Способ заряда и восстановления аккумулятора

(51) 01 10/44 (2006.01) 02 7/00 (2006.01) 02 11/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Далее поменяв местами два аккумулятора или же изменив способ их соединения с последовательного на параллельное и наоборот, дают импульс заряда и разряда на каждый из аккумуляторов. Изменяя частоту переключения в пределах 0,2-30 кГц,времени включенного и выключенного состояния аккумуляторов, можно регулировать величину напряжения, скважность импульсов зарядки и разрядки аккумуляторов общеизвестными технологиями и техническими средствами. Импульсы тока высокой частоты приводят к механической вибрации пластин аккумулятора, что интенсифицирует электрохимические процессы,улучшает доступ электролита к активной массе электродов, улучшает условия движения газов для осуществления процесса рекомбинации. Техническим результатом изобретения является снижение внутреннего сопротивления повышение емкости аккумулятора, возможность зарядки аккумуляторов без использования внешнего источника электрической энергии, снижение разогрева аккумулятора.(72) Хадеев Навиль Тагирович Хадеев Рустам Навильевич Серикулы Таир Карибеков Нурсултан Толеубекулы(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к способам заряда химических источников тока и может быть использовано для заряда и восстановления никелькадмиевых (-) и никель-металл-гидридныхи свинцовых аккумуляторов без использования внешнего источника электрической энергии. Согласно изобретению заряд двух параллельно соединенных аккумуляторов производят двумя последовательно соединенными аккумуляторами. Изобретение относится к электротехнике, в частности, к способам заряда химических источников тока, и может быть использовано для заряда и восстановления никель-кадмиевых (-) и никель-металл-гидридных (-) и свинцовых аккумуляторов. Для оценки заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения,характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков. Известен традиционный способ заряда аккумуляторных батарей на основе стандартных выпрямительно-инверторных преобразователей,заключающийся в сообщении зарядной мкости при постоянном токе до достижения напряжения 2,352,45 В на каждом аккумуляторе батареи и продолжении заряда при поддержании достигнутого напряжения до появления таких признаков окончания заряда, как постоянство плотности электролита и тока в течении 1-2 часов см. А.И. Русин, Л.Д. Хегай, И.А. Клименко и др. Эксплуатация,восстановление,ремонт и утилизация свинцовых Аккумуляторов. Теория и практика. М. 2008, с.63-67. Зорохович А.Е. и др. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей, М., Энергия,1975, с.181-185 Эти устройства не позволяет осуществить импульсные режимы работы по заданному алгоритму с регулируемыми параметрами в широких пределах и требуют наличия внешнего источника электрической энергии. Известен способ заряда аккумуляторной батареи с асимметричным импульсным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов и обеспечением пауз между ними Патент 2218636,опубликовано 2003.12.10,МПК Н 01 М 10/44, 02 7/00. В основу этого изобретения положено решение задачи увеличения скорости заряда без ухудшения параметров никелькадмиевых, никель-металл-гидридных и свинцовых аккумуляторов,увеличение срока службы(восстановление емкости аккумулятора и его внутреннего сопротивления), повышение точности измерений при определении момента окончания заряда. Известен способ заряда и восстановления аккумулятора путем подачи на заряжаемый аккумулятор зарядного тока и возбуждение в аккумуляторе механических колебаний за счет формирования зарядного импульса в виде серии импульсов высокой частоты в пределах 3-30 кГц Патент 2226019, опубликовано 2004.03.20,МПК Н 01 М 10/44, 02 7/00. Импульсы тока высокой частоты приводят к механической вибрации аккумулятора с такой же частотой, что интенсифицирует электрохимические процессы,улучшает доступ электролита к активной массе электродов, улучшает условия движения газов для осуществления процесса рекомбинации. Благодаря импульсам разряда происходит измельчение крупнокристаллических структур на поверхностях 2 элементов аккумулятора, чему способствуют и возникающие в аккумуляторе механические колебания. Все это снижает внутреннее сопротивление аккумулятора при заряде,увеличивает эффективность заряда, снижает разогрев аккумулятора. По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения. Приведенные аналоги и прототипы имеют недостаток в том, что для зарядки аккумуляторов требуется специальное зарядные устройства,питающийся от внешнего источника электрической энергии. Техническая задача - заряд и восстановление мкости аккумуляторов без использования зарядного устройства питающегося от внешнего источника электрической энергии. Сущностью предлагаемого способ заряда и восстановления аккумулятора заключается в подаче на аккумулятор зарядного и разрядного тока и возбуждение в пластинах аккумулятора механических колебаний за счет формирования зарядного и разрядного импульсов определенной частоты. Заряд двух параллельно соединенных аккумуляторов осуществляется двумя последовательно соединенными аккумуляторами. Частоту зарядных и разрядных импульсов,выбирают в пределах 0,2-30 кГц в зависимости от геометрических размеров аккумулятора,электротехнических свойств проводов,используемых для соединения аккумуляторов и достигается путем изменения способа соединения аккумуляторов с последовательного на параллельное и наоборот. При замыкании и размыкании клемм аккумуляторов появляется дополнительная энергия - электродвижущая сила самоиндукции (э.д.с.), которая используется для зарядки аккумуляторов. Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает возможность заряда и восстановления мкости аккумуляторов без использования зарядного устройства, питающегося от внешнего источника электрической энергии, за счет использования энергии э.д.с. Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен график напряжения зарядного тока,форма зарядного и разрядного импульсов. Способ реализуют следующим образом. Для осуществления предлагаемого способа зарядки требуется четыре одинаковых аккумулятора. Два аккумулятора соединяют параллельно, которые дают номинальное напряжение, другие две соединяют между собой последовательно они дают удвоенное номинальное напряжение, например,если аккумуляторы на 12 Вольт, при параллельном соединении двух дают 12 В, при последовательном соединении двух аккумуляторов получаем удвоенное значение их номинала 24 В. Подсоединив 24 В от двух последовательно соединенных между собой батарей к двум батареям соединенных параллельно, заряжаем током две батареи соединенные параллельно. Далее, поменяв местами две группы аккумуляторов или же изменив способ их соединения с последовательного на параллельное и наоборот, заряжаем две другие, таким образом, за период одного соединения два аккумулятора получают импульс заряда, две другие импульс разряда, а за период одного переключения все четыре аккумулятора получают импульс заряда и разряда. Изменяя частоту переключения, времени включенного и выключенного состояния аккумуляторов, можно регулировать частоту,величину напряжения и тока, скважность импульсов зарядки и разрядки аккумуляторов общеизвестными технологиями и техническими средствами. Проведенные эксперименты показывают, что при частоте импульсов 0,2-30 кГц напряжения импульсов на клеммах заряжаемого аккумулятора увеличиваются более чем двойное значение номинального напряжения двух последовательно соединенных батарей и происходит эффективная зарядка всех четырех аккумуляторов. Так как при замыкании и размыкании клемм аккумуляторов появляется дополнительная энергия электродвижущая сила самоиндукции (э.д.с.),которая и используется для заряда аккумуляторов. Явление возникновения дополнительной энергии можно объяснить, тем, что заряды с клемм одного аккумулятора на другой передаются по проводам с помощью электронов, а внутри аккумулятора заряды с одной пластины на другой передаются по электролиту с помощью заряженных ионов. Масса заряженного иона на много раз больше массы электронов, несущие одинаковые заряды. В начальный момент включения, прежде чем ионы придут в движение, входящие электроны скапливаются на подводящем проводе и клемме аккумулятора. Скопление электронов вызывает скачок напряжения на проводе и клемме заряжаемой аккумуляторной батареи. Скачок напряжения на проводе и клемме создают магнитное поле вокруг провода и клеммы, которое взаимодействует с магнитным полем земли и создают (э.д.с.), т.е. появляется дополнительная электрическая энергия. Эта дополнительная энергия, появляющаяся при переключении клемм аккумуляторов,используется для заряда аккумуляторов. Таким образом,заряд начинается с высоковольтного импульса тока, направленного в батарею. Если импульсы достаточно короткие,величина электрического заряда текущего в заряжаемые батареи превышает значения,расходуемого заряжающим аккумулятором, что позволяет зарядить до полной емкости все четыре аккумулятора без использования внешнего источника электрической энергии. Изменяя частоту переключений аккумуляторов в пределах 0,230 кГц, подбирают оптимальные режимы зарядки в зависимости от технических характеристик аккумуляторов,электротехнических свойств проводов, используемых для соединения клемм аккумуляторов. Импульсы тока заряда и разряда приводят к механической вибрации пластин аккумулятора с такой же частотой, что интенсифицирует электрохимические процессы, улучшает доступ электролита к активной массе электродов. Благодаря импульсам заряда и разряда происходит измельчение крупнокристаллических структур на поверхностях элементов аккумулятора, чему способствуют и возникающие в аккумуляторе механические колебания. Все это снижает внутреннее сопротивление аккумулятора при заряде, ускоряет процесса заряда и увеличивает срок службы аккумуляторов. Заявленный способ позволяет заряжать аккумуляторные батареи без использования зарядного устройства, питающегося от внешнего источника электрической энергии, и одновременно восстанавливать первоначальные параметров аккумуляторов, утраченных в процессе длительной или неправильной эксплуатации. Постоянное использование такого метода заряда аккумулятора позволяет продлить срок службы аккумулятора. Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества возможность заряда без использования зарядного устройства, питающегося от внешнего источника электрической энергии, что исключает расход электрической энергии для заряда,и одновременного частичного восстановления первоначальных параметров аккумуляторов, ускорения процесса заряда и увеличение срока службы аккумуляторов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ заряда и восстановления аккумулятора, заключающийся в подаче на заряжаемый аккумулятор зарядного тока и возбуждение в аккумуляторе механических колебаний за счет формирования зарядного и разрядного импульсов высокой частоты отличающийся тем, что питание двух параллельно соединенных аккумуляторов осуществляют двумя последовательно соединенными аккумуляторами. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоту импульсов, составляющих зарядный импульс, выбирают в пределах 0,2-30 кГц и путем изменения способа соединения аккумуляторов с последовательного на параллельное и наоборот.