Способ регенерации аккумуляторной батареи
METHOD FOR RECOVERY OF ACCUMULATOR BATTERY

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для восстановления различных типов аккумуляторных батарей, предназначенных для использования на транспортных или иных технических средствах.
Известен способ восстановления аккумуляторной батареи, при котором осуществляют предварительный заряд аккумуляторной батареи постоянным током, после которого аккумуляторную батарею заряжают путем пропускания через нее последовательности прямоугольных импульсов тока, при этом в процессе заряда измеряют напряжение на батареи, температуру электролита и его плотность и осуществляют запись измеренных параметров, а до начала восстановления аккумуляторной батареи в память записывают параметры технологического процесса восстановления аккумуляторной батареи, которые сравниваются в процессе восстановления аккумуляторной батареи с текущими значениями параметров аккумуляторной батареи, которые корректируются в случае их отклонения от заданного значения параметров технологического процесса, заряд аккумуляторной батареи постоянным током прекращают по достижению текущих значений параметров батареи заданных значений параметров процесса восстановления, записанных в память, после чего осуществляют заряд аккумуляторной батареи путем пропускания через нее последовательности прямоугольных импульсов тока, амплитуду которых поддерживают неизменной при температуре электролита ниже заданной величины, а в случае, если значение температуры электролита превысит эту величину, то амплитуду прямоугольных импульсов тока снижают до величины, при которой температура электролита снижается до заранее заданной величины, при этом заряд аккумуляторной батареи осуществляют путем пропускания через нее последовательности прямоугольных импульсов тока, величина которого находится в диапазоне 400-480 А, и скважностью 100-400, а в паузах между действиями прямоугольных импульсов заряда осуществляется разрядка аккумуляторной батареи, и циклы заряда прямоугольными импульсами и разряда в паузах между ними прекращают при достижении измеряемыми величинами значений параметров, определяющих окончание процесса заряда батареи и предварительно записанных в память, после чего осуществляют измерение емкости батареи путем ее контрольного разряда, который прекращают при достижении значения напряжения на батареи предельно допустимой величины, установленной для этой батареи (RU 2437190, H01M 10/54, 20.12.11).
Недостатками известного способа восстановления аккумуляторной батареи является недостаточно высокая эффективность, обусловленная отсутствием учета параметров аккумулятора с наихудшими характеристиками, входящего в батарею, подлежащую восстановлению, и значительные энергетические затраты на восстановление аккумуляторной батареи.
В качестве прототипа принят способ восстановления аккумуляторной батареи, при котором осуществляют предварительный заряд аккумуляторной батареи постоянным током, после которого аккумуляторную батарею заряжают путем пропускания через нее последовательности прямоугольных импульсов тока, при этом в процессе заряда измеряют напряжение на батарее, температуру электролита и его плотность и осуществляют запись измеренных параметров в память измерительного средства, при этом до начала восстановления аккумуляторной батареи в память измерительного средства записывают параметры технологического процесса восстановления аккумуляторной батареи, которые сравнивают в процессе восстановления аккумуляторной батареи с текущими значениями параметров процесса восстановления аккумуляторной батареи, которые корректируют в случае их отклонения от заданного значения параметров технологического процесса, заряд аккумуляторной батареи постоянным током прекращают по достижении текущими значениями параметров заданных значений параметров, записанных в память измерительного средства, после чего осуществляют заряд аккумуляторной батареи путем пропускания через нее последовательности прямоугольных импульсов тока, длительность которых установлена в пределах от 150 до 600 мс, а пауза между импульсами составляет от 2 до 6 с, при этом амплитуду прямоугольных импульсов тока поддерживают неизменной при температуре электролита ниже заранее заданной величины, а в случае если значение температуры электролита превысит эту величину, то амплитуду прямоугольных импульсов тока снижают до величины, при которой температура электролита снижается до заранее заданной величины, процесс заряда прекращают при достижении измеряемых величин значений параметров, определяющих окончание процесса заряда батареи и предварительно записанных в память измерительного средства, после чего осуществляют измерение емкости батареи путем ее разряда, который прекращают при достижении значении напряжения батареи предельно допустимой величины, установленной для этой батареи, цикл восстановления аккумуляторной батареи повторяют, если емкость батареи составляет менее 80% от номинального значения (RU 2309509, H02J 7/00, 27.10.07).
К недостаткам известного технического решения, как и вышеуказанного аналога, следует отнести недостаточную эффективность, обусловленная отсутствием учета параметров аккумулятора с наихудшими характеристиками, входящего в батарею, подлежащую восстановлению, и значительные энергетические затраты на восстановление аккумуляторной батареи.
Технический результат изобретения заключается в устранении указанных недостатков, а именно: в повышении эффективности регенерации аккумуляторной батареи, за счет уменьшения степени неравномерности заряда аккумуляторов в батареи и снижении энергетических затрат.
Технический результат достигается тем, что в способе регенерации аккумуляторной батареи, включающем циклы заряда и разряда аккумуляторной батареи, в процессе заряда осуществляют пропускание через аккумуляторную батарею постоянного и импульсного зарядного тока от управляемого тиристорного выпрямителя, питание которого осуществляют от вторичной обмотки сетевого трансформатора, измерении зарядного тока, напряжения на аккумуляторной батареи и температуры электролита, сравнении измеренных значений с заранее заданными значениями, при отклонении от которых формируют сигнал управления тиристорным выпрямителем, обеспечивающий корректировку величины зарядного тока, согласно изобретению перед началом заряда аккумуляторной батареи определяют входящий в эту батарею аккумулятор с наихудшими характеристиками, а в процессе заряда аккумуляторной батареи дополнительно измеряют напряжение на этом аккумуляторе и измеряют температуру трансформатора, все дополнительно измеренные значения сравнивают с заранее заданными значениями, при этом сигнал управления тиристорным выпрямителем, обеспечивающий корректировку величины зарядного тока, формируют с учетом величин отклонений дополнительно измеренных значений напряжения на аккумуляторе при разряде с наихудшими характеристиками и температурных значений трансформатора, разряд осуществляют через инвертор, выходом подключенный к вторичной обмотке сетевого трансформатора.
Способ регенерации аккумуляторной батареи реализуется устройством, приведенном на чертеже.
Устройство для регенерации аккумуляторной батареи, реализующее предлагаемый способ, содержит управляемый тиристорный выпрямитель 1 и управляемый тиристорный инвертор 2, сетевой трансформатор 3, к вторичной обмотке которого подключены вход управляемого тиристорного выпрямителя 1 и выход управляемого тиристорного инвертора 2, в цепи первичной обмотки сетевого трансформатора 3 включен датчик 4 тока, выход управляемого тиристорного выпрямителя 1 и вход управляемого тиристорного инвертора 2 подключены к датчику 5 напряжения, а через датчик 6 тока соединены с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, управляющие входы управляемого тиристорного выпрямителя 1 и управляемого тиристорного инвертора 2 подключены к выходам соответствующих модулей 7 и 8 импульсно-фазового управления, соединенных с выходами блока 9 регулирования, входы которого соединены соответственно с выходом датчика 4 тока, с выходом датчика 6 тока, с выходом датчика 5 напряжения и выходом датчика 10 напряжения, подключенного к входящему в батарею аккумулятору с наихудшими характеристиками, выход датчика 11 температуры трансформатора 3 и выход датчика 12 температуры электролита аккумуляторной батареи соединены с входами модуля 13 измерения температуры, который подключен к информационной сети 14, с которой соединены блок 9 регулирования и программируемый контроллер 15, с подключенной к нему панелью 16 оператора.
Способ регенерации аккумуляторной батареи осуществляется следующим образом.
Управление процессом регенерации аккумуляторной батареи может осуществляться с помощью программируемого контроллера 15, в котором с панели 16 оператора устанавливают параметры технологического процесса восстановления аккумуляторной батареи. Для контроля текущих параметров процесса восстановления аккумуляторной батареи устанавливают измерительные средства: в цепь первичной обмотки сетевого трансформатора 3 - датчик 4 тока, к выходу управляемого тиристорного выпрямителя 1 и входу управляемого тиристорного инвертора 2 подключают датчик 5 напряжения, а через датчик 6 тока соединяют их с клеммами аккумуляторной батареи, датчик 10 напряжения подключают к аккумулятору с наихудшими характеристиками. Информация с этих датчиков поступает на соответствующие входы блока 9 регулирования, на который через информационную сеть 14 от модуля 13 измерения температуры поступает информация о температурах трансформатора и электролита аккумуляторной батареи, получаемой с датчика 11 температуры трансформатора 3 и датчика 12 температуры электролита аккумуляторной батареи. Вся информация о текущих значениях температуры, величинах зарядного тока и напряжения и других параметрах процесса восстановления аккумуляторной батареи поступает в блок 9 регулирования, где осуществляется обработка поступающей информации, сравнение текущих параметров с заданными параметрами технологического процесса восстановления и выработка сигналов управления зарядным устройством.
В соответствии с программой блок 9 регулирования вырабатывает сигналы, поступающие на входы модуля 7 импульсно-фазового управления, осуществляющего управление тиристорным выпрямителем 1, обеспечивающим формирование зарядного тока. Длительность импульсов заряда на включение и отключение аккумуляторной батареи определяется с учетом рассчитанных значений постоянных времени после предварительного тестирования аккумуляторной батареи по определению ее исходных параметров.
Процесс заряда аккумуляторной батареи осуществляют при оптимальном значении амплитуды импульсов зарядного тока. В случае повышения температуры трансформатора и/или температуры электролита до заранее установленной величины снижают величину зарядного тока, при которой температура трансформатора и/или температура электролита не выходит за допустимые пределы. Одним из важных параметров, учитываемых при формировании значений зарядного тока является информация, получаемая от датчика 10 напряжения, подключенного к входящему в батарею аккумулятору с наихудшими характеристиками, и позволяющая уменьшить степень неравномерности заряда аккумуляторов в батареи.
Процесс заряда прекращают при достижении измеряемых величин значений параметров, определяющих окончание процесса заряда батареи и предварительно заданных с помощью программируемого контроллера 15. В качестве таких параметров могут быть использованы, например, стабильность (неизменность) напряжения на элементах аккумуляторной батареи. Разряд аккумуляторной батареи осуществляют на питающую сеть после полного заряда батареи. Для этого предусмотрен управляемый тиристорный инвертор 2. При этом энергия аккумуляторной батареи рекуперируется в питающую сеть с контролем количества отданной энергии в А»ч до достижения батарей нижнего нормируемого значения напряжения, которое для свинцово-кислотной аккумуляторной батареи составляет 1,7 В на один аккумулятор. Тем самым снижаются энергетические затраты на регенерацию аккумуляторной батареи.