СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГЕРМЕТИЧНОЙ НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНОЙ БАТАРЕИ

СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГЕРМЕТИЧНОЙ НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНОЙ БАТАРЕИ


RU (11) 2084055 (13) C1

(51) 6 H01M10/44, H01M10/34 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95109969/07 
(22) Дата подачи заявки: 1995.06.14 
(45) Опубликовано: 1997.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 260714, кл. H 01 M 10/44, 1968. 2. Авторское свидетельство СССР N 593270, кл. H 01 M 10/44, 1978. 
(71) Заявитель(и): Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П.Королева 
(72) Автор(ы): Челяев В.Ф. 
(73) Патентообладатель(и): Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П.Королева 

(54) СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГЕРМЕТИЧНОЙ НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНОЙ БАТАРЕИ 

Использование: эксплуатация герметичных никель-водородных батарей. Сущность изобретения: способ эксплуатации герметичной никель-водородной батареи, включающей изменение давления водорода в батарее и проведение заряд-разрядных циклов при отклонении величины измеряемого параметра от заданного значения, при этом дополнительно измеряют температуру батареи и на основании полученных данных вычисляют плотность водорода, сравнивают полученное значение плотности с заданным. Отключают заряд батареи при равенстве при превышении плотности заданной величины и включают заряд, при снижении плотности водорода на /5 - 10%/ ниже заданного уровня. Предлагаемый способ повышает надежность и срок службы батареи. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



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. 


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.