Пристрій для зарядки акумуляторної батареї асиметричним струмом

Пристрій для зарядки акумуляторної батареї асиметричним струмом, що містить формувач імпульсів зарядного струму, вхід якого є входом пристрою, а вихід - має виводи для підключення аку муляторної батареї, вихід формувача імпульсів зарядного струму приєднаний до формувача імпульсів розрядного струму, який відрізняється тим, що в пристрій введено датчик напруги та ланку адаптивного керування, причому датчик напруги приєднаний до виходу формувача імпульсів зарядного струму, а інформаційний вихід датчика напруги приєднаний до інформаційного входу ланки адаптивного керування, виходи керування якої, в свою чергу, приєднані до входів керування формувача імпульсів зарядного струму та формувача імпульсів розрядного струму. Корисна модель відноситься до області електротехніки і може бути застосована для заряду акумуляторних батарей в автономних системах, на виробництві та на автозаправних станціях для електромобілів. Для заряду акумуляторних батарей використовують наступні способи: постійним струмом (l=const), постійною напругою (U=const), та комбінований спосіб. Вказані режими забезпечуються відповідними напівпровідниковими схемами зарядних джерел живлення акумуляторних батарей. Згідно [1] доцільним є заряд акумуляторної батареї переривчастим струмом, причому кращі результати дає заряд асиметричним струмом з різними амплітудами і тривалістю у протилежних напрямках. Відомо, що заряд нікель-кадмієвих акумуляторів асиметричним струмом сприятливо позначається на їхніх експлуатаційних параметрах, а саме сприяє формуванню більше розвиненої поверхні електродів, запобігає утворенню великих кристалів на електродах, а також полегшує рекомбінацію газів, що утворяться при заряді [2]. Для свинцево-кислотних акумуляторів такий спосіб забезпечує рівномірний об'ємний розподіл концентрації електроліту, включаючи область пір усередині активної маси, оскільки фронт дифузії не встигає віддалитися на помітну відстань від поверхні електрода при періодичній зміні напрямків струму. У результаті досягається збільшення зарядної ємності q 3 на 10-15%, скорочення часу заряду t3 на 10-15%, а також підвищення ресурсу акумуляторної батареї в 1,5-3 рази (у порівнянні з параметрами, одержуваними при заряді постійним струмом) [1-3]. У режимі постійного струму є, по суті, тільки один регульований параметр - величина зарядного струму й, відповідно, тільки одна контрольована величина - напруга на акумуляторі. При заряді акумулятора імпульсами струму число параметрів, які можна реєструвати й використати в системі керування, багаторазово збільшується в порівнянні із зарядом постійним струмом. При імпульсному режимі можна задавати тривалість імпульсів, їхню амплітуду, шпаруватість, форму, можна чергувати імпульси різної спрямованості й т.д. Аналіз швидких перехідних процесів при заряді асиметричним струмом, або імпульсним струмом різної полярності, дозволяє одержати досить детальну інформацію про характер явищ, що відбуваються в акумуляторі. Для поліпшення експлуатаційних характеристик акумуляторів різних типів, в залежності від стану зарядженості та віку, доцільно використовувати адаптивний режим заряду, який забезпечить досягнення позитивних результатів навіть при відсутності досить повної інформації про стан акумулятора та про деталі процесів, що CD (О 10667 відбуваються в ньому Обсяг інформації, одержуваної від акумулятора, можна значно збільшити, якщо вести заряд асиметричним струмом, або в імпульсному режимі, й фіксувати зміни напруги, що відбуваються протягом кожного імпульсу Зміст І ціль застосування імпульсного режиму заряду, або заряду асиметричним струмом, не зводиться тільки до того, щоб з його допомогою одержувати інформацію, потрібну для керування Заряд асиметричним струмом має й самостійне значення, значно впливаючи на хід різних електрохімічних процесів [4] За найближчий аналог обрано пристрій для заряду акумуляторної батареї асиметричним струмом [5], який містить формувач імпульсів зарядного струму, вихід якого має виводи для підключення акумуляторної батареї, вихід формувача імпульсів зарядного струму приєднаний до формувача імпульсів розрядного струму, і забезпечує заряд акумуляторної батареї асиметричним струмом Якщо тривалість імпульсу зарядного струму істотно коротше часу перехідного процесу на електроді ( х 3 ) , ТО через електрод буде протікати в основному нефарадеєвський ємнісний струм, що не дає приросту запасу хімічної енергії в електроді 3 іншого боку, імпульс зарядного струму не повинен бути набагато триваліше х3 , тому що в цьому випадку всі передбачувані переваги імпульсного режиму будуть тією чи іншою мірою втрачатися і імпульсний режим буде наближатися до звичайного постійнострумового Тривалість імпульсу розрядного струму не повинна бути істотно коротше часу перехідного процесу на електроді (хр ), тому що в цьому випадку буде проявлятися ефект нагромадження залишкової напруги, в результаті якого напруга на акумуляторі, що заряджається, буде постійно наростати аж до досягнення неприпустимої межі 3 іншого боку, імпульс розрядного струму не повинен бути набагато триваліше ір , тому що в цьому випадку будуть наявні втрати корисної енергії, накопиченої в акумуляторі Тривалості імпульсів зарядного/розрядного струму повинні постійно корегуватися в залежності від тривалості перехідних процесів на електроді, які в залежності від типу, стану зарядженості та віку акумуляторної батареї будуть постійно змінюватись Амплітуда імпульсу зарядного струму повинна вибиратися таким чином, щоб поляризаційна напруга або ж загальна напруга на акумуляторі за час імпульсу не встигала виходити за якісь припустимі межі, конкретні для кожного типу акумуляторів, при виході за які створюються умови для протікання або істотного прискорення небажаних побічних процесів на електродах Такими процесами можуть бути, наприклад, у свинцевому акумуляторі виділення кисню на позитивному електроді Обмеження по величині загальної напруги на акумуляторі можуть бути крім того пов'язані з тепловим режимом через можливість перегріву Недоліком даного пристрою-прототипу є фіксована тривалість і амплітуда імпульсів зарядного/розрядного струму та неможливість заряджати акумуляторні батареї в адаптивному режимі В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення пристрою для заряду акумуляторної батареї асиметричним струмом шляхом додаткового введення датчика напруги та ланки адаптивного керування, що забезпечує заряд акумуляторної батареї асиметричним струмом в адаптивному режимі, за рахунок чого досягається поліпшення експлуатаційних характеристик - збільшення зарядної ємності, скорочення часу заряду та підвищення ресурсу акумуляторних батарей різних типів, з різним станом зарядженості та різних за віком Поліпшення експлуатаційних характеристик досягається шляхом керування процесом заряду в залежності від інформації про стан об'єкту адаптації - акумуляторної батареї, яку отримують за допомогою датчика напруги, а саме зміною тривалості імпульсів, їхньої амплітуди, шпаруватості та форми, навіть при відсутності досить повної інформації про стан акумулятора та про деталі процесів, що відбуваються в ньому Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для заряду акумуляторної батареї асиметричним струмом, що містить формувач імпульсів зарядного струму, вхід якого являється входом пристрою, а вихід - має виводи для підключення акумуляторної батареї, вихід формувача імпульсів зарядного струму приєднаний до формувача імпульсів розрядного струму, згідно з винаходом, новим є те, що в пристрій введено датчик напруги та ланку адаптивного керування, причому датчик напруги приєднаний до виходу формувача імпульсів зарядного струму, а інформаційний вихід датчика напруги приєднаний до інформаційного входу ланки адаптивного керування, виходи керування якої в свою чергу приєднані до входів керування формувача імпульсів зарядного струму та формувача імпульсів розрядного струму Сутність пристрою пояснюється кресленням, де зображено схему функціональну пристрою для заряду акумуляторної батареї асиметричним струмом Пристрій містить формувач імпульсів зарядного струму 1, виводи для підключення акумуляторної батареї 2, формувач імпульсів розрядного струму 3, датчик напруги та/чи датчик температури 4 і ланку адаптивного керування 5 Пристрій працює наступним чином Напруга мережі надходить на вхід формувача імпульсів зарядного струму 1, звідки струм необхідної амплітуди надходить у акумуляторну батарею, яка підключається до виводів 2, - формується імпульс зарядного струму В проміжках між зарядними імпульсами формується розрядний імпульс акумуляторної батареї, підключеної до виводів 2, формувачем імпульсів розрядного струму 3 Під час формування імпульсів зарядного/розрядного струму ланка адаптивного керування 5 знімає і аналізує значення напруги на акумуляторній батареї, підключеної до виводів 2, з датчику напруги 4 на ВІДПОВІДНІСТЬ певним критеріям, та по завершенню перехідного процесу в акумуляторній батареї перериває імпульс зарядного/розрядного струму, і увесь час корегує параметри наступних імпульсів (ВІДПОВІДНО ДО закладеної програми зменшує або збільшує їхню амплітуду або тривалість, так само як і тривалість інтервалів "відпочинку" (рест-періодів) між імпульсами) та формує сигнали керування формувачем імпульсів зарядного струму 1 і формувачем імпульсів розрядного струму З, подаючи сигнали керування на входи керування. Пристроєм забезпечується заряд акумуляторної батареї асиметричним струмом в адаптивному режимі. Джерела інформації: 1. Синдеев Игорь Михайлович. Электроснабжение летательных аппаратов: [Учебник для вузов гражд. авиации] / И.М.Синдеев. - М.: Транспорт, 1982. -272с: ил.; 22см. 2. Подражанский Юрий Маркович. Использование импульсных режимов заряда для повышения эксплуатационных параметров аккумуляторов: 10667 Дис... канд. техн. наук: 05.17.03 / Украинский гос. химико-технологический ун-т. - Д., 2000. -133л. + прил. (24л.) - Две кн. единицы. - Библиогр.: л. 127133. 3. Батарейки и аккумуляторы: Для широкого круга читателей / В.С.Лаврус (ред.). - К.: Наука и техника, 1995. -47с: ил. - (Информационное издание; Вып. 1). 4. Романов В.В., Хашев Ю.М. Химические источники тока - М.: Сов. Радио, 1978. -264с. 5. Galaxy Power, Inc. QuickSaver® Charge Controller for Nickel-Cadmium and Nickel-Metal Hydride Batteries, ICS1702 - January 19, 1999. http://www.galaxypower.com/organization/ics 1702.pdf. керування Фіг. Комп'ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601