| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2274930
СПОСІБ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НИКЕЛЬ-ВОДНЕВОЇ акумуляторної батареї в Автономній СИСТЕМІ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ І Акумуляторна батарея ДЛЯ ЙОГО РЕАЛІЗАЦІЇ
Ім'я винахідника: Віктор Володимирович (RU); Хартом Віктор Володимирович (RU); Евен Геннадій Дмитрович (RU)
Ім'я патентовласника: Федеральне державне унітарне підприємство "Науково-виробниче об'єднання прикладної механіки ім. Академіка М.Ф. Решетньова"
Адреса для листування: 662972, Красноярський край, ЗАТЕ Железногорськ, м Железногорськ, вул. Леніна, 52, ФГУП НПО ПМ, Р.П. Туркеничу
Дата початку дії патенту: 2004.04.01
Винахід відноситься до електротехнічної промисловості і може бути використано при створенні нікель-водневих акумуляторних батарей для автономних систем електроживлення, переважно зв'язкових ШСЗ. Спосіб експлуатації нікель-водневої акумуляторної батареї в автономній системі електроживлення полягає в проведенні заряд-розрядних циклів, контролі напруги кожного акумулятора і індивідуальному підзаряді акумуляторів в процесі розряду акумуляторної батареї, і акумуляторна батарея для його реалізації містить n акумуляторів, з'єднаних послідовно, n розрядних і n зарядних ланцюгів байпасні елементів, причому ланцюга розрядних і зарядних байпасних елементів підключені паралельно кожному акумулятора відповідно. Технічним результатом є підвищення ефективності та надійності експлуатації нікель-водневої акумуляторної батареї, який досягається за рахунок того, що підзаряд акумуляторів проводять стабільним напругою, причому рівень стабілізації напруги на акумуляторі вибирають в діапазоні 0-0,8 В, для цього розрядні байпасні елементи виконані в вигляді n гальванічно розв'язаних випрямлячів, виходами підключених паралельно кожному акумулятора акумуляторної батареї відповідно, а входами - до додатково введеному стабілізованому перетворювача постійної напруги в змінну.
ОПИС ВИНАХОДИ
Пропонований винахід відноситься до електротехнічної промисловості і може бути використано при розробці та експлуатації нікель-водневих акумуляторних батарей автономних систем електроживлення ШСЗ.
Відомий спосіб експлуатації акумуляторної батареї, що передбачає "обхід" "слабкого" або який відмовив в процесі експлуатації акумулятора за допомогою діодних (байпасних) ланцюгів / см. WIBillerbeck, WEBaker "The desing of reliable power systems for communications satelite", Comsat Laboratories Clarksbufg, AIAA / NASA Spacesyst. Technol. Conf. 14/8, 5-7 june, 1984 /.
Недоліком відомого способу є те, що при роботі через "обхідні" діоди виникають додаткові втрати електроенергії на самих діодів. Крім того, наявність падіння напруги на діодах 0,4-0,6 В, прикладеного до відмовив акумулятора (негативної полярності по відношенню до полярності акумулятора), сприяє протіканню в останньому електрохімічних процесів, що може привести, в окремих випадках, до його розгерметизації з небажаними наслідками.
Відомий спосіб експлуатації нікель-водневої акумуляторної батареї шляхом проведення зарядно-розрядних циклів і шунтування несправного акумулятора, який відрізняється тим, що величину опору шунтирующей акумулятор ланцюга вибирають з умови
R <0,3I, де
I - максимальна величина струму через акумулятор (див. Авторське свідоцтво N1396881, Н 01 М 10/44).
Відомий спосіб усуває зазначені вище недоліки, проте в ньому не визначені критерії відмови акумулятора, що може привести до помилкового шунтування справного акумулятора.
Відомий спосіб експлуатації нікель-водневої акумуляторної батареї, удосконалює спосіб за авторським свідченням N 1396881, за яким контролюють наявність ємності в акумуляторної батареї і мінімальне напруження акумуляторів, а шунтування відповідного акумулятора проводять при наявності ємності в батареї по мінімальній напрузі цього акумулятора (авторське свідоцтво №1795848 ).
Недоліком всіх відомих способів експлуатації, пов'язаних з шунтуванням несправного акумулятора, є їх недостатньо висока надійність і громіздкість апаратної реалізації. Так, для реалізації відомого способу в складі ШСЗ потрібні спеціальна апаратура контролю напруги кожного акумулятора, спеціальна апаратура для включення на нагрів відповідної нагрівальної обмотки короткозамикача і так далі. Крім того, для забезпечення повної впевненості в тому, що закорачивается саме несправний акумулятор, необхідно або вбудовувати контролери напруги акумуляторів в конструкцію короткозамикачів, або надмірно ускладнити процес контролю правильної адресовкі.
Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб експлуатації акумуляторної батареї, реалізований "пристроєм для розряду акумуляторної батареї" по авт. свид. №902116, RU, 1982 року, яка була обрана в якості прототипу.
Відповідно до відомого способу розряд акумуляторної батареї в процесі її експлуатації проводиться з одночасним підзарядом акумуляторів, які досягли певної встановленої величини напруги. При цьому знижується можливість переполюсовкі окремих акумуляторів в процесі розряду акумуляторної батареї і підвищується величина розрядної ємності акумуляторної батареї.
Недоліком відомого способу є його низька надійність при роботі з нікель-водневими акумуляторними батареями.
На фіг.1 наведені розрядні характеристики акумуляторів акумуляторної батареї 40НВ-70 виготовлення підприємства ВАТ "Сатурн", г.Краснодар. Як видно з креслення (на кресленні представлені розрядні характеристики трьох акумуляторів), розрядні напруги акумуляторів мають істотний розкид. При цьому акумулятор, який має найнижче розрядна напруга, виявився по ємності вище акумуляторів з більш високим розрядним напругою, за яким відбулося відключення розряду акумуляторної батареї.
З наведеного прикладу випливає, що підзаряд акумуляторів, виходячи з їх розрядної напруги для нікель-водневих акумуляторних батарей, неефективний.
Відомі акумуляторні батареї, описані в BC Багоцкий, А.М. Скундин "Хімічні джерела струму", Москва, Енергоіздат, 1981 г. [1].
Відомі нікель-водневі акумуляторні батареї, описані в Б.І.Центер, Н.Ю.Лизлов "Метал-водневі електрохімічні системи", Ленінград: Хімія, 1989 р, [2]).
Однак відомі матеріали не містять рекомендацій щодо захисту акумуляторної батареї від доконаних відмов (повних або часткових) акумуляторів.
В даний час підприємством ВАТ "Сатурн" Краснодар виготовляються нікель-водневі акумуляторні батареї (наприклад 40НВ-70), що мають в своєму складі 40 послідовно з'єднаних акумуляторів, паралельно кожному з яких підключені розрядні байпасні діоди і силові ланцюга короткозамикачів одноразової дії, а нагрівальні ланцюга короткозамикачів одноразової дії виведені на з'єднувачі для зовнішнього управління. Конструкція батареї описана в ЖЦПІ.563533.012-01.
Цим же підприємством виготовляються нікель-водневі акумуляторні батареї, які мають, поряд з розрядними, і зарядні байпасні діоди, наприклад батарея 28НВ-50 (ЖЦПІ.563533.019Е3).
Акумуляторна батарея 28НВ-50 прийнята за прототип.
Метою пропонованого винаходу є підвищення ефективності та надійності експлуатації нікель-водневої акумуляторної батареї.
Поставлена мета досягається тим, що підзаряд акумуляторів проводять стабільним напругою, причому рівень стабілізації напруги на акумуляторі вибирають в діапазоні 0-0,8 B, для цього розрядні байпасні елементи виконані у вигляді n гальванічно розв'язаних випрямлячів, виходами підключених паралельно кожному акумулятора акумуляторної батареї відповідно, а входами - до додатково введеному стабілізованому перетворювача постійної напруги в змінну.
Дійсно, в діапазоні розрядної напруги 0-0,8 У ємність в акумуляторі практично відсутній (див. Фиг.1), крім того, при напрузі 0,8 В і нижче гарантовано забезпечений глибокий розряд акумулятора (див. [2], глава XI /1.3), і, отже, саме в цьому діапазоні доцільно припинити подальший розряд акумулятора, щоб уникнути його подальшого переполюсовкі з усіма наслідками, що випливають з цього негативними наслідками. При цьому бажано продовжити розряд самої акумуляторної батареї для забезпечення електроенергією споживачів.
Введення в конструкцію акумуляторної батареї додаткових елементів (стабілізованого перетворювача і n випрямлячів) дозволяє забезпечити її самостійний захист від переполюсовок акумуляторів і при цьому підвищити ефективність її використання. Крім того, введення зазначених елементів безпосередньо в конструкцію акумуляторної батареї дозволяє знизити втрати електроенергії і поліпшити габаритно-вагові характеристики автономної системи електроживлення в цілому.
На фіг.2 наведена функціональна схема акумуляторної батареї для реалізації запропонованого способу.
Акумуляторна батарея містить послідовно з'єднані акумулятори А1-An.
Паралельно акумуляторів підключені зарядні байпасні діоди Д11, Д12, Д13 - Дn1, Дn2, Дn3 і розрядні байпасні елементи - випрямлячі В1-Bn, пов'язані з перетворювачем постійної напруги в стабілізовану змінну напругу CH.
Перетворювач постійної напруги в стабілізовану змінну напругу СН входом може бути запитан з силових клем акумуляторної батареї або з стабілізованих шин автономної системи електроживлення. Останнє істотно спрощує конструкцію СН.
Акумуляторна батарея працює наступним чином
В процесі розряду акумуляторної батареї випрямлячі В1-Bn замкнені більш високою напругою акумуляторів А1-An відповідно.
При зниженні напруги на будь-якому акумуляторі до 0-0,8 В відповідний випрямляч починає компенсувати розрядний струм акумуляторної батареї, виключаючи при цьому переполюсовку акумулятора.
В процесі розряду акумуляторної батареї таких акумуляторів може бути кілька, в залежності від обмежень автономної системи електроживлення на мінімальне розрядна напруга акумуляторної батареї.
Це забезпечує продовження розряду акумуляторної батареї, що підвищує ефективність і надійність її використання.
При роботі акумуляторної батареї в складі автономної системи електроживлення ШСЗ можливість отримання максимальної розрядної ємності є дуже суттєвим фактором, так як визначає потужність сеансного навантаження (кількість включених стовбурів ретрансляторів) при проходженні тіньових ділянок орбіти.
Таким чином, пропонований спосіб і акумуляторна батарея для його реалізації дозволяють підвищити ефективність і надійність експлуатації нікель-водневої акумуляторної батареї в автономній системі електроживлення.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб експлуатації нікель-водневої акумуляторної батареї в автономній системі електроживлення, що полягає в проведенні зарядно-розрядних циклів, контролі напруги кожного акумулятора і індивідуальному підзаряді акумуляторів в процесі розряду акумуляторної батареї, що відрізняється тим, що акумуляторна батарея містить n акумуляторів, з'єднаних послідовно, n зарядних ланцюгів байпасні елементів, підключених паралельно кожному акумулятора відповідно, при цьому розрядні байпасні елементи виконані у вигляді n гальванічно розв'язаних випрямлячів, виходами підключених паралельно кожному акумулятора акумуляторної батареї відповідно, а входами - до додатково введеному стабілізованому перетворювача постійної напруги в змінну, при цьому рівень стабілізації напруги на акумуляторі вибирають в діапазоні (0-0,8) у.
2. Акумуляторна батарея для реалізації способу за п.1, що містить n акумуляторів, з'єднаних послідовно, n розрядних і n зарядних ланцюгів байпасні елементів, причому ланцюга розрядних і зарядних байпасних елементів підключені паралельно кожному акумулятора відповідно, відрізняється тим, що розрядні байпасні елементи виконані в вигляді n гальванічно розв'язаних випрямлячів, виходами підключених паралельно кожному акумулятора акумуляторної батареї відповідно, а входами до додатково введеному стабілізованому перетворювача постійної напруги в змінну.
Версія для друку
Дата публікації 13.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.