Способ заряда электрохимического источника тока

Способ заряда электрохимического источника тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам заряда электрохимических источников тока (ЭХИТ).

Известен способ заряда ЭХИТ путем пропускания через него последовательности прямоугольных импульсов с частотой 10-2000 Гц с постоянной величиной напряжения при постепенном уменьшении амплитуды тока до 20% от исходной величины (патент РФ №2218646 С2, кл. H02J 7/10, 2003).

Указанный способ заряда не обеспечивает оптимальных режимов заряда и повышения электрических характеристик.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ заряда ЭХИТ путем подачи зарядных импульсов тока (патент РФ №2218636 С1, кл. H02J 7/00, 2003).

Указанный способ заряда также не обеспечивает оптимальных режимов заряда и повышения электрических характеристик.

Техническим результатом изобретения является повышение электрических характеристик за счет обеспечения оптимальных режимов заряда.

Указанный технический результат достигается тем, что заряд ЭХИТ производят путем подачи зарядных импульсов тока, при этом на ЭХИТ подают напряжение от зарядного устройства, контролируют изменение величин первой производной тока по времени dI/dt и зарядного тока от нулевого значения до максимального значения I_max, при котором первая производная тока по времени dI/dt равна нулю, максимальное значение тока поддерживают в течение времени до изменения знака производной, затем величину зарядного тока уменьшают до значения, равного 0÷-(0,05÷0,1)I_max за время, значение которого составляет ≤(0,0015÷0,3)τ, где τ - время увеличения зарядного тока от нуля до максимального значения.

Нижний предел времени 0,0015τ определяется максимально допустимым напряжением, подаваемым от зарядного устройства на ЭХИТ, верхний предел времени 0,3τ определяется минимально допустимым напряжением, подаваемым от зарядного устройства на ЭХИТ.

Целесообразно, чтобы контролировали значение первой производной dU/dt и время, в течение которого значение dU/dt является константой, зарядный ток поддерживали равным нулю в течение времени, значение которого не менее времени, за которое первая производная зарядного напряжения U на ЭХИТ dU/dt принимает значение равное нулю, или меняет знак.

Заявленный способ заряда обеспечивает эффективный режим заряда ЭХИТ при минимальном внутреннем сопротивлении за счет отсутствия активационной поляризации.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность признаков изобретения не известна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного способа условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Таким образом, можно сделать вывод, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами и примером реализации способа.

На фиг.1 представлена установка для практической реализации заявленного способа заряда аккумулятора.

На фиг.2 представлена установка для разряда аккумулятора, заряженного заявляемым способом.

Пример практической реализации

Для реализации заявленного способа была собрана зарядная фиг.1 и разрядная фиг.2 установки. Зарядная установка включает в себя зарядное устройство 1, в качестве которого был выбран источник питания Mastech HY3030E (максимальное выходное напряжение 30 В, максимальный выходной ток 30 А), устройство 2, задающее и контролирующее параметры, при котором осуществляется заявленный способ зарядки и заряжаемый ЭХИТ 3, в качестве которого взята свинцово-кислотная аккумуляторная батарея Haze HZB 12-33, напряжением 12 В, емкостью 33 Ач. Разрядка ЭХИТ 3 осуществлялась на электронную нагрузку 4 Актаком АТН 8301 (мощность нагрузки 0-350 Вт, ток нагрузки 0-30 А). Напряжения и токи контролировались с помощью цифрового мультиметра Fluke 187 и цифрового осциллографа Tektronics TDS 1012В.

Предварительно аккумуляторная батарея (АБ) была заряжена двадцатичасовым режимом заряда до напряжения 14,5 В без использования устройства 2. После чего на установке (фиг.2) АБ была разряжена током 1,65 А (ток соответствующий 5% емкости аккумулятора). Емкость, полученная при разряде, составила 32,8 Ач. После чего АБ была заряжена на установке (фиг.1) до напряжения 13,4 В. Время зарядки составило 13 часов, разрядная емкость составила 36 Ач. Для сравнения АБ заново была заряжена обычным способом, без устройства 2, током 1,65 А до 13,4 В. Далее АБ была разряжена и полученная емкость составила 23,76 Ач. Таким образом, видно, что при одном и том же конечном зарядном напряжении, применяя заявленный способ зарядки ЭХИТ, АБ удается зарядить до большей емкости, что свидетельствует о понижении внутреннего сопротивления АБ в части поляризационной, активационной составляющих.

1. Способ заряда электрохимического источника тока (ЭХИТ) путем подачи зарядных импульсов тока, отличающийся тем, что на ЭХИТ подают напряжение от зарядного устройства, контролируют изменение величин первой производной тока по времени dI/dt и зарядного тока от нулевого значения до максимального значения I_max, при котором первая производная тока по времени dI/dt равна нулю, максимальное значение тока поддерживают в течение времени до изменения знака производной, затем величину зарядного тока уменьшают до значения, равного 0÷(0,05÷0,1)I_max за время, значение которого составляет ≤(0,0015÷0,3)τ, где τ - время увеличения зарядного тока от нуля до максимального значения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контролируют значение первой производной dU/dt и время, в течение которого значение dU/dt является константой, зарядный поддерживают равным нулю в течение времени, значение которого не менее времени за которое первая производная зарядного напряжения U на ЭХИТ dU/dt принимает значение, равное нулю, или меняет знак.