Способ заряда свинцового аккумулятора

Способ заряда свинцового аккумулятора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для Заряда свинцовых аккумуляторов, используемых в транспорте. Сущность изобретения: заряд начинают током , равным двукратному значению недостающей емкости, и ведут снижающимся напряжением до 2,4 В на аккумулятор, после чего - неизменным током. Общая продолжительность заряда не превышает 1-1,5 ч. 2 ил.4 табл.

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECIIYhJlVIK (51)5 Н 01 M 10/44. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4821351/07 (22) 16.03.90 (46) 30.08.92. Бюл. N 32 (71) Московский вечерний металлургический институт (72) А.Г. Здрок (56) Ютт B.Е. Электрооборудование автомобилей,М.: Транспорт, 1989, с. 59, Вайнел Дж. Аккумуляторная батарея.

М.. Госэнергоиздат, 1960, с. 290, Боровских Ю.И. Электрооборудование автомобилей, M.: Транспорт, 1971, с. ЗЧ, Авторское свидетельство СССР

¹ 1690030,кл. Н 01 M 10/44, 1988, Авторское-свидетельство СССР

¹423209,,кл. Н 01 М 10/44, 1972, Изобретение относится к электротехнике, а именно к обслуживанию вторичных элементов, и может быть использовано для заряда свинцовых аккумуляторов и аккумуляторных батарей.

-Известен способ ускоренного, заряда свинцовых аккумуляторов, в котором зарядка может производиться токами, численно равными 707; номинальной емкости в течение 30 мин, а токами, равными 307, номинальной емкости, — в течение 90 мин.

Заряд аккумуляторов большими значениями неизменного тока на конечной стадии процесса приводит к существенному повышению напряжения (2,6 — 2,65 В) на элементах, создающему сильное газовыделение, . Каждый способ ускоренного заряда требует знания недостающей емкости. Известное снижение плотности электролита от

5U» 1758716 А1 (54) СПОСОБ ЗАРЯДА СВИНЦОВОГО АККУМУЛЯТОРА (57) Использование; для заряда свинцовых аккумуляторов, используемых в транспорте.

Сущность изобретения: заряд начинают током, равным двукратному значению недостающей емкости, и ведут снижающимся напряжением до 2,4 B на аккумулятор, после чего — неизменным током. Общая продолжительность заряда не превышает1-1,5ч.

2 ил. 4 табл, степени разряженности позволяет установить взаимосвязь между плотностью электролита аккумулятора и недостающей емкостью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ зарядки двухступенчатым током, в котором ток первой ступени численно превышает до

307 недостающей емкости.Однако такой способ имеет существенные ограничения по температуре.

В другом ускоренном способе аккумуляторная батарея зарядится до уровня 95 ), своей номинальной емкости лишь эа 3 ч, что является существенным недостатком в случаях необходимости более быстрого восстановления затраченной емкости.

Цель изобретения — ускорение заряда свинцовых аккумуляторов и достижение продолжительности процесса в течение

1758716

1 — 1,5 ч при уменьшении температуры электролита.

По данному способу определяют недостающую емкость С«»ед для состояния покоя аккумуляторов по формуле

Снед = Сн(1 (у +P уэ)/Р). (1) где С«« — номинальное значение емкости; у и уз — плотности электролита в момент определения С «д и в полностью заряженных аккумуляторах;

j3= 0,16 устанавливают уровень напряжения, соответствующий начальному току, численно равному двукратному значению недостающей емкости, а затем напряжение источника снижают в соответствии с формулой:

U = («-«««ач.эл. 2,4)/t1; (2) где 0«»ач.эд, начальное напряжение аккумуля то ра /эл еме нта/, t1 = ЗО мин — время зарядки снижающимся напряжением); при достижении напряжения на аккумуляторе 2,4 В продолжают заряд в режиме стабилизации тока 12, равного значению тока в момент t1, и проводят заряд в течение времени tz, соответствующего формуле

t2 = (Снед С«1,«i l2 >j (3) где С«1 — емкость, полученная аккумуляторами за время t1;

g — КПД аккумуляторов.

Общая продолжительность зарядки тз составляет

t3 = t1 + (Снед — Ct 1)/l2 g (4)

Формула (1) позволяет определять недостающую емкость лишь по трем известным параметрам: Сн, у и уз . Пользованием этой формулой существенно упрощается методика оценки недостающей емкости

Снед.

Начальный зарядный ток, равный двукратной величине недостающей емкости, удовлетворяет заявляемому времени заряда в пределах 1 — 1,5 ч, обеспечивает способность аккумуляторов принимать большие зарядные токи и уменьшение температуры электролита, На фиг. 1 приведена графическая иллюстрация заявляемого способа ускоренного заряда, Скорость снижения напряжения источника численно равна тангенсу угла а, забор времени 30 мин обусловлен следующи25 ми факторами: скоростью снижения

ЗО

50 ключенного между горизонтальной прямой, проведенной из точки, соответствующей напряжению 0нач.эл, и наклонной прямой, характеризующей зарядное напряжение источника. Ток при этом снижается по графику гиперболического типа. При напряжении на аккумуляторах 2,4 В, характеризующемся нормально допустимой степенью газовыделения, заряд продолжают неизменным током Iz, который имел место в момент достижения напряжением этого значения.

В табл. 1 приведены скорости снижения напряжения источника, вычисленные по формуле (1) для t1 = 30 мин.

Основой содержания табл. 1 служит семейство графиков, приведенных на фиг, 2, где наклоны лучей, опущенных в точку, соответствующую времени 30 мин, характеризуют скорости снижения напряжений на аккумуляторах, при которых исходное напряжение в момент включения источника уменьшится до 2,4 В в течение ЗО мин, Вынапряжения определяется температура электролита и продолжительность времени, в течение которого будет снижаться напряжение, поэтому увеличение этого времени приведет к более быстрому нарастанию температуры и перегреву аккумуляторов до завершения процесса зарядки; при заряде свинцовых аккумуляторов снижающимся током по законам, близким к гиперболе и экспоненте, в моменты 30+5 мин наступает максимум температуры электролита и дальнейший заряд неизменным током позволяет не допустить перегрева аккумуляторов, комбинация приведенных скоростей снижения напряжения на начальной стадии зарядки с переходом через 30«-5 мин к неизменному току позволяет обеспечить полный заряд аккумуляторов через 1-1,5 ч.

В табл. 2 приведены результаты заряда аккумуляторной батареи 63М-60 при

62,5%-ной заряженности, степень разряженности определялась по формуле (1).

В приведенных экспериментальных данных у= 1,23 г/см, уэ = 1,29 г/см, С» = з з

=60 А ч, P = 0,16 г/смэ. При подстановке их в формулу (1) Снед = 60 (1 (1,225 + 0,16 1,29)/0,16)=

=225A ч.

Это же значение емкости было получено от батареи перед контрольной зарядкой, данные которой были приведены в табл. 2.

В течение первых 30 мин аккумуляторами была получена емкость 14 А ч, что состав1758716 ляет 62% относительно недостающей емкости. За последующий час батареей получено

16,2 A ч. Если учесть, что КПД батареи составляет 85 /, то продолжительность всего.дозаряда этой батареи в .соответствии с формулой (4) должна составить

t = 0,5+ (22,5 — 14)/16,2 0,85 = 1,017 ч

На фиг. 3 воспроизведены графики зарядного тока и напряжения на аккумуляторах рассмотренного зарядного процесса.

Приращение температуры электролита к моменту отключения батареи (за 1,5 ч) составило около 13 С.

Начальное напряжение на аккумуляторах при двукратном значении тока недостающей емкости не всегда совпадает с желаемой скоростью снижения напряжения. В таких случаях устанавливают требуемый начальный зарядный ток и заряжают им до тех riop, пока напряжение не достигнет значения, соответствующего требуемой скорости его снижения. Например, после включения на заряд аккумуляторов напряжение на каждом из них составило 2,7 В, а заряд должен проводиться при скорости

13,35 мВ/мин.эл. (фиг. 2). В данном случае в течение 7 мин заряд будет. проводиться установленным током, а после этого напряжение снижают по графику на фиг. 2, соответствующему скорости снижения .13,35 мВ/мин эл. Напряжение при этом должно снижаться по графику табл. 3, Данными табл. 4 иллюстрируется заряд аккумуляторной батареи 6СТ вЂ” 55 при скорости снижения напряжения 16,67мВ/мин.эл.

Батарея была разряжена на 25 Д, т, е. Сн„-д

= 14 А ч. Поэтому начальное значение тока было установлено 2 14 = 28 А, которое в пределах 10 мин было неизменным до соответствия выбранной скорости снижения напряжения, При скорости снижения напряжения

16,67 мВ/мин.эл, в течение первых 30 мин заряда батарее сообщено 10,5А ч. Поэтому по формуле (3) время заряда стабилизированным током Iz составит сг =(14 — 10,5)/7 0,80 = 0,625 ч.

Это время заряда, составляющее около

40 мин, находится в интервале между 60 и

90 (табл. 4).

Возможности изменения скорости сни10 жения напряжения позволяют варьировать количеством электричества, получаемым аккумуляторами, в зависимости от необходимой продолжительности зарядки и температурных условий.

Формула изобретения

Способ заряда свинцового аккумулятора двухступенчатым током, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что. с целью ускорения заряда и

20 достижения продолжительности процесса в течение 1 — 1,5 ч при уменьшении температуры нагревания электролита, устанавливают уровень напряжения Онач,аа, соответствующий начальному току, численно равному

25 двукратному значению недостающей емкости. определяемой по формуле

Снед = Сн(1 — (g +Р— ) )/Pj, затем напряжение источника снижают в соответствии с формулой

U = (0нач.зл — 2,4)t), где t) = 30 мин, при достижении напряжения на аккумулят.— ре значения 2,4 В продолжают заряд в режиме стабилизации тока iz, равного зна35 чению тока в момент t<, и проводят заряд в течение времени tz, соответствующего формуле

Т2 = (Снед — Сц) 2 7 где CH — номинальная емкость;

40 у и уз — плотности электролита в момент определения недостающей емкости и в полностью заряженном аккумуляторе;

/=0,16;

Сц- емкость, полученная аккумулятором за время t; ц — КПД аккумулятора.

1758716

Таблица 1

Таблица 2

Характеристики заряда аккумуляторной батареи 6 ЭМ вЂ” 60 при 4 ч/Ceep=2, Снед = 22,5 А ч

Таблица 3

10

30

2,67

2,6

2,53

2,46

2,4

Та блица 4

Время заряда. мин

Нарпяжение на акк м лято ах, В

Заряд аккумуляторов при 13,35 мВ/мин.эл.

1758716 ач ° эл юг. 1

В

2,9

2,8

2,7

2,б

2,5 л

il и

:0 20

Фиг. 2

1758716

Ю, 2,5 д) 2,4

0 2,3

MEH

0.Составитель А.Здрок

Редактор Л,Веселовская Техред М,Моргентал

Корректор.З.Салко

Заказ 3004 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

lJ, В

ô0 60 80

ФигЗ