RU2207665C2 - Method for accelerated automatic charging of sealed nickel-cadmium storage batteries with asymmetric current - Google Patents
Method for accelerated automatic charging of sealed nickel-cadmium storage batteries with asymmetric current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2207665C2 RU2207665C2 RU2001114542/09A RU2001114542A RU2207665C2 RU 2207665 C2 RU2207665 C2 RU 2207665C2 RU 2001114542/09 A RU2001114542/09 A RU 2001114542/09A RU 2001114542 A RU2001114542 A RU 2001114542A RU 2207665 C2 RU2207665 C2 RU 2207665C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charging
- discharge
- battery
- charge
- accelerated
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011022 operating instruction Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и касается вопроса ускоренного заряда герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей (АБ). The invention relates to electrical engineering and relates to the issue of accelerated charge of sealed nickel-cadmium storage batteries (AB).
Известен способ [1] форсированного заряда никель-кадмиевых АБ с малым газовыделением. Заряд проводят разнополярными импульсами тока с параметрами: длительность зарядного импульса (200±110) мс, разрядного (10±0,5) мс, паузами между ними (10±1) мс, соотношение амплитуд зарядного и разрядного токов 7,1±0,1, амплитуда зарядного импульса 5,6÷8,5 от номинальной емкости, время заряда 10,5÷15,5 мин. Однако данный способ допускает газовыделение и разогрев АБ, что недопустимо для герметичных батарей. A known method [1] of a forced charge of nickel-cadmium AB with low gas evolution. The charge is carried out by bipolar current pulses with parameters: duration of the charging pulse (200 ± 110) ms, discharge (10 ± 0.5) ms, pauses between them (10 ± 1) ms, the ratio of the amplitudes of the charging and discharge currents is 7.1 ± 0, 1, the amplitude of the charging pulse is 5.6 ÷ 8.5 of the nominal capacity, the charging time is 10.5 ÷ 15.5 minutes. However, this method allows gas evolution and heating of the battery, which is unacceptable for sealed batteries.
Наиболее близким к предлагаемому является способ [2] быстрого заряда никель-кадмиевых АБ разнополярными импульсами тока со стабилизированными амплитудами импульсов зарядного и разрядного токов при соотношении 6,9±0,1, с амплитудами зарядного импульса 2,5÷3,0 от номинальной емкости при длительности зарядного импульса (200±10) мс и разрядного импульса (10±0,5) мс, с паузами между ними (10±1) мс за время, равное 35÷27,5 мин. Closest to the proposed one is a method [2] for fast charging of nickel-cadmium batteries with different polar current pulses with stabilized amplitudes of the pulses of the charging and discharge currents at a ratio of 6.9 ± 0.1, with amplitudes of the charging pulse of 2.5 ÷ 3.0 of the nominal capacity with a duration of a charging pulse (200 ± 10) ms and a discharge pulse (10 ± 0.5) ms, with pauses between them (10 ± 1) ms for a time equal to 35 ÷ 27.5 minutes.
Однако данный способ требует предварительного доразряда батареи до уровня 1В на аккумулятор, а конец заряда определяется количеством электричества, пропущенного через аккумулятор, 96% от номинальной емкости. Такой способ определения окончания заряда не учитывает изменение емкости аккумуляторов в процессе эксплуатации (аккумулятор считается исправным при снижении емкости до 0,6 от номинальной). Перезаряд герметичного аккумулятора при ускоренных режимах заряда недопустим, т.к. приводит к перегреву и активному выделению газа из-за того, что избыточное количество электричества расходуется на электролиз воды. В итоге это приводит к сокращению ресурса аккумуляторов и батарей на их основе. However, this method requires a preliminary re-discharge of the battery to a level of 1V per battery, and the end of the charge is determined by the amount of electricity passed through the battery, 96% of the nominal capacity. This method of determining the end of the charge does not take into account the change in battery capacity during operation (the battery is considered serviceable when the capacity is reduced to 0.6 from the nominal). Recharge of a sealed battery under accelerated charge modes is unacceptable, because leads to overheating and active gas evolution due to the fact that excess electricity is consumed in the electrolysis of water. As a result, this leads to a reduction in the life of accumulators and batteries based on them.
Задачей изобретения является разработка способа автоматизированного ускоренного заряда герметичных никель-кадмиевых АБ без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик, без разогрева и без предварительного приведения в исходное состояние, с окончанием процесса заряда при достижении напряжения на батарее порогового значения. The objective of the invention is to develop a method for automated accelerated charging of sealed nickel-cadmium batteries without deterioration of their technical and operational characteristics, without heating and without prior initialization, with the end of the charging process when the voltage on the battery reaches a threshold value.
Поставленная задача достигается тем, что в известный способ ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов разнополярными импульсами тока со стабилизированными амплитудами разрядного и зарядного токов введены изменения, позволившие вести ускоренный заряда герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей в автоматическом режиме без ухудшения технико-эксплуатационных характеристик, без разогрева и без предварительного доразряда батареи. Заряд проводят при соотношении амплитуд разрядного и зарядного токов 3,0±0,2 с амплитудами зарядного тока 1,2÷0,8 от номинальной емкости при длительности зарядного импульса (230±10) мс и разрядного импульса (15±5) мс с паузами между ними 0÷2 мс, процесс заряда прекращается при достижении напряжения на батарее порогового значения, данного в ТУ или инструкции по эксплуатации на батарею. The task is achieved in that in the known method of accelerated charging of nickel-cadmium batteries with bipolar current pulses with stabilized amplitudes of the discharge and charging currents, changes have been introduced that allowed for accelerated charging of sealed nickel-cadmium batteries in automatic mode without deterioration of technical and operational characteristics, without heating and without first recharging the battery. The charge is carried out at a ratio of the amplitudes of the discharge and charging currents of 3.0 ± 0.2 with the amplitudes of the charging current 1.2 ÷ 0.8 of the nominal capacity with a duration of the charging pulse (230 ± 10) ms and the discharge pulse (15 ± 5) ms pauses between them 0 ÷ 2 ms, the charging process stops when the voltage on the battery reaches the threshold value given in the technical specifications or in the operating instructions for the battery.
Уменьшение соотношения амплитуды разрядного и зарядного токов сверх указанных выше пределов влечет за собой сильный разогрев и повышенное газовыделение аккумулятора, а увеличение - неоправданное усложнение и увеличение мощности заряд-разрядных каналов, снижение энергетических показателей зарядных устройств, реализующих данный способ заряда. Величины амплитуд выбраны для получения оптимального соотношения "время заряда/мощность устройства" и "время заряда/технико-эксплуатационные характеристики АБ". Время паузы выбрано из соображений окончания переходных процессов в коммутируемой цепи. A decrease in the ratio of the amplitude of the discharge and charging currents above the above limits entails strong heating and increased gas emission of the battery, and an increase leads to unjustified complication and increase in the power of charge-discharge channels, a decrease in the energy performance of chargers that implement this method of charging. The magnitudes of the amplitudes are selected to obtain the optimal ratio of "charge time / device power" and "charge time / technical and operational characteristics of the battery." The pause time is selected from considerations of the end of transients in a switched circuit.
Заряд данным режимом снимает "эффект памяти" герметичных никель-кадмиевых АБ, что позволяет заряжать их без предварительного доразряда до уровня 1В на аккумулятор в автоматическом режиме. Критерием окончания заряда является достижение напряжения на батарее определенного порогового напряжения. The charge in this mode removes the “memory effect” of sealed nickel-cadmium batteries, which allows them to be charged without prior discharge to a level of 1V on the battery in automatic mode. The criterion for the end of the charge is the achievement of a certain threshold voltage on the battery.
Ниже приведены примеры осуществления способа в указанных выше пределах. The following are examples of the method within the above ranges.
Пример 1. АБ НКТГЦ-3,5-1 заряжалась следующим режимом заряда: амплитуда зарядных импульсов 3,1±0,1 А, соотношение амплитуд разрядного и зарядного импульсов 3,0±0,1, длительность зарядных импульсов 220 мс, длительность разрядных импульсов 20 мс, пауза между зарядными и разрядными импульсами отсутствует, время заряда 1час 50 мин, газовыделение и нагрев отсутствуют. Пороговое напряжение 16,2±0,1В. Example 1. AB NKTGTs-3.5-1 was charged with the following charge mode: amplitude of charging pulses 3.1 ± 0.1 A, ratio of amplitudes of discharge and charging pulses 3.0 ± 0.1, duration of charging pulses 220 ms, duration of discharge pulses pulses of 20 ms, there is no pause between charging and discharge pulses, charge time is 1 hour 50 minutes, gas evolution and heating are absent. The threshold voltage is 16.2 ± 0.1V.
Пример 2. АБ НКГЦ-1,8-1 заряжалась следующим режимом заряда: амплитуда зарядных импульсов 1,9±0,1 А, соотношение амплитуд разрядного и зарядного импульса 3,0±0,1, длительность зарядных импульсов 220 мс, длительность разрядных импульсов 20 мс, пауза между зарядными и разрядными импульсами отсутствует, время заряда 1 час 30 мин, газовыделение и нагрев отсутствуют. Пороговое напряжение 16,2±0,1В. Example 2. The battery NKGTs-1.8-1 was charged by the following charge mode: amplitude of charge pulses 1.9 ± 0.1 A, ratio of amplitudes of discharge and charge pulse 3.0 ± 0.1, duration of charge pulses 220 ms, duration of discharge pulses of 20 ms, there is no pause between charging and discharge pulses, charging time is 1 hour 30 minutes, gas evolution and heating are absent. The threshold voltage is 16.2 ± 0.1V.
За указанными пределами параметров тока, например, при заряде батареи НКГЦ-1,8-1 тем же режимом, но с соотношением амплитуд разрядных и зарядных импульсов 2,0±0,1А, наступает сильный нагрев и газовыделение, а отдаваемая емкость уменьшается, увеличение же амплитуды разрядных импульсов приводит к существенному усложнению зарядного устройства. Beyond the specified limits of the current parameters, for example, when the NKHTs-1.8-1 battery is charged in the same mode, but with a ratio of the amplitudes of the discharge and charging pulses of 2.0 ± 0.1 A, strong heating and gas evolution occur, and the delivered capacity decreases, increasing the amplitude of the discharge pulses leads to a significant complication of the charger.
Указанный способ заряда проверялся на аккумуляторных батареях 10НКГЦ-1,8-1 и 10НКГЦ-3,5-1 при испытаниях на долговечность в режиме циклирования. За основу взята методика ТУ 44РК-4676561-009-94 для аккумуляторных батарей 10НКГЦ. Испытание на долговечность проводят при нормальных климатических условиях, за исключением контрольных циклов, которые проводят при температуре окружающего воздуха 20±5oС, при следующих режимах: 1 цикл - заряд током I3= 0,1Сн в течение 16 часов, разряд током Iр=0,25Сн в течение 2 часов 20 минут, со 2 по 48 цикл - заряд током I3=0,25Сн в течение 3 часов 10 минут, разряд током Iр=0,25Сн в течение 2 часов 20 минут, 49 цикл - заряд током I3= 0525Сн в течение 3 часов 10 минут, разряд током Iр=0,25Сн до напряжения 10,0В, пятидесятый цикл - контрольный, заряд током I3=0,1Сн в течение 16 часов, разряд током Iр=0,25Сн до напряжения 10,0В. Циклы с первого по пятидесятый должны повторяться до тех пор, пока емкость на любом кратном пятидесятому цикле не станет меньше 0,6Сн, в этом случае проводится два цикла по режиму пятидесятого. Испытания считаются законченными, если на всех трех таких последовательных циклах емкость стала менее 0,6Сн и продолжаются при обеспечении батареей емкости не менее 0,6Сн.The indicated charging method was tested on 10NKHZ-1.8-1 and 10NKHTs-3.5-1 storage batteries during durability tests in the cycling mode. The methodology TU 44RK-4676561-009-94 for 10NHC batteries is taken as the basis. The durability test is carried out under normal climatic conditions, with the exception of control cycles, which are carried out at an ambient temperature of 20 ± 5 o С, under the following conditions: 1 cycle - charge with current I 3 = 0.1С n for 16 hours, discharge with current I p = 0.25 C n for 2 hours 20 minutes, from 2 to 48 cycles - charge with current I 3 = 0.25 C n for 3 hours 10 minutes, discharge with current I p = 0.25 C n for 2 hours 20 minutes , 49 cycle - charge with current I 3 = 0 5 25С n for 3 hours 10 minutes, discharge with current I p = 0.25 С n to voltage 10.0 V, fiftieth cycle - control, charge with current I 3 = 0.1 С n in those ix 16 hours, the discharge current I p to n = 0,25S 10,0V voltage. The cycles from the first to the fiftieth should be repeated until the capacity at any multiple of the fiftieth cycle becomes less than 0.6C n , in this case two cycles are carried out according to the regime of the fiftieth. The tests are finished, if at all three such successive cycles the capacity is less than 0.6 s and n are continuing while providing a battery capacity of not less than 0.6 s n.
В общее число циклов, сообщенных батарее при испытаниях на долговечность в режиме циклирования, включают циклы, проведенные по этим режимам, и циклы, проведенные на ней на всех других видах испытаний. The total number of cycles reported to the battery during the durability tests in the cycling mode includes cycles carried out in these modes and cycles conducted on it in all other types of tests.
399 и 400 циклы проводятся по режиму 49 и 50 циклов соответственно. 399 and 400 cycles are carried out according to the regime of 49 and 50 cycles, respectively.
Батарея считается выдержавшей испытание, если:
- габаритные, установочные и присоединительные размеры соответствуют указанным на габаритном чертеже;
- она не имеет механических повреждений;
- минимальная наработка при номинальных режимах заряда и разряда составила 400 циклов, а емкость в течение минимальной наработки была не менее 0,6Сн.A battery is considered to have passed the test if:
- overall, installation and mounting dimensions correspond to those indicated on the dimensional drawing;
- it has no mechanical damage;
- minimum operating under nominal charge mode and the discharge was 400 cycles and the capacity for a minimum service life was not less than 0.6 s n.
В отличие от стандартной методики, заряд проводился способом автоматического ускоренного заряда асимметричным током, а каждый пятый разряд проводится до напряжения 10,0 В. Циклы с первого по пятый повторялись до тех пор, пока емкость на любом кратном пятому цикле не стала меньше 0,6Сн.Unlike the standard method, the charge was carried out by the method of automatic accelerated charge with an asymmetric current, and every fifth discharge is carried out to a voltage of 10.0 V. The first to fifth cycles were repeated until the capacity at any multiple fifth cycle became less than 0.6 ° C. n
В этом случае проводилось два цикла по режиму пятого. In this case, two cycles were carried out according to the fifth mode.
Наработка заряд-разрядных циклов при заряде батарей только этим способом для батареи 10НКГЦ-1,8-1 составила 450 циклов. Для батареи 10НКГЦ-3,5-1 наработка составила 600 циклов, а отдаваемая емкость на шестисотом цикле составила около 3 Ахч, что выше нижнего порогового значения 0,6Сн, равного 2,1 Ахч, т.е. батарея не выработала свой ресурс.The accumulation of charge-discharge cycles when charging batteries in this way only for a 10KNHC-1.8-1 battery was 450 cycles. For the 10NKHZ-3,5-1 battery, the operating time was 600 cycles, and the delivered capacity on the six-hundredth cycle was about 3 Ah, which is higher than the lower threshold value of 0.6 C n , equal to 2.1 Ah, i.e. The battery has not reached its end of life.
Использование предлагаемого способа ускоренного заряда герметичных аккумуляторных батарей позволяет значительно упростить зарядное устройство для его реализации по сравнению с известным способом за счет отсутствия необходимости проведения предварительного доразряда и подсчета количества электричества для определения окончания заряда, а также уменьшения мощности зарядного устройства. Using the proposed method for accelerated charging of sealed batteries can significantly simplify the charger for its implementation in comparison with the known method due to the lack of the need for preliminary re-discharge and counting the amount of electricity to determine the end of charge, as well as reducing the power of the charger.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1035687, Н 01 М 10/44, 1983.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR 1035687, H 01 M 10/44, 1983.
2. Авторское свидетельство СССР 1048536, Н 01 М 10/44, 1983. 2. Copyright certificate of the USSR 1048536, N 01 M 10/44, 1983.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001114542/09A RU2207665C2 (en) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | Method for accelerated automatic charging of sealed nickel-cadmium storage batteries with asymmetric current |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001114542/09A RU2207665C2 (en) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | Method for accelerated automatic charging of sealed nickel-cadmium storage batteries with asymmetric current |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001114542A RU2001114542A (en) | 2003-06-27 |
| RU2207665C2 true RU2207665C2 (en) | 2003-06-27 |
Family
ID=29209701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001114542/09A RU2207665C2 (en) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | Method for accelerated automatic charging of sealed nickel-cadmium storage batteries with asymmetric current |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2207665C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2293402C1 (en) * | 2005-10-04 | 2007-02-10 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) | Method for accelerated charging of alkaline accumulators |
-
2001
- 2001-05-28 RU RU2001114542/09A patent/RU2207665C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 20901953 С1, 27.09.1997. 5631542 A, 20.05.1997. 5614805 А, 25.03.1997. 3963976 А, 15.06.1976. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2293402C1 (en) * | 2005-10-04 | 2007-02-10 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) | Method for accelerated charging of alkaline accumulators |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102468656B (en) | Charging control device, method and battery management system | |
| US8736230B2 (en) | System and method for rebalancing modules of a battery during vehicle operation | |
| CN101960690B (en) | Recharging device and recharging method | |
| US6573687B2 (en) | Charging/discharging control method for secondary battery | |
| US8536836B2 (en) | Method for determining the end-of-discharge threshold of a rechargeable battery | |
| US10270264B2 (en) | Battery pack management apparatus selectively controlling battery cells | |
| CN102844962B (en) | Alkaline storage battery charging and discharging control method and power supply system | |
| US20120161709A1 (en) | Secondary-battery control apparatus | |
| JP2002186191A (en) | Cell shunt circuit for battery cells | |
| JP3669153B2 (en) | Lead-acid battery charging method | |
| JP2005517279A (en) | Multiple plateau battery charging method and system for fully charging first plateau | |
| JP6965770B2 (en) | Lead-acid battery control device, lead-acid battery device, uninterruptible power supply, power supply system, and charge control method | |
| JP3174481B2 (en) | How to fast charge secondary batteries | |
| JP4727562B2 (en) | Charging method and charging circuit | |
| CN111525654B (en) | Circuit and method for time-sharing charging of batteries in battery pack | |
| KR101822594B1 (en) | Apparatus and method for changing using-band of battery | |
| US20040041542A1 (en) | Charger for a rechargeable nickel-zinc battery | |
| WO1991007000A1 (en) | A method and a charger circuit for the charging of alkaline manganese dioxide-zinc rechargeable batteries | |
| RU2207665C2 (en) | Method for accelerated automatic charging of sealed nickel-cadmium storage batteries with asymmetric current | |
| Bayya et al. | Comparison of voltage charging techniques to increase the life of lead acid batteries | |
| JPS6255274B2 (en) | ||
| US20200343743A1 (en) | Systems and methods for charging a battery | |
| JPH09117075A (en) | Lithium-ion secondary battery charging method | |
| JP2001045674A (en) | Method for charging backup secondary battery pack, charging system, and method for controlling charging system | |
| JP2003339124A (en) | Power supply for vehicles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060529 |