способ эксплуатации герметичной никель-водородной батареи

Формула изобретения

Способ эксплуатации герметичной никель-водородной батареи, включающий измерение давления водорода в батарее и проведение заряд-разрядных циклов при отклонении величины измеряемого параметра от заданного значения, отличающийся тем, что дополнительно измеряют температуру батареи и на основании полученных данных вычисляют плотность водорода, сравнивают полученное значение плотности с заданным, отключают заряд батареи при равенстве или превышении плотности заданной величины и включают заряд батареи при снижении плотности на 5 10% ниже заданного уровня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации герметичных никель-водородных батарей.

Известен способ эксплуатации герметичного аккумулятора путем проведения заряд-разрядных циклов с отключением от заряда по заданному конечному напряжению и периодическому подзаряду [1] Однако зарядная кривая герметичных аккумуляторов не имеет резкого напряжения. Кроме того, величина зарядного напряжения меняется в зависимости от температуры, при которой происходит заряд. Это не дает возможности надежно контролировать степень заряженности аккумулятора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ эксплуатации герметичной никель-водородной батареи путем проведения заряда-разрядных циклов с отключением от заряда по давлению водорода и периодического подзаряда при снижении давления на 5 60% [2]

Однако этот способ, взятый за прототип, не позволяет осуществить заряд при перепадах температуры никель-водородной батареи. То-есть этот способ можно применять только при какой-то определенной температуре.

Так, например, в случае нахождения космического аппарата на теневом участке давление в батарее будет падать за счет ее охлаждения. При этом, если подзаряд осуществлять при падении давления на 5% то батарею вообще можно вывести из строя, так как будет происходить постоянный перезаряд.

В случае нахождения космического аппарата на солнечной стороне, наоборот невозможно будет зарядить батарею на оптимальную емкость, так как давление будет повышаться за счет нагревания батареи. Т.е. плотность, а следовательно и количество водорода в батарее будет низкое, и как следствие емкость тоже будет небольшая несмотря на большую величину давления.

Это связано с тем, что в никель-водородной аккумуляторной батарее, водород является активной массой одного из электродов, а величина давления водорода как и любого газа зависит от температуры корпуса, которая в свою очередь зависит от того, как и каким образом обеспечивается съем тепла. Этот параметр определяется не только количеством активной массы, но и зависит от внешних условий.

Таким образом, задачей нового технического решения является создание такого способа эксплуатации герметичной никель-водородной батареи, при котором исключалось бы влияние температуры окружающей среды на всю батарею в том числе на активную массу т.е. водород, давление которого зависит от температуры, поэтому управлять или регулировать емкостью батареи в процессе эксплуатации без исключения влияния температуры окружающей среды чрезвычайно сложно.

Техническим результатом решения задачи является создание такого способа эксплуатации никель-водородной батареи, при котором значительно увеличивается точность регулирования емкости батареи в рабочем, безопасном диапазоне нагрузок, что значительно улучшает надежность и срок службы ее.

Задача решается совокупностью всех существенных признаков, способ эксплуатации герметичной никель-водородной батареи, включающей измерение давления водорода в батарее и проведение заряд-разрядных циклов при отклонении величины измеряемого параметра от заданного значения, дополнительно измеряют температуру батареи и на основании полученных данных вычисляют плотность водорода, сравнивают полученное значение плотности с заданным, отключают заряд батареи при равенстве или превышении плотности от заданной величины и включают заряд батареи при снижении плотности на (5 10)% ниже заданного уровня.

В предлагаемом способе положительный эффект заключается в том, что именно плотность газообразного водорода пропорциональна фактической емкости батареи и этот параметр не зависит от внешних условий. При этом емкость батареи всегда, в любой ситуации, при любых температурах окружающей среды, не должна опускаться ниже чем на 10% от своего номинального значения. При падении емкости батареи ниже 10% резко уменьшается эффективность работы систем спутниковой связи, из-за снижения количества телерадиопередач, снижения количества и качества приема всевозможных сигналов, в том числе сигналов бедствия.

Осуществление начала подзаряда при изменении плотности водорода на 5% связано с надежностью обработки информации и с точностью определения самого факта падения емкости, т.е. при падении плотности <5% надежность обработки информации приборами (особенно в беспилотном варианте использования космического аппарата) ненадежна.

Проводят заряд и подзаряд никель-водородной батареи при следующих условиях; на корпусе устанавливают несколько датчиков температуры таким образом, чтобы с наибольшей точностью определить среднюю по объему температуру и несколько датчиков давления для повышения надежности, и следующим образом, фиксируют сигналы от датчиков температуры и датчиков давления, посылают их в вычислительную машину, где по формулам термодинамики расчитывается плотность водорода. В случае, если плотность водорода оказывается равной или больше номинальной плотности водорода, соответствующей оптимальной емкости батареи вычислительная машина выдает сигнал об отключении заряда, в случае, когда плотность водорода снижается на 5% от номинальной плотности вычислительная машина выдает сигнал на включение подзаряда батареи. В случае непрохождения сигнала по тем или иным причинам операция по определению плотности повторяется и повторяется, а при снижении плотности ниже чем на 10% от номинальной выдается сигнал на аварийное отключение батареи для разбора аварийной ситуации.

Это позволяет значительно увеличить точность регулирования емкости батареи в рабочем, безопасном диапазоне нагрузок, что значительно улучшает надежность и срок службы ее; этим и достигается технический результат.

Таким образом надежно решается задача регулирования емкости в батарее в безопасном диапазоне работы.