Способ эксплуатации системы аккумуляторных батарей
Патент 1050503
Авторы
Классы МПК
Способ эксплуатации системы аккумуляторных батарей
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
„„50„„1050503 А1 (g))g Н 01 М 10/42
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /
О
Ql
О (Л
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3411 852/07 (22) 19.03.82 (46) 15.01.93. Бюл. 1» 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский аккумуляторный институт (72) В.В.Теньковцев, И.Е.Химсон и А,U.Òêà÷åâà (56) Обзор источников питания для метеорологических спутников SNS u GOES фирмы Ford Aегоspace and Сошпмпхсаtion Corporation, USA (GOES Ce11e and
Battery Dota Analysis Report, MDL—
TRZ, 529).
Теньковцев В.В. Разработка герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов с газовым адсорбционным электродом и их применение в народном хозяйстве и космической технике, дис.д..т.н., ВНИИТ, МЗТП СССР, НТБ, 532С, 1976. (54)(57) 1. СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ, например, на космическом аппарате, заключающийся в заряде батарей от генератора тока и разряде их на нагрузку, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильности электрических характеристик батарей и увеИзобретение относится к электротехнике, а именно к системам питания постоянным током аппаратуры искусственных спутников Земли, и в частности касается способа эксплуатации та-. ких систем.
Известен способ эксплуатации хи мических источников питания метеорологических спутников Е18 и GOES. личения их срока службы, систему аккумуляторных батарей разделяют на рабочую и резервную группы, при этом часть рабочей группы батарей, обеспечивающую энергопитание постоянно подключенной нагрузки, включают на на- грузку параллельно с генератором тока, другую часть рабочей группы батарей полностью заряжают и затем непрерывно подзаряжают малым током, а резервную группу батарей содержат в полностью разряженном до 0 В состоянии с подключенным к каждому аккумулятору резисторов и к началу режимамаксимального энергопотреблений производят полный заряд этих батарей, причем подключение групп батарей к нагрузке осуществляют последовательно по мере разряда этих групп.
2. Способ по п.1, о т л и ч а,юшийся тем, что, с целью восстановления и выравнивания емкости отдельных аккумуляторов в составе дежурных рабочих батарей, их меняют местами с предварительно заряженными резервными батареями и переводят в режим хранения до начала режима максимального энергопотребления.
Известная система энергопитания спутника состоит из основного генератора тока - солнечной батареи и вторичных источников тока - аккумуляторных батарей, работа которых контролируется блоком управления. Параллельно включенные аккумуляторные батареи обеспечивают энергией аппаратуру спутника на теневых участках ор1050503 биты и в режимах максимального энергопотребления, когда превышается мощ-, ность солнечной батареи. Заряд батареи осуществляется на освещенных уча- 5 стках орбиты от основного генератора, когда его мощность превышает мощность, потребляемую нагрузкой. При этом максимальная глубина разряда батареи не. превышает 603 от номинальной 1О емкости °
Недостатком такого способа экс-. плуатации. является то, что аккумуля. торные батареи постоянно заряжаются до верхнего уровня при отсутствии глубоких разрядов, что ведет к частичной пассивации активных масс элек« тродов, снижает электрические. характеристики и сокращает срок службы одновременно всех батарей. gg
Подобный способ эксплуатации aicкумуляторных батарей использован, например, на орбитальной космической станции "Салют", где режим эксплуатации характеризуется наличием продолжительных циклов с малым. энергопотреблением в режиме автоматического полета, когда используется 5-73 емкости, а в периоды работы на станции космонавтов уровень емкости, сни- 30 маемой с батарей, составляет 70-903 от атактической. В таком режиме эксплуатации аккумуляторные батареи за
1,5 года теряют до 703 от первоначальной емкости, что требует периодической замены батарей, доставляемых с Земли.
Целью изобретения является стаби= лизация электрических характеристик батарей и увеличение их срока служ- 4р бы.
С этой целью в известном способе эксплуатации системы аккумуляторных батарей, заключающемся в заряде батарей от генератора тока и разряде их 4 на нагрузку, систему батарей разделяют на рабочую и резервную группы, при этом часть рабочей группы бата рей, обеспечивающую энергопитание постоянно подключенной нагрузки,. 5О включают на нагрузку параллельно с генератором тока, другую часть рабочей группы батарей полностью заряжа" ют и затем непрерывно подзаряжают малым током, а резервную группу батарей содержат в полностью разряженном до 0 В состоянии с подключенным к, каждому аккумулятору резйсторо 1.и к началу режима максимального энерго" потребления производят полный заряд этих батарей, причем подключение групп батарей к нагрузке осуществляют последовательно по мере разряда этих групп.
Кроме того, с целью восстановления и выравнивания емкости отдельных аккумуляторов в составе дежурных рабочих батарей, эти батареи меняют местами с предварительно заряженными резервными батареями и переводят в режим хранения до начала режима максимального энергопотребления. Таким образом, система батарей эксплуатируется в режимах чередования глубоких разрядов и полных зарядов, длительного подзаряда малым toком, хранения аккумуляторов в разряженном до 0 В состоянии °
Эксплуатация батарей в этих режимах позволяет суцественно снизить деградацию емкостных характеристик аккумуляторов и стабилизировать их в процессе длительного срока службы.
Сочетание указанных. Режимов достигается путем разделения батарей на рабочие и резервные. Одна часть батарей рабочей группы, называемая в дальнейшем дежурной, подключается к нагрузке параллельно с генератором тока, емкость дежурных рабочих батарей выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить энергопитание постоянно подключенной (дежурной) аппаратуры объекта и глубокий разряд батарей в течение теневого участка орбиты, а на освещенной час- . ти орбиты полностью зарядить эти .ба- . тареи.
Другая часть батарей рабочей группы полностью заряжена и находится в режиме длительного подзаряда малым током, емкость этой части рабочих батарей выбирается из условия энергопитания аппаратуры объекта в аварийных ситуациях.
Резервная группа батарей находится в разряженном до 0 В состоянии с подключенным к каждому аккумулятору резистором, емкость этой группы батарей выбирается так, чтобы в сочетании с батареями рабочей группы обеспечить работу аппаратуры объекта в .режимах максимального энергопотребления в конце срока службы.
Пример. В состав системы энергопитания космического объекта ционирующеи а ппа ратуры, вторая рабочая батарея полностью заряжена и находится в режиме подзаряда, третья резервная батарея хранится в разряженном до 0 В состоянии. В периоды малого энергопотребления работа anСпособ эксплуатации
Показатель извест- предлагаеный мый
10 паратуры на теневых участках обеспечивается одной дежурной рабочей батареей., а в случае увеличения энерго- 1 потребления и глубокого разряда этой . батареи до нижнего значения напряже- . ния к нагрузке подключается вторая заряженная рабочая батарея, при этом третью резервную батарею полностью, заряжают и подключают к нагрузке, ес- . ли обе рабочие батареи разрядятся, это происходит в режимах максимального энергопотребления, по окончании которого все батареи переводятся в первоначальный режим работы.
Для восстановления емкостных характеристик батарей,и выравнивания емкости отдельных аккумуляторов в схеме предусмотрена возможность переключения рабочей батареи на место резервной, поэлементный разряд акку.муляторов рабочей батареи до 0 В и .::перевод,: их в режим хранения, после которого производится полный заряд этой батареи. Экспериментально установлено, что восстановленная емкость
EHICOCT b Ф в начале срока служ-, бы 100
100 через 0,5 года эксплуатации
90
70 через 1,5 года эксплуатации через 3 года эксплуатации
30
Предлагаемый способ эксплуатации имеет следующие преимущества: снижение деградации емкостных характеристик аккумуляторных батарей (до 3,5 раз. за 1,5 года эксплуатации)
35 . увеличение срока службы аккумуляторных батарей до 2-5 лет без увеличения их веса и габаритов.
1 . Редактор Т.Иарганова Техред И. Моргентал Корректор, С.Юско ееееввееее«вввв е е «еееввевв е ее«ее ° в еее
Заказ 1085 Тираж. . Подписное ,ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж-35, Раушская .наб., д 15 е«еввеевв ее ечвв вв «в ееее«Ввее«вВ« е «е«ее««чай«еее«ее«ее«ее
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул Гагарина, 101
5 1050503 6 входят три аккумуляторные батареи. батареи может достигнуть 703 от перДежурная рабочая батарея подключена воначальной. к нагрузке параллельно с генератором: Изменение суммарной емкости всех тока - солнечной батареей и обеспе- батарей при эксплуатации приведено
5 чивает энергопитание постоянно функ- в таблице.