устройство анализа предрасположенности никель-кадмиевого аккумулятора к тепловому разгону

Формула изобретения

Устройство анализа предрасположенности никель-кадмиевого аккумулятора к тепловому разгону, содержащее генератор (1) переменного синусоидального напряжения, исследуемый аккумулятор (2), соединенный с выводами генератора, отличающееся тем, что блок управления и анализа (3) подключают к вводу и выводу генератора, вводу блока режимов тестирования (4), вводу блока памяти (5), выводу блока индикации (6), устанавливают режим тестирования для аккумулятора в блоке режимов тестирования, при этом проводится измерение внутреннего омического сопротивления аккумулятора по переменному току в блоке управления и анализа, вычисляется коэффициент предрасположенности аккумулятора к тепловому разгону и производится вывод результата блоком индикации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным элементам, в частности к никель-кадмиевым аккумуляторам, комбинированным с индикатором анализа, показывающим количественную оценку развития дендритов внутри сепарации аккумулятора, чем выше оценка, тем больше аккумулятор предрасположен к тепловому разгону.

Одной из причин возникновения теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах является прорастание дендритов через сепаратор [Галушкин Д.Н., Галушкина Н.Н. Анализ и визуальные последствия теплового разгона никель-кадмиевых аккумуляторов НКБН-25-УЗ // Электрохимическая энергетика. - 2006. - Т.6. - № 2. - С.76-78]. Это приводит к резкому уменьшению омического сопротивления в месте прорастания дендрита и, следовательно, к значительному возрастанию тока на этом участке, что в свою очередь ведет к повышению температуры и к еще более сильному падению сопротивления в этом месте. Таким образом, чем ниже внутреннее омическое сопротивление аккумулятора, тем сильнее развиты дендриты внутри сепарации и тем больше аккумулятор предрасположен к тепловому разгону. Изобретенное устройство вычисляет коэффициент предрасположенности аккумулятора к тепловому разгону =( ₀- )/ ₀*100% [Патент Российской Федерации 2310953, H01M 10/34, H01M 10/48 20.11.2007], где ₀ - внутреннее омическое сопротивление данного аккумулятора в начале эксплуатации, - внутреннее омическое сопротивление аккумулятора на момент проверки. Значение >20% свидетельствует о значительном развитии дендритов внутри сепаратора, следовательно, аккумулятор предрасположен к тепловому разгону.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство [Патент Российской Федерации 1833698, 6 H01M 10/48, H01M 10/50, H02H 7/18 19/06/1995] для контроля состояния батареи аккумуляторов с плоскими электродами ламельной конструкции и корпусом из непроводящего немагнитного материала, комбинированным с индикаторами состояния, сигнализирующими о переходе аккумуляторов в аварийный режим при тепловом разгоне во время эксплуатации в буферном режиме. Данное устройство содержит генератор переменного напряжения, обмотку, соединенную с выводами генератора, пороговый элемент, сигнализатор, подключенный к выходу порогового элемента, источник стабильного напряжения постоянного тока и плату из непроводящего немагнитного материала. При этом обмотка размещена внутри платы, установленной между аккумуляторами, а вход порогового элемента подключен к выходу генератора. Генератор, пороговый элемент и источник стабильного напряжения постоянного тока размещены внутри платы. При увеличении температуры электродов аккумулятора выше 70-80°C напряжение на выходе генератора повышается и вызывает скачкообразное изменение состояния порогового элемента и сигнализатор выдает сигнал об аварийном состоянии.

Однако данное устройство никак количественно не оценивает предрасположенность аккумулятора к тепловому разгону и не дает возможности отбраковывать аккумуляторы по предрасположенности к тепловому разгону еще до их установки на объект.

Целью изобретения является создание устройства, позволяющего анализировать никель-кадмиевые аккумуляторы на предрасположенность к тепловому разгону.

На чертеже представлена блок-схема устройства анализа предрасположенности никель-кадмиевого аккумулятора к тепловому разгону.

Устройство содержит генератор 1 переменного синусоидального напряжения, исследуемый аккумулятор 2, соединенный с выводами генератора, блок управления и анализа 3, подключенный к вводу и выводу генератора, вводу блока режимов тестирования 4, вводу блока памяти 5, выводу блока индикации 6.

Устройство работает следующим образом.

В блоке режимов тестирования 4 устанавливается режим тестирования для данного аккумулятора. Режим определяет диапазон частот, в котором будет тестироваться аккумулятор. Этот диапазон зависит от емкости аккумулятора, типа электродов и определяется на базе экспериментальных данных для аккумуляторов различного типа так, чтобы минимальное комплексное сопротивление находилось в данном диапазоне. В соответствии с выбранным режимом блок управления и анализа 3 изменяет частоту генератора 1 в диапазоне от 10 до 4000 Гц и амплитудным значением 5 мВ. Синусоидальный ток, идущий через аккумулятор 2, и напряжение поляризации аккумулятора с генератора 1 подаются на блок управления и анализа 3, который вычисляет значение импеданса при каждом измерении и находит среди всех значений минимальное. Полученное минимальное значение является омическим сопротивлением аккумулятора. Чем ниже внутреннее омическое сопротивление аккумулятора, тем сильнее развиты дендриты внутри сепаратора и тем больше аккумулятор предрасположен к тепловому разгону. Далее блок управления и анализа 3 вычисляет коэффициент предрасположенности аккумулятора к тепловому разгону =( ₀- )/ ₀*100%, где ₀ - внутреннее омическое сопротивление данного аккумулятора в начале эксплуатации, которое он берет из блока памяти 5 в соответствии с его инвентарным номером, - внутреннее омическое сопротивление аккумулятора на момент проверки, которое вычислено блоком управления и анализа 3. Полученный результат выводится в блок индикации 6. Значение >20% свидетельствует о значительном развитии дендритов внутри сепаратора, следовательно, аккумулятор предрасположен к тепловому разгону.

Таким образом, использование заявленного устройства позволяет количественно оценить предрасположенность никель-кадмиевого аккумулятора к тепловому разгону с помощью коэффициента теплового разгона. При значениях коэффициента теплового разгона более 20%, показывающих значительное развитие дендритов внутри сепаратора, данные аккумуляторы должны быть отбракованы еще до постановки на объект.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации 1833698, 6 H01M 10/48, H01M 10/50, H02H 7/18 19.06.1995.

2. Галушкин Д.Н., Галушкина Н.Н. Анализ и визуальные последствия теплового разгона никель-кадмиевых аккумуляторов НКБН-25-УЗ // Электрохимическая энергетика. - 2006. - Т.6. - № 2.- С.76-78.

3. Патент Российской Федерации 2310953, H01M l0/34, H01M 10/48 20.11.2007.