×
09.05.2019
219.017.4c70

СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ В СОСТАВЕ ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА ЗЕМЛИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002395871
Дата охранного документа
27.07.2010
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей преимущественно в автономных системах электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Согласно изобретению способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи в составе ИСЗ заключается в проведении зарядов, разрядов, хранении в заряженном состоянии, периодических дозарядов импульсным током с ограничением длительности зарядного импульса и длительности последующей паузы из условия обеспечения среднего зарядного тока по величине больше тока саморазряда аккумуляторов, при этом дополнительно контролируют температуру аккумуляторной батареи, длительность зарядного импульса ограничивают по достижению уровня температуры аккумуляторной батареи максимально допустимого значения, а длительность последующей паузы - по достижению уровня температуры аккумуляторной батареи рабочего диапазона. Кроме того, контролируют снижение текущей длительности зарядного импульса и при прекращении снижения текущей длительности зарядного импульса, дозаряд импульсным током прекращают. Техническим результатом является повышение емкостных ресурсных характеристик и надежности эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей преимущественно в автономных системах электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ).

В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи происходит разбалансировка аккумуляторов по емкости. Это может быть следствием разных условий охлаждения отдельных аккумуляторов в батарее, наличия в отдельных аккумуляторах внутренних микрошунтов, пассивации активной массы аккумуляторов из-за неблагоприятных условий их эксплуатации и многих других факторов. Поэтому появление в процессе разряда аккумуляторной батареи полностью разряженного аккумулятора, когда батарея в целом имеет достаточную емкость, вполне реально и неоднократно подтверждалось на практике.

При этом в процессе разряда отдельные аккумуляторы подвергаются в определенной степени переполюсовке, что снижает текущие энергетические характеристики аккумуляторной батареи.

Известен способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи, согласно которому заряд аккумуляторной батареи ограничивают исходя из плотности водорода, рассчитанного на основании измеренных давления и температуры аккумуляторов (патент №2084055, Н01М 10/44).

Недостатком известного способа является то, что он обеспечивает заряд аккумуляторной батареи только до уровня (60-80)% номинальной емкости. Попытки установить уровень заряженности более 80% номинальной емкости приводят к повышению тепловыделения и повышению температуры аккумуляторов, что снижает эффективность и надежность эксплуатации аккумуляторной батареи.

Наиболее близким техническим решением является способ эксплуатации аккумуляторной батареи (см. патент №2289178, H01M 10/44), предусматривающий заряд никель-водородной аккумуляторной батареи постоянным током до величины (0,6-0,8) ее номинальной емкости с последующим дозарядом импульсным током, причем длительность зарядного импульса и длительность последующей паузы выбирают из условия обеспечения среднего зарядного тока по величине больше тока саморазряда аккумуляторов, в пределах (0,02-0,04) номинальной емкости. Этот способ выбран в качестве прототипа.

Известный способ позволяет устранять возникающий разбаланс аккумуляторов, однако процесс выравнивания длительный по времени (до нескольких суток) и не позволяет достичь высокой степени выравнивания аккумуляторов по емкости, так как при определенной степени выравнивания дополнительная емкость, сообщаемая «слабым» аккумуляторам (по сути - аккумуляторам, имеющим больший саморазряд и соответственно меньшую текущую емкость), полностью компенсируется саморазрядом.

Задачей заявляемого изобретения является повышение емкостных ресурсных характеристик и надежности эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи.

Поставленная задача достигается тем, что при проведении зарядов, разрядов, хранении в заряженном состоянии, периодических дозарядов импульсным током с ограничением длительности зарядного импульса и длительности последующей паузы из условия обеспечения среднего зарядного тока по величине больше тока саморазряда аккумуляторов, дополнительно контролируют температуру аккумуляторной батареи, длительность зарядного импульса ограничивают по достижению уровня температуры аккумуляторной батареи максимально допустимого значения, а длительность последующей паузы - по достижению уровня температуры аккумуляторной батареи рабочего диапазона. Кроме того, контролируют снижение текущей длительности зарядного импульса и при прекращении снижения текущей длительности зарядного импульса, дозаряд импульсным током прекращают.

На фиг.1 представлены графики саморазряда никель-водородного аккумулятора с номинальной емкостью 40 Ач (НВ-40), по материалам статьи Б.И.Центер, А.И.Служевский “Исследование кинетики саморазряда герметичного никель-водородного аккумулятора”. Журнал прикладной химии, 1981 г., №11.

Из представленного графика видно, что с ростом температуры возрастает и скорость (ток) саморазряда аккумуляторов.

Этот факт позволяет повысить степень выравнивания аккумуляторов по емкости за счет вывода более заряженных аккумуляторов на более высокие температуры, а значит на более высокие токи саморазряда. Это достигается простым перезарядом аккумуляторной батареи, в процессе импульсного заряда, когда длительность зарядного импульса ограничивают по достижению уровня температуры аккумуляторной батареи максимально допустимого значения. При этом наиболее заряженные аккумуляторы подвергаются тем большему перезаряду, чем более они заряжены, что обеспечивает градиент температур между аккумуляторами, положительно влияющий на процесс выравнивания аккумуляторов по емкости. Иными словами, процесс выравнивания идет по двум направлениям:

1) дозаряд «слабых» аккумуляторов до более высокого уровня;

2) снижение текущей емкости наиболее заряженных аккумуляторов за счет создания условий повышенного саморазряда.

По мере выравнивания аккумуляторов по емкости, перезаряду будут подвергаться все большее количество аккумуляторов, что приведет к сокращению длительности зарядного импульса, а когда возможности выравнивания будут исчерпаны, длительность зарядного импульса стабилизируется, что служит сигналом для завершения процесса выравнивания.

На фиг.2 приведена функциональная схема автономной системы электропитания, поясняющая работу по предлагаемому способу.

Автономная система электропитания содержит солнечную батарею 1, подключенную к нагрузке 2 через преобразователь напряжения 3, аккумуляторную батарею 4, подключенную через зарядный преобразователь 5 к солнечной батарее 1, а через разрядный преобразователь 6 - к входу выходного фильтра преобразователя напряжения 3.

При этом нагрузка 2 в своем составе содержит бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию.

Параллельно аккумуляторной батарее 4 подключено устройство контроля аккумуляторов (напряжения, давления, температуры) 7, связанное входом с аккумуляторной батареей 4, а выходом - с нагрузкой 2 (с бортовой ЭВМ).

В цепи заряда-разряда аккумуляторной батареи установлен измерительный шунт 8.

Зарядный преобразователь состоит из регулирующего ключа 9, управляемого схемой управления 10, вольтодобавочного узла, выполненного на трансформаторе Тр, транзисторах Т1 и Т2, и выпрямителя на диодах D1 и D2.

Разрядный преобразователь 6 состоит из регулирующего ключа 11, управляемого схемой управления 12.

Преобразователь напряжения 3 состоит из регулирующего ключа 13, управляемого схемой управления 14, входного фильтра С1 и выходного фильтра на диоде D, дросселе L и конденсаторе С.

Схемы управления преобразователями 10, 12, 14 выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, входом подключенных к шинам стабилизируемого напряжения. Схема управления 10 зарядного преобразователя 5 дополнительно связана с измерительным шунтом 8 и нагрузкой 2 (с командно-измерительной радиолинией и бортовой ЭВМ).

Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации аккумуляторная батарея 4 работает в основном в режиме хранения и периодических дозарядов от солнечной батареи 1 через зарядный стабилизированный преобразователь 5. Такой режим работы позволяет содержать ее в постоянной готовности на случай аварийных ситуаций (потеря ориентации ИСЗ на Солнце) или прохождения ИСЗ штатных теневых участков орбиты.

Питание нагрузки 2 осуществляется при этом от солнечной батареи 1 через преобразователь напряжения 3.

При прохождении ИСЗ теневых участков орбиты либо при нарушении ориентации на Солнце нагрузка 2 питается от аккумуляторной батареи 4 через разрядный преобразователь 6.

Устройство контроля аккумуляторов 7 контролирует текущую емкость (давление) и напряжение аккумуляторов, температуру аккумуляторной батареи и передает информацию об их состоянии в нагрузку (бортовую ЭВМ).

В бортовую ЭВМ «закладывается» программа, реализующая контроль аккумуляторной батареи и управление ее режимами работы:

1. Контролируется текущее состояние аккумуляторной батареи по напряжению аккумуляторов, давлению и температуре.

2. При достижении заранее заданных критериев (или с какой-то периодичностью), по команде с Земли или автоматически, включают программу, реализующую дозаряд аккумуляторной батареи импульсным током, чередуя зарядные импульсы с паузами.

3. Включение и отключение заряда (зарядных импульсов) реализуется непосредственно управлением работой схемы управления 10 зарядного преобразователя 5 от нагрузки (бортовой ЭВМ) 2. При этом после включения заряда контролируют температуру аккумуляторной батареи и, при достижении температурой максимально допустимого значения, заряд отключают. При этом оценивают длительность зарядного импульса. Далее (в паузе) контролируют температуру аккумуляторной батареи на предмет охлаждения до рабочего диапазона температур, после чего вновь включают заряд.

4. На каждом последующем цикле проводят сравнение длительности зарядного импульса по сравнению с предшествующим его значением. В случае, если длительность зарядного импульса существенно не изменилась, процесс выравнивания завершают паузой, после которой включают заряд штатным рабочим режимом.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет поддерживать аккумуляторную батарею на высоком уровне заряженности, минимизировать разбаланс аккумуляторов по емкости, а следовательно, повышает емкостные ресурсные характеристики и надежность эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи, надежность автономной системы электропитания и ИСЗ в целом.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 83.
10.01.2013
№216.012.17be

Устройство для нанесения клея на изделие

Изобретение относится к устройствам для нанесения жидких клеев и герметиков на изделия и может быть использовано в различных технологических процессах, в частности, для нанесения расплава клея на поверхность сотового заполнителя перед склеиванием. В устройстве для нанесения клея на изделие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471570
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d4b

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве электропривода, например, на космическом аппарате. Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит электродвигатель (1), редуктор с быстроходным (6), промежуточным (7) и тихоходным (8) планетарными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472993
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.02.2013
№216.012.2639

Режущий узел мясорубки

Изобретение относится к устройствам для измельчения мясопродуктов и может быть использовано на мясоперерабатывающих заводах и в быту с достижением технического результата, заключающегося в повышении режущей эффективности при взаимодействии кромок лезвий ножа с кромками отверстий решетки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475305
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2dc2

Способ регулирования и стабилизации давления в рабочих установках сильфонного типа

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для стабилизации заданного уровня тяги двигателей коррекций движения космического аппарата. Бак с рабочим телом (БРТ) имеет три емкости. Весь газ наддува (ГН) в начале находится в дополнительной емкости постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477245
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.33fa

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в электроприводах механических систем космических аппаратов, в приводах другого назначения и в других областях техники. Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит электродвигатель (1), редуктор с быстроходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478849
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33fb

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве электропривода, например, на космическом аппарате. Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит электродвигатель (1), редуктор, включающий входной вал (4), предступень (5), быстроходный (6),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478850
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33fc

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в электроприводах раскрытия крупногабаритных трансформируемых механических систем космических аппаратов, а также в других областях техники. Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит электродвигатель (4),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478851
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33fd

Способ работы трехступенчатого планетарного редуктора

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве способа работы при реализации его в трехступенчатом планетарном редукторе. Способ работы трехступенчатого планетарного редуктора заключается в передаче крутящего момента от быстроходного вала к тихоходному посредством...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478852
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33fe

Способ работы электропривода с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве способа работы при реализации его в трехступенчатом планетарном редукторе. Способ работы трехступенчатого планетарного редуктора заключается в передаче крутящего момента от электродвигателя (1) к выходному валу (23)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478853
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33ff

Способ работы электропривода с планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве способа работы при реализации его в планетарном редукторе. Способ работы электропривода с планетарным редуктором заключается в передаче крутящего момента от входного вала (4) к выходному (20) посредством последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478854
Дата охранного документа: 10.04.2013
Показаны записи 1-10 из 84.
27.02.2013
№216.012.2cb5

Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника земли

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при проектировании автономных систем электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли от солнечной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476972
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.32c2

Способ изготовления космического аппарата

Изобретение относится к сборке и испытаниям бортовых систем космического аппарата (КА), преимущественно системы электропитания телекоммуникационного КА. Последняя содержит солнечные и аккумуляторные батареи, а также стабилизированный преобразователь напряжения (СПН) для согласования работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478537
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3805

Способ заряда литий-ионной аккумуляторной батареи из n последовательно соединенных аккумуляторов с подключенными к ним через коммутаторы балансировочными резисторами

Заявляемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей преимущественно в автономных системах электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Технический результат заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479894
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4e58

Способ эксплуатации герметичной никель-водородной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания искусственного спутника земли

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации герметичных никель-водородных аккумуляторных батарей, преимущественно в автономных системах электропитания ИСЗ. Техническим результатом изобретения является повышение функциональной надежности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485638
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.5231

Способ эксплуатации комплекта никель-водородных аккумуляторных батарей в системе электропитания геостационарного космического аппарата

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) в системах электропитания космических аппаратов (КА), функционирующих на геостационарной орбите. Техническим результатом изобретения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486634
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.5b10

Способ электропитания космического аппарата

Заявляемое изобретение относится к области космической энергетики, конкретнее к бортовым системам электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА). Техническим результатом является повышение удельных энергетических характеристик системы электропитания КА. Предлагается способ электропитания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488933
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.10.2013
№216.012.7741

Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи

Заявляемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при наземной эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей, например, в составе автономной системы электропитания искусственного спутника Земли (ИСЗ). Технический результат - повышение надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496189
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.10.2013
№216.012.7742

Способ подготовки литий-ионной аккумуляторной батареи к штатной эксплуатации в составе искусственного спутника земли

Заявляемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при подготовке литий-ионных аккумуляторных батарей к штатной эксплуатации в составе искусственных спутников Земли (ИСЗ). Техническим результатом является повышение функциональной надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496190
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7934

Способ изготовления космического аппарата

Изобретение относится к космической технике. Способ изготовления космического аппарата включает сборку космического аппарата, содержащего систему электропитания с солнечными батареями, аккумуляторными батареями и стабилизированным преобразователем напряжения, подготовку источников...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496690
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.12.2013
№216.012.922b

Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника земли

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при проектировании автономных систем электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Технический результат заключается в повышении удельных характеристик автономной системы электропитания ИСЗ. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503112
Дата охранного документа: 27.12.2013
+ добавить свой РИД