Спосіб визначення величини саморозряду свинцево-кислотної акумуляторної батареї

Винахід відноситься до електротехніки, до хімічних джерел струму, а саме до свинцево-кислотних акумуляторних батарей, і може бути застосовано для контролю технічного стану та якості акумуляторних батарей за величиною середньодобового саморозряду. Величина саморозряду акумуляторної батареї є строго нормованою експлуатаційною характеристикою. Але звичайні методи визначення цієї характеристики грубі та незручні, оскільки вони або передбачають проведення спеціальних тривалих процедур - розряду та заряду акумуляторної батареї, які впливають на вимірювані величини, або нехтують реальним взаємозв'язком параметрів акумулятора. Для того, щоб спосіб визначення саморозряду був зручним і в той же час достатньо точним, він повинен дозволяти визначити величину саморозряду за станом акумулятора після простою, не вносячи додаткових змін та враховуючи реальну, теоретично обґрунтовану залежність між його параметрами. Величина саморозряду визначається степенем розрідженості або зарядженості акумулятора після перебування впродовж певного часу в стані бездіяльності, про яку можна судити за напругою розімкненого кола. Відомий спосіб визначення степеню зарядженості акумулятора за ЕРС спокою [Пшисуха A.M., Пшисуха О.А., Автомобильный аккумулятор - „Харків", 1999, с.68-71], при якому за виміряною величиною ЕРС спокою знаходять на графіку відповідне значення степеня зарядженості. Недоліком цього способу є використання лінійної залежності між ЕРС спокою та степенем зарядженості акумулятора, яка не відповідає реальним закономірностям протікання електрохімічних процесів. До того ж даний спосіб призначений для визначення степеню зарядженості акумулятора, що розряджався при замкненому колі, і не враховує специфіку саморозряду. Відомий спосіб визначення степеню зарядженості акумулятора [Патент Російської Федерації №2110119; заявл. 22.09.05, опубл. 27.04.98; МПК7: Н01М10/48, G01R31/36], що полягає у вимірюванні рівноважної ЕРС та послідуючому розрахунку степеню зарядженості з урахуванням залежності рівноважної ЕРС від температури електроліту та конструктивних параметрів. При цьому рівноважну ЕРС вимірюють на двох електродах, що додатково вводять в електроліт. Окрім цього, в електроліт також вводять датчик температури, вимірюють температуру електроліту і в залежності від її величини корегують значення рівноважної ЕРС. Степінь зарядженості акумулятора S розраховують за формулою: S= 0,45V [Eи + K (t н - t и )] - 0,38V + Qном V + Cном 0,45VE 3 - 0,83V - Qном V + Cном , де V - об'єм електроліту акумулятора, Еи - виміряна рівноважна електрорушійна сила акумулятора, K температурний коефіцієнт вимірювання рівноважної електрорушійної сили акумулятора, tн - нормальна температура електроліту, t и - виміряна температура електроліту, Qном - еквівалентна кількість електрики одиниці об'єму електроліту номінальної густини, Сном - номінальна ємність акумулятора, Е3 - рівноважна електрорушійна сила повністю зарядженого акумулятора. Даний спосіб придатний тільки для визначення степеню зарядженості акумулятора, що розряджався на зовнішнє навантаження, і не враховує закономірностей протікання процесів саморозряду. До того ж цей спосіб складний та незручний для широкого використання. Найбільш близьким за технічною сутністю та результату, що досягається, є спосіб визначення саморозряду [ГОСТ В 22759-84, с.20; ГОСТ 26881-86, с.17-18], який полягає у вимірюванні ємності батареї до та після періоду бездіяльності. Для цього акумуляторну батарею двічі піддають розряду з послідуючим відновленням ємності при заряді. Різниця визначених таким чином ємностей розглядається як втрата ємності при саморозряді. Величину середньодобового саморозряду обчислюють за формулою: S= C1 - C2 × 100 n × C1 , де С1 - ємність, отримана на контрольному розряді, проведеному перед установленням на саморозряд; С2 - ємність, отримана при розряді після закінчення строку бездіяльності; n - число діб бездіяльності акумуляторів. Недоліком цього способу є велика тривалість вимірювальних процедур, пов'язана з необхідністю розряду батареї в номінальному режимі. При цьому батарея двічі піддається шкідливому впливу глибокого розряду. До того ж, після кожного розрядно-зарядного циклу ємність акумулятора може змінюватися або за рахунок розроблення пор, або в результаті опливання активної маси та сульфатації. Додавання цієї зміни ємності до ефекту саморозряду призводить до виникнення великої похибки при визначенні даним способом величини саморозряду нових батарей або величини саморозряду батарей наприкінці строку служби. В основу винаходу, що пропонується, поставлено задачу вдосконалити спосіб визначення величини саморозряду свинцево-кислотної акумуляторної батареї, який дозволяє визначити величину саморозряду безпосередньо за зміною стану акумулятора, не впливаючи на вимірювані параметри та враховуючи закономірності протікання процесів саморозряду. Це призводить до підвищення точності визначення величини саморозряду та прискоренню вимірювальної процедури, а також до простоти та зручності самого способу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення величини саморозряду свинцевокислотної акумуляторної батареї за зміною її стан у без впливу на вимірювані параметри, згідно з винаходом, спочатку вимірюють напругу на клемах зарядженої батареї при розімкненому колі, потім батарею зберігають в стані бездіяльності, по закінченню якої знову вимірюють напругу на клемах батареї при розімкненому колі, після цього здійснюють підзарядку батареї і розряджають її в номінальному режимі, потім вимірюють напругу на клемах розрядженої батареї при розімкненому колі, після чого визначають величину саморозряду за формулою: S = k× nc - ep eз - e 100% × × e з - eр nc '- e t , де S - середньодобовий саморозряд, що виражається у відсотках від номінальної ємності за добу; eз, eр та e - напруга на клемах зарядженої батареї, розрядженої батареї та батареї, що знаходилася в стані бездіяльності відповідно, яка вимірюється при розімкненому колі; n - кількість елементів батареї; t тривалість зберігання батареї в стані бездіяльності; с' і k - сталі, значення яких залежать від співвідношення інтенсивностей реакцій саморозряду на позитивних та негативних електродах і можуть знаходитися в діапазонах с'=2,58¸2,67В, k=0,90¸1,64; с=2,755В. Формула для розрахунку величини саморозряду акумуляторної батареї, яка лежить в основі винаходу, що пропонується, виведена з урахуванням реальних закономірностей саморозряду. Вона містить лише два вимірюваних параметра - тривалість бездіяльності батареї та напругу розімкненого кола, яка характеризує стан батареї у певний момент часу. При визначені саморозряду способом, що пропонується, величина ємності батареї не має значення. Сталі с' і k залежать від співвідношення реакцій саморозряду на негативних та позитивних електродах. Відношення інтенсивностей реакцій саморозряду негативних та позитивних електродів p може бути різним (1