гарантийные ресурсные характеристики батареи, Второй цикл вбольшинстве случаевявляется определяющим и при прочих благоприятных условиях подтверждает или не подтверждает кондиционность батареи.В предлагаемом слособе функции первого цикла выполняет предварительный миницикл, обуславливающий восстановление (нормализацию) остатоцной емкости батареи до номинальнойвеличины, Затем полйый последующийцикл характеризует качество изготовления и эксплуатации батареи (эффек.тивность) .Таким образом, для получения данных по фактицеской зарядной емкостиаккумуляторной батареи, пребывающейна любом этапе ее эксплуатации и вразличном состоянии (заря 1 нена, разряжена, находится на хранении и т.д.)достаточно предварйтельно выполнитьзарядно-разрядный цикл с сообщени-ем емкости не менее 0,2 от ее номинальной величины,Нижний уровень зарядной емкостина предварительном цикле должен бытьне менее 203 от номинальной, т.е.эту велицину определяет уровень остаточной (нерабочей) емкости, которую потенциально может:потерять каждый аккумулятор в батарее за счетсаморазряда при хранении.Верхний уровень заряженности вэтом цикле целесообразно выбиратьисходя из конкретного типа электрохимицеской системы, коэффициента перезаряда и возможностей устройства,его реализующего. Хотя это требуетдополнительных временных и экономических затрат, величина верхнегоуровня может назначаться до ее номинальной велициныПредварительный незнацительныйпо времени зарядно"разрядный циклобеспецивает повышение эффективности способа заряда за счет .устранения:неоднозначности исходного состоянияаккумуляторной батареи. В качествеустройства, реализующего предлагае7 1725297 мый способ, можно использовать типовые средства заряда аккумуляторов и аккумупяторных батарей. Составитель В.Коротких Редактор И.Шулла Техред А,Кравчук, Корректор А.ОбручарЗаказ 1181 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретейиям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, 3-35, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 формула изобретения5Способ заряда аккумуляторной батареи в режиме постоянного тока определенной величины по времени, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с це"лью повышения эффективности процесса,предварительно проводят зарядно-разрядный цикл с сообщением емкости неменее 0,2 Сн, где С 11 - номинальная