Способ эксплуатации аккумулятора

;с,3 Л 4%31 вИД ЕЛЬСТВ нчи-,стЖ ь 9 й Ж вленип ны Р ОСТ 1-1и Рт; т- о ные давлени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИ(71) Всесоюзный научно-исследователь" ский институт электромеханики (72) Л.Н.Елисеев, В.С.Панков, И.Е.Химсон, А.Г.Хотяинцев и Б.И.Центер(56) Авторское свидетельство СССР Ф 856351, кл. Н 01 М 10/42, 1979.Авторское свидетельство СССР Яф 593270, кл. Н 01 И 10/44, 1976.Авторское свидетельство СССР Р 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 элек" тропитания.Цель изобретения - увеличение ресурса аккумулятора и стабилизация его емкостных характеристик.Согласно способу аккумулятор эксплуатируют путем проведения заряд- разрядных циклов, причем аккумулятор заряжают до минимально необходимой,ЯО 1576946 2аккумуляторов, 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. на цикле разрядной емкости, заквая заряд при достижении соотвевующего уровня давления в аккумуре, Для определения в процессесплуатациии указанного уровня дния Р ; периодически проводятбокие разряды аккумулятора до мимально допустимого разрядного нжения, при этом измеряют остатодавления и определяют разностьточных давлении ДР по формулев аккумуляторе на1-1-м и 1-2-м режимах глубокого разряда.5 и находят уровень давления Р . поусгформуле= Р+ ЬРуст 1 уст 1-1 19 нем. 25Способ осуществляется следующим образом.Экснлуатируют аккумулятор путем проведения заряд-разрядных циклов, причем заряжают аккумулятор 4 о мини мально необходимой на цикле разрядной емкости, заканчивая заряд при достижении соответствующего уровня давления Рпериодически корректируемого йутем проведения глубоких разрядов аккумулятора до минимально допустимого разрядного напряжения, измерения остаточных давлений Ропределения разности остаточных давлений ЬР; по формуле 40 Ост 1-1 ост 1-1где Ри Р . - остаточные давленияОст 1-2в аккумуляторе на.с- и 1-2-режимахглубокого разряда.Далее находят уровень давленияР, по формулеуст 50 где Р . - уровень давления науст 11(1.-1)-м цикле, соответствующий минимальнснеобходимой на циклеразрядной емкости. О где Рт - уровень давления на(х)-м циклах, соответствующий минимальнонеобходимой на циклеразрядной емкости. 15Способ 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 измене" ния величины остаточного давления в На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ эксплуатации аккумулятора на фиг.2 - циклограмма, поясняющая предлагаемый способ.Устройство (фиг,1) включает акку" мулятор 1 с встроенным в аккумулятор датчиком давления, временное задающее устройство (ВЗУ) 2, датчик 3 напряжения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, зарядно;разрядное устройство (ЗРУ) 5, устройство 6 уставки давления, логический элемент ИЛИ 7, регистры 8 - 10, арифметическо-логичес" кое 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 5.3включения глубокого разряда ЗРУ 5,выход 2.7 - к входу 10. 1 разрешениязаписи регистра 10 и выходу 6,1 устройства 6 уставки давления. На входы"Уст."0" 21 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 8.5 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 ИЛИ5 15769466 7, выход 7.3 которого соединен с ин- На выходе 6,4 устроиства 6 усгав формационным входом 10.2 регистра 10. ки давленйя формируется сигнал, котоНа циклограмме (фиг.2) по оси дав- рый поступает на входы 8,Ь и 9,4 лений Р отмечены максимальное давле- гистров 8 и 9, устраняя режим "Уст,"Оцние в аккумуляторе Р , уровни дав- этих Регистров, одновременно этотмс(кс фления при заряде Р и Р со . сигнал постУпает на вход , ВЗУ 2уст, устответственно на циклах 1 и 1-1 а так" и включает его в Работу (устраняет11 11 л 11 же остаточные давления Р и Р режим Уст, 0 счетчиков, входящихост -1 0 ст -2на циклах 1-1 и 1-2 глубоких разрядов, 10 в ВЗУ). Все предварительные операции, величина д Р , равная разности оста- как и первая, осуществляются опеточных давлений на циклах хи 1-2. ратором с помощью переключателейУстройство (фиг. 1), реализующее устройства 6 уставки давления. После предлагаемый способ, работает следу- последней предварительной операции ющим образом. устройство работает автоматически поПри подключении устройства к ис- сигналам, поступающим с ВЗУ 2, точнику питания (цепи и источник пи" По сигналу с выхода 2.5 ВЗУ 2, по- тания не показаны) его элементы прини" ступающему на вход 5.2 ЗРУ 5, вклюмают следующие исходные данные: акку- чается режим заряда аккумулятора 1 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 1,2 которого сигнал полняет предварительные операции в поступает на вход 4.1 АЦП 4, где на следующей последовательности. Распола его выходе 4.2 преобразуется в сиг" гая 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 сигналы кода с выхода мощью переключателей или иным извест" 30 10.4 регистра 10 поступают на входы ным образом) формируется двоичный па.1 и 13,2 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 вхо 35Укаэанный 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 .3 на. вход ет на вход 5,4 ЗРУ 5 и отключает ре,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 ляторана нагрузку (нагрузка и ее 10,3 регистра 10 и устраняет режимцепь не показаны), В конце цикла раэ"Уст."0" этого регистра. ряда по сигналу с выхода 2.5 ВЗУ 2Затем 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 записькода, поданно- В процессе эксплуатации аккумуляго на его информационный вход 10,2. тора путем проведения указанных эаТаким образом, регистр 10 запоминает Ряд-Разрядных циклов происходит де- и передает на свой выход 10.4 код, градация аккумулятора, которая выра- соответствующий 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-.55необходимо 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 21576946 Р уст Р уст + ЛР Р ост;- Р ост 1-в зависимости от типа аккумуляторе, эНергетических и временных параметров циклон заряд-разряда и условий онружающей среды. В наиболее небла" гоприятных случаях может возникнуть необходимость проведения таких корректировок в конце каждого заряд-разрйдного цикла, Проведение корректировки уровня давления проводится ав 1 О томатически в следующей последовательности.По сигналу с выхода 2.6 ВЗУ 2, пос упающему на вход 5.3 ЗРУ 5, осущес вляется очередной, например -2, ц кл глубокого разряда (фиг.2) аккулятора .1 до минимально допустимого разрядного напряжения на выводах 1.1 а ккумулятора 1, которое поступает на . в од 3.1 да гчика 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 25 датчика 3 напряжения на входах 8.1 и 8,2 (которые, как и входы 9.1 и 9.2 регистра 9, объединены по схеме 2 И), регистр 8 фиксирует код, поступающий с выхода 4.2 АЦП 4 на вход 8,3 регистра 8. Таким образом, регистр 8 фиксйрует код, соответствующий остаточному давлению Р ; на х-м циклеост -глубокого разряда. Аналогично регистр 9 фиксирует код, соответствующий остаточному давлению Р ;, на х-м35 Ф кле глубокого разряда. Указанные Моды с выходов 8.5 и 9.5 регистров 8 и 9 поступают на входы 11.2 и 11.3 ЛЛУ 11, реализующего функцию разностийодов на его входах по коду с выхода 2,2 ВЗУ 2 (который формируется одновременно с сигналом на выходе 2.4 ВЗУ 2, поступающим на вход 9,1 регистра 9 в момент записи остаточного давленияна -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 давлений5 О 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 . уст на -1-м цикле. На выходе 812,3 сумматора 12 формируется код,соответствующий уровню давления Р устна 1-м цикле Код, соответствующий Р . с ныустхода 12.3 сумматора 12 поступает на вход .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 эксплуатируетсябатарея иэ п аккумуляторов и, соответственно, имеется Й с и датчиков на" пряжения (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 циклов, при котором заряжают аккуйулятор и контролируют величину его емкости . по давлению, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения ресурса аккумулятора и стабилизации его емкостных характеристик, аккумулятор заряжают до минимально необходимой на цикле разрядной емкости, заканчивая заряд при достижении соответствующего уровня давления (Руст; ), причем для. определения в процессе эк" сплуатации укаэанного уровня давления периодически проводят глубокие разряды аккумулятора до минимально допустимого разрядного напряжения, при этом измеряют остаточные давления10 указанный уровень давпо формуле Р уСт 1 уст 1-1 дР = Роост 1- ост 1 1 ф где Р Ост .,и Р ОСТ 1.7.г оставитель И.Найдина ехред И.Ходанич Корректор Т,Палий актор И,Ш а Подписноеоткрытиям при ГКНТ СССР д. 4/5 аказ В енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари оизвод 9 1576946и определяют разность остаточных дав- и определяютлений йР; по формуле пения (Р сто)- остаточные давления в аккумуляторе на -м и д-м режимах глубокогО разряда,849 Тираж 361Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раушская н уровень давления на -1)-м цикле, соответствующий мини но необходимой на цикле разрядной ейкости.