автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Способы автоматизированного ускоренного заряда герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей

На правах рукописи

Бурдюгов Александр Сергеевич

СПОСОБЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УСКОРЕННОГО ЗАРЯДА ГЕРМЕТИЧНЫХ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

05.17.03 - «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск 2005

Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) на кафедре «Технология электрохимических производств» и во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения («ВЭлНИИ»), г. Новочеркасск

Научный руководитель: кандидат технических наук

Сметанкин Георгий Павлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Галушкин Николай Ефимович

кандидат химических наук, доцент Демьян Василий Васильевич

Ведущая организация - ЗАО "НИИ ХИТ-2"

410015, ул. Орджоникидзе, 11а, г. Саратов

Защита состоится года в " •//" часов

на заседании диссертационного совета Д 212.304.05 при ЮжноРоссийском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовской обл., ул. Просвещения, 132

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Автореферат разослан " ff;" /-ЮД^^Х 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.3 04.05 /

И.Ю. Жукова

Из?

з

242 2.т

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Длительные режимы заряда герметичных никель-кадмиевых (НК) аккумуляторных батарей (АБ) являются основной проблемой при их эксплуатации. Время заряда АБ стандартными режимами в соответствии с техническими условиями (ТУ) на батарею складывается из времени предварительного разряда батареи до уровня 1 В на аккумулятор и времени заряда номинальным режимом постоянного тока за 13-16 часов в зависимости от типа батареи. При этом гарантируются технико-эксплуатационные характеристики, указанные в ТУ: разрядная ёмкость, минимальное число зарядно-разрядных циклов, сохранность ёмкости при длительном хранении и др. Для некоторых типов АБ в ТУ приводятся короткие трехчасовые и сверхкороткие получасовые режимы заряда постоянным током со снижением разрядной ёмкости до 0,9СЯ£Ш и 0,8Сиот соответственно, но не приводится сведений о количестве зарядно-разрядных циклов, гарантируемых при данных режимах заряда.

В настоящее время наиболее распространены способы заряда батарей постоянным током с контролем напряжения или тока. Появились устройства ускоренного заряда постоянным током, которые контролируют напряжение на АБ в процессе заряда и определяют окончание заряда по времени, напряжению батареи, температуре и другим критериям. Одним из способов сокращения времени заряда является создание аккумуляторов с использованием тонких электродов, что позволяет повысить зарядные и разрядные токи.

Возможным путём снижения времени заряда АБ является применение заряда асимметричным током. Описаны способы успешного применения асимметричного тока для ускорения процесса заряда и формирования аккумуляторов и АБ. Широкое внедрение их тормозится отсутствием развитой теории нестационарного электролиза и сложностью устройств, реализующих переменно-токовые режимы, Появление однокристальных микропроцессоров, имеющих внутреннюю перепрограммируемую память программ и данных, развитое программное обеспечение, богатый набор периферийного оборудования, мощные выходы для питания светодиодов и оптронных развязок, даёт возможность максимально упростить схемотехническую часть зарядных устройств, тем самым передав максимальную нагрузку по выполнению всех функций на аппаратную и программную части микроконтроллера, что позволяет создавать экономичные, приемлемые по цене для массового потребителя устройства ускоренного заряда, реализующие переменно-токовые режимы.

Все это делает актуальными вопросы изучения закономерностей поведения НК аккумуляторов и батарей при ускоренном заряде асимметричным током и создания автоматизированных устройств, реализующих ускоренный заряд, что позволит сократить временные и энергетические затраты при производстве и эксплуатации АБ, а также решить задачу промышленного внедрения средств ускоренного заряда.

Цель диссертационной работы состояла в разработке критериев оценки состояния батарей в процессе ускоренного заряда асимметричным током, способов заряда асимметричным током герметичных НК АБ, позволяющих сократить время заряда в 6-10 раз по сравнению со стандартными способами без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик, автоматизированных устройств, способных обеспечить такой заряд, и алгоритмов их работы.

Достижение цели осуществлялось решением следующих задач:

- исследование закономерностей зарядно-разрядных процессов на основе анализа полученных экспериментальных данных поведения НК вентилируемых 42НК-125 и герметичных 4НКПЛГЦ-0,5, ЮНКГЦ-1,8-1, ЮНКГЦ-1,3, ЮНКГЦ-0,94, ЮНКГЦ-0,9 АБ при ускоренных режимах заряда постоянным и асимметричным токами;

- выбор критериев определения окончания заряда при ускоренном заряде асимметричным током герметичных НК АБ;

- исследование влияния ускоренных режимов заряда на технико-эксплуатационные характеристики АБ 4НКПЛГЦ-0,5, ЮНКГЦ-1,8-1, ЮНКГЦ-1,3, ЮНКГЦ-0,94;

- определение требований к устройствам, позволяющим формировать асимметричный ток заряда с требуемыми параметрами, на основе анализа недостатков известных способов ускоренного заряда и средств их реализации;

- разработка способов и устройств автоматизированного ускоренного заряда асимметричным током без ухудшения технико-эксплуатационных характеристик герметичных НК АБ;

- технико-экономическая оценка разработанных способов и устройств ускоренного заряда НК АБ.

Научная новизна. Определены параметры асимметричного тока, позволяющего значительно ускорить заряд герметичных и вентилируемых НК АБ без увеличения газообразования и разогрева (патент РФ №2207665).

Разработаны критерии определения окончания заряда для режима ускоренного заряда асимметричным током НК батарей (патенты РФ №2210841, №2215353).

Для герметичных НК АБ установлена возможность проведения автоматизированного ускоренного заряда асимметричным током без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик.

Техническая новизна. Разработаны устройства с авторским приоритетом и алгоритмы их работы, реализующие автоматизированный ускоренный заряд асимметричным током АБ различных типов и номиналов без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик (патенты РФ №2215353, №2219638, №2219639, №2216087).

Практическая ценность работы. Разработан стенд для автоматического циклирования НК аккумуляторов и батарей и сбора параметров о ходе заряда (разряда), предназначенный для проведения в непрерывном режиме

зарядно-разрядных циклов аккумуляторов и батарей с номинальным напряжением от 1 В до 12 В постоянным, импульсным или асимметричным токами и исследования характеристик АБ.

Разработаны и изготовлены опытные образцы бестрансформаторных устройств ускоренного заряда с конденсаторами в качестве токоограничи-вающих элементов. На устройстве данного типа проводились производственные испытания режима заряда асимметричным током АБ 4НКПЛГЦ-0,5 на заводе «Автономные источники тока» («АИТ»), г. Саратов (акт испытаний приведен в приложении к диссертационной работе).

Разработана техническая документация и изготовлены опытные образцы устройств ускоренного заряда с питанием от сети постоянного тока.

На основании анализа полученных результатов и опыта создания устройств ускоренного заряда были разработаны принципиальные схемы, алгоритмы работы, программное обеспечение и компоновка блоков зарядных устройств БЗ-281 и БЗ-282 для одновременного заряда пяти и четырёх АБ средств связи, соответственно (акты внедрения способа заряда приведены в приложениях к диссертационной работе).

По заказу МО РФ в рамках создания зарядных устройств УУЗ-1 и УУЗ-2 на заводе «Электроавтоматика», г.Ставрополь, в соответствии с договором 36/99 ОАО «ВЭлНИИ», г. Новочеркасск, совместно с ОАО «Схема», г. Ставрополь, на заводе «Электроаппарат», г. Ростов-на-Дону, выпущена опытно-промышленная партия блоков зарядных БЗ-281 и БЗ-282 как составных частей зарядных устройств УУЗ-1 и УУЗ-2, которые успешно прошли приёмо-сдаточные и квалификационные испытания (акт квалификационных испытаний приведён в приложении к диссертационной работе).

Для ускоренного ввода в эксплуатацию и обслуживания электровозных НК АБ 42НК-125 в депо была создана станция автоматическая зарядно-разрядная САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202. Устройства данного типа в настоящее время эксплуатируются в локомотивных депо ст. Каменоломни, Ростовская обл., Северо-Кавказская железная дорога, и депо «Самара», г. Самара, Куйбышевская железная дорога (акты промышленной эксплуатации приведены в приложениях к диссертационной работе).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных научно-технических конференциях ОАО «ВЭлНИИ» в 1997 и 2000 гг. и научно-практической конференции ШИ ЮРГТУ (НПИ) в 2005 г.

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в трёх научных статьях и шести патентах на изобретения.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Текст диссертации изложен на 150 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 12 таблиц и б приложений. Список литературы включает 199 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, определена цель проводимых исследований, обозначена научная новизна и указана практическая ценность работы.

В первой главе приведен обзор работ, посвященных исследованию пористого оксидно-никелевого электрода при воздействии разнополярных импульсов. Рассмотрена зависимость проникновения тока заряда в глубину поры от параметров асимметричного тока: частоты, скважности, амплитуды зарядного и разрядного импульсов. Проведённый анализ способов заряда и зарядных устройств показал, что отсутствуют промышленные автоматизированные устройства ускоренного ввода в эксплуатацию электровозных АБ 42НК-125 и ускоренного заряда герметичных АБ без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик, не разработаны критерии оценки состояния АБ при ускоренных режимах заряда асимметричным током и способы их определения в ходе заряда.

Во второй главе описан разработанный стенд для непрерывного круглосуточного цитирования аккумуляторов и батарей без участия персонала и автоматического сбора параметров о ходе заряда (разряда), с помощью которого проверялись герметичные АБ на долговечность в режиме циклирования асимметричным током. Стенд позволяет в автоматическом режиме строились временные зависимости и динамические вольтамперные характеристики батарей для исследования влияния переменно-токовых режимов заряда на параметры батарей, фиксировать графики восстановления напряжения батареи после воздействия зарядных или разрядных импульсов для оценки состояния АБ, задавать с персонального компьютера режим работы, форму и параметры зарядного и разрядного токов, критерии окончания заряда и разряда.

Третья глава посвящена изучению поведения НК АБ различных типов при ускоренных зарядах постоянным и асимметричным токами.

В первом разделе изложена методика исследований. На основе анализа публикаций, патентного обзора и предварительных исследований для ускоренного заряда герметичных НК аккумуляторов были разработаны и реализованы режимы асимметричного тока, в основу которых положены авторские патенты РФ на изобретения №2215353, №2210841 и №2207665.

Во втором разделе проведен сравнительный анализ поведения НК аккумуляторов и батарей при ускоренных режимах заряда постоянным и асимметричным токами. Графики изменения напряжения в процессе заряда для { электровозной АБ 42НК-125 при одинаковых по среднему значению постоянном и асимметричном токах приведены на рис. 1. При заряде постоянным током происходит непрерывный рост напряжения в процессе заряда до максимального в течение времени, соответствующего текущей ёмкости батареи, и после небольшого спада напряжение не изменяется. При этом газовыделение визуально начинается практически с начала заряда с небольших пузырьков на поверхности электролита, интенсивность газовыделения увеличивается пропорционально росту напряжения на батарее, достигая максимума при

максимальном напряжении, о чем говорит вспенивание и выплескивание электролита. При рассмотрении графика заряда асимметричным током видно, что заряд происходит при практически постоянном напряжении на батарее и только в конце отмечается достаточно резкий его рост до максимального значения. Далее, аналогично графику 1, наблюдается небольшое снижение напряжения и стабилизация на определенном уровне. Интенсивность газовыделения визуально значительно ниже, чем при заряде постоянным током, заметный её рост происходит только во время роста напряжения в конце заряда, вспенивания и выплескивания электролита при этом не происходит. Это объясняется тем, что при ускоренном заряде постоянным током происходит вытеснение зарядных реакций на поверхность электрода, в результате чего поверхность быстро заряжается до потенциала активного газовыделения, в то время как при асимметричном токе зарядные реакции распределены более равномерно по глубине электрода, и заряд проходит при более низком напряжении.

Для исследования сравнительных характеристик герметичных АБ при зарядах стандартным постоянным и ускоренным асимметричным токами была проведена серия экспериментов, объектами которых были десять батарей 10НКГЦ-1,8-1 и две ЮНКГЦ-0,9, прошедших формирование и находящихся в начале цитирования. Заряд постоянным током, численно равным 0,1СКОИ проводили до достижения на батарее предельно допустимой величины напряжения согласно техническим условиям или до окончания заданного интервала времени 16 часов. Заряд асимметричным током, численно равным 0,25С1ШМ, осуществляли при помощи устройств автоматического заряда с отключением процесса по разработанным критериям окончания заряда. Разряд 1 проводили постоянным током, численно равным 0,2СНОМ, до напряжения 10В

(1В на аккумулятор). Анализируя зависимости напряжения батареи от времени заряда для каждой из батарей, необходимо отметить, что большую часть времени график заряда асимметричным током расположен ниже графика заряда постоянным током. При заряде активной массы в глубине электрода асимметричный ток поддерживает напряжение на аккумуляторе на более низком уровне, и только в конце заряда происходит его более резкий рост по сравнению с зарядом постоянным током. Т.о., заряд асимметричным током проходит при существенно меньших энергозатратах.

1 -постоянный ток; 2 -асимметричный ток. Рис. 1. Графики изменения напряжения при заряде батареи 42НК-125

Чтобы количественно оценить снижение расхода электроэнергии при заряде асимметричным током, методом компьютерной аппроксимации были получены функции, описывающие зарядные и разрядные графики на постоянном и асимметричном токах, и энергии заряда и разряда АБ 10НКГЦ-1,8-1 и ЮНКГЦ-0,9, полученные интегрированием этих функций. Для АБ 10НКГЦ-1,8-1 энергозатраты при заряде постоянным током составили на один цикл Езп=32,52 Вт-ч, в то время как при заряде асимметричным током Еза=25,7б Вт-ч, т.е. на 26% больше. При разряде батареи энергоотдача составила Ерп = 19,11 Вт-ч и Ера = 21,04 Вт-ч после постоянного и асимметричного тока, соответственно, т.е. на 10% меньше. Отдача батареи по энергии при заряде постоянным током составляет 58,8%, а при заряде асимметричным током - 81,7%. Т.о., при использовании режимов заряда асимметричным током энергетические показатели АБ 10НКГЦ-1,8-1 повышаются на 22,9% по сравнению с режимом номинального заряда постоянным током.

Для батареи ЮНКГЦ-0,9 энергозатраты при заряде постоянным током составили на один цикл Езп=17,43 Вт-ч, в то время как при заряде асимметричным током Ем=14,87 Вт-ч, т.е. на 17% больше. Энергоотдача при разряде составила Ерп=11,16 Вт-ч после заряда постоянным током и Ера=11,53 Вт-ч после заряда асимметричным, т.е. на 5% меньше. Отдача батареи по энергии при заряде постоянным током составляет 64%, при заряде асимметричным - 77,5%. Т.о., при использовании режимов заряда асимметричным током энергетические показатели АБ ЮНКГЦ-0,9 повышаются на 13,5% по сравнению с режимом номинального заряда постоянным током. При заряде батарей ускоренными режимами асимметричного тока нагрев батарей составлял 2+3 °С.В третьем разделе рассмотрены критерии оценки состояния АБ при ускорен-

Графики 1+5 - пояснения в тексте. Рис. 2. Графики изменения напряжения АБ различных степеней заряженное™ или текущей емкости в процессе ускоренного заряда асимметричным током

и!

ик

0 0,6С,ми С„™ с

Графики 1+5 - пояснения в тексте. Рис. 3. Графики изменения напряжения АБ различных степеней звряжен-ности или текущей ёмкости в процессе ускоренного заряда постоянным током

ном заряде асимметричным током. На основании анализа графиков зависимостей напряжения АБ различных типов при зарядах постоянным и асимметричным токами различной силы построены обобщенные графики зарядов, которые соответствуют всем типам исследованных батарей и отражают динамику процессов, происходящих при ускоренном заряде. Построенные графики заряда представлены на рис. 2 и 3 при ускоренном заряде асимметричным и постоянным токами, соответственно. Номера графиков соответствуют различной степени заряженности или ёмкости на разных этапах эксплуатации АБ. В течение срока службы графики заряда, полученные на асимметричном токе, сохраняют свою форму (рис. 2), а при заряде постоянным током график принимает форму, показанную на рис. 3, и в дальнейшем максимум на графике заряда смещается к началу координат, а величина его увеличивается. Так как окончание заряда согласно ТУ определяется достижением максимально допустимого напряжения на АБ, то время заряда сокращается, в результате чего разрядная ёмкость при заряде ускоренными режимами постоянного тока снижается. Графики изменения напряжения АБ в процессе заряда асимметричным током для исследованных в данной работе батарей 4НКПЛГЦ-0,5, 42НК-125, ЮНКГЦ-1,3, ЮНКГЦ-0,94, ЮНКГЦ-0,9, 10НКГЦ-1,8-1 аналогичны изображенным на рис. 2. При заряде асимметричным током вид графика сохраняется в течение всего срока службы и не зависит от того, заряжается полностью разряженная батарея или происходит ее подзаряд.

Критериями поиска режимов, позволяющих ускоренно заряжать АБ без ухудшения технико-эксплуатационных характеристик, являлись снижение газовыделения и нагрева в ходе заряда. При ускоренном заряде батарей асимметричным током короткий разрядный импульс длительностью 10+20 мс, скважностью 5+10% при соотношении амплитуды разрядного импульса к зарядному не менее 2,5 разряжает поверхность электродов аккумулятора, не проникая в глубину электрода. Зарядный ток протекает через аккумулятор при более низком потенциале электродов, что ведет к уменьшению газовыделения при заряде.

Исходя из вышеизложенного, выбор способа ускоренного заряда проводили при условии сохранения формы зарядного графика в течение всего срока службы АБ. Время ускоренного заряда асимметричным током было нами выбрано в пределах 1,5+2 часов. При этом размеры зарядного устройства соизмеримы с заряжаемой им батареей, тогда как для сокращения времени заряда менее часа из-за возрастающей мощности устройства его размеры многократно превышают размеры батареи, и возрастает его стоимость. Это Значительно уменьшает коммерческую привлекательность разработанных режимов ускоренного заряда. Кроме того, при сверхкоротких (менее получаса) режимах заряда асимметричным током не выполняется требование сохранения формы зарядного графика в течение всего срока службы АБ (рис. 2), что ведет к ухудшению их технико-эксплуатационных характеристик. Также стоит отметить, что конструктивно не все батареи способны выдержать сверхкороткий заряд асимметричным током по причине выделения значи-

тельного количества тепла на переходных контактах и внутренних соединениях батареи.

Напряжение ограничения, данное в ТУ для герметичных АБ, соответствует напряжению под током, когда большая часть энергии заряда расходуется на выделение газа. Поэтому, за критерий оценки состояния батарей было принято граничное напряжение, данное в ТУ. Его преимущество в простоте реализации. Но, как показали дальнейшие исследования, для создания способа автоматизированного ускоренного заряда одного этого критерия недостаточно, необходимо разработать критерии, характеризующие процессы, происходящие в НК АБ при ускоренном заряде асимметричным током. В результате обработки экспериментальных данных установлено, что основной характеристикой, по которой можно судить о процессе заряда, является характер изменения напряжения на АБ в ходе заряда, а не сами абсолютные величины напряжения, которые для разных типов батарей и при разных величинах зарядных токов изменяются в широких пределах. Определенная последовательность прохождения характерных участков (т.е. вид зарядного графика) однозначно определяет состояние АБ в ходе заряда и может служить критерием окончания процесса заряда.

На рис. 4 показаны характерные участки зарядных процессов, иллюстрирующие разработанные критерии оценки состояния АБ при ускоренном заряде асимметричным током. Большую часть времени заряда практически вся энергия расходуется на преобразование активной массы, при этом рост напряжения батареи незначителен, а вторая производная напряжения от времени заряда близка к нулю. Выделение тепла на этом этапе обусловлено в основном омическими потерями. В дальнейшем происходит постепенное незначительное увеличение доли энергии, расходуемой на выделение кислорода и теплообразование. Когда практически вся активная масса преобразована, происходит ускорение роста напряжения батареи (d2U/dt2 >0), которое затем замедляется (d2U/dt2 <0) и стабилизируется на определённом уровне (UK011). В э^от момент батарея практически полностью заряжена, и прекращение заряда d этот момент не приводит к значительному росту её температуры (перегрев герметичных АБ на всём протяжении эксплуатации при ускоренном заряде асимметричным током составляет 2+3 °С). При дальнейшем ведении заряда происходит снижение напряжения батареи (-AU), а энергия расходуется в основном на выделение кислорода, который поглощается на кадмиевом элек-

1 - напряжение; 2 - температура. Рис. 4. Обобщенные графики роста напряжения и температуры НК батареи при ускоренном заряде асимметричным током

троде с выделением тепла, что приводит к значительному разогреву батареи и сокращению её срока службы.

Разработка алгоритма получения из мгновенных значений напряжения батареи её характеристик методом кусочно-линейной аппроксимации, по которым контролируются критерии окончания заряда, стало возможным с применением в качестве управляющих устройств однокристальных микроконтроллеров, которые накапливают и обрабатывают по соответствующему алгоритму информацию об изменениях напряжения батареи в процессе заряда. С развитием технологии появились микроконтроллеры, имеющие в своём составе внутреннюю перезаписываемую пользователем память программ и данных, развитую систему прерываний, встроенные модули АЦП, ШИМ, аналоговые компараторы, таймеры и другое оборудование, обладающие достаточным быстродействием и вычислительными возможностями для решения задач управления зарядным устройством и контроля параметров батареи, что позволяет перейти к созданию промышленных устройств ускоренного заряда асимметричным током.

В качестве критериев окончания заряда были выбраны:

- уровень напряжения АБ;

- снижение напряжения батареи (-ДЦ) на величину 5+20 мВ на аккумулятор после достижения максимума функции напряжения от времени заряда;

- изменение знака второй производной напряжения с^и/сИ2 на АБ с положительного на отрицательный.

Данные критерии контролируются в ходе заряда с помощью однокристального микроконтроллера параллельно и одновременно, окончание заряда определяется при обнаружении любого из них. Выбранные критерии послужили основой разработанных и апробированных на производстве способов ускоренного заряда асимметричным током с отключением заряда в автоматическом режиме.

Четвертая глава посвящена исследованию технико-эксплуатационных характеристик герметичных ПК аккумуляторов и АБ при ускоренных режимах заряда асимметричным током.

В первом разделе исследовано влияние различных режимов ускоренного заряда на долговечность батарей в режиме циклирования. Исходя из данных испытаний, проведенных на заводе "АИТ" в г. Саратове на батарее 4НКПЛГЦ-0,5 по методике, составленной представителями завода, при 20-минутном режиме заряда асимметричным током на разработанной установке с отключением заряда при достижении батареей граничного уровня напряжения и 2,5-часовом режиме заряда постоянным током до 165-го цикла ёмкости аккумуляторов на контрольных циклах практически не отличались. В дальнейшем ёмкость аккумуляторов, заряжаемых асимметричным током, начала снижаться. Как показали дальнейшие исследования, потеря ёмкости у них не была необратимой. По всей видимости, критерия определения окончания за-

ряда по граничному уровню напряжения оказалось недостаточно для надёжного заряда аккумуляторов на протяжении всего срока эксплуатации, т.к. по причине изменения формы зарядного графика при 20-минутном режиме заряда с течением времени аккумуляторы оставались не полностью заряженными. В связи с этим целесообразно повторить данные испытания на зарядной установке, способной контролировать разработанные нами критерии окончания ускоренного заряда асимметричным током -(ВД/сЦ2 <0 и -Ли. Несмотря на это, 20-минутный заряд асимметричным током показал хорошие результаты при проверки на долговечность в режиме циклирования (батарея по числу заряд-но-разрядных циклов прошла половину ресурса) при сравнении с результатами, полученными при ускоренном заряде постоянным током, при том, что величина асимметричного тока более, чем в семь раз превышала величину

постоянного тока. В заключении завода по результатам испытаний было указано на возможность применения испытанного режима ускоренного заряда асимметричным током при эксплуатации аккумуляторов данного типа.

Во втором разделе описываются результаты испытания партии батарей 10НКГЦ-1,8-1 на сохранность ёмкости при длительном хранении после заряда постоянным и асимметричным токами. Заряд проводился асимметричным током 13=0.45 А до конечного напряжения ик=1б В согласно ТУ на батарею. После заряда батарею хранили в течение 30 или 80 суток при температуре 20+25 °С и относительной влажности 60+80%. Затем проводили разряд постоянным током 1р=0.36 А до напряжения и„=10 В и сравнивали полученную разрядную ёмкость с номинальной. Для возможности сравнения полученных результатов экспериментов при заряде асимметричным током была проведена серия аналогичных опытов при заряде батарей постоянным током 13=0.18 А в течение 16 часов или до достижения напряжения ик=1б В в соответствии с техническими условиями для этого типа батарей. Средняя разрядная ёмкость батарей, заряженных асимметричным током, составила при хранении 30 суток 88,9% от Сном, при хранении 80 суток - 83,5%. Для батарей, заряженных постоянным током, средняя разрядная ёмкость составила при хранении 30 суток 74,8% от Сиом, при хранении 80 суток - 66,7%. Т.о., при ускоренном заряде асимметричным током батарея 10НКГЦ-1,8-1 удовлетворяет техническим условиям в отношении сохранности ёмкости при длительном хранении и имеет существенное преимущество по разрядной ёмкости после длительного хранения по сравнению с батареями, заряженными постоянным током.

В третьем разделе рассматривается влияние ускоренных режимов заряда асимметричным током на долговечность герметичных АБ в режиме циклирования. Испытывались батареи ЮНКГЦ-1,3 и ЮНКГЦ-0,94. Заряд проводился асимметричным током 1+1,5-часового режима на разработанном стенде для автоматического циклирования. Батарея ЮНКГЦ-1,3 производства НИАИ «Источник», г. Санкт-Петербург, выдержала 890 циклов заряда-разряда, что превышает гарантйруемое в ТУ на батарею количество зарядно-разрядных циклов. Разрядная ёмкость на последнем цикле составляет 1,04 А-ч

(0,8СИОМ). Перегрев батареи в течение всего срока испытаний не превышал 2°С при температуре окружающей среды 15+25 °С. Батарея ЮНКГЦ-0,94 производства ЗАО «Спецсвязь» в общей сложности выдержала 400 циклов при заряде постоянным и 450 при заряде асимметричным током, что также превышает гарантируемое в ТУ на батарею количество зарядно-разрядных циклов. Разрядная ёмкость на последнем цикле составляет 0,63 А-ч (0,7С„ОМ). Перегрев батареи в течение всего срока испытаний не превышал 3 °С при температуре окружающей среды 15+25 °С.

В четвёртом разделе представлена статистическая обработка испытаний АБ на долговечность в режиме циклирования. Результаты приведены в таблице 1. Результаты испытаний и проведенная математическая обработка показали, что для АБ ЮНКГЦ-1,3 и ЮНКГЦ-0,94 минимальная наработка в режиме циклирования при доверительной вероятности р=0,99 (3<г) значительно превосходит данную в ТУ и составляет 1228 и 802 циклов, соответственно, а при доверительной вероятности р~0,95 (За) - 1309 и 859 циклов, соответственно.

Таблица 1

Результаты обработки данных по цитированию батарей ЮНКГЦ-0,94 и ЮНКГЦ-1,3

параметр ЮНКГЦ-0,94 ЮНКГЦ-1,3

со 0,56 0,78

Снач 1,006 1,287

ъ 7,72Ы0'" 3,467-10"4

1'п 6,2-10"* -б-Ю"5

а 4,37-Ю-' 2,78-104

802 1228

^р-0.95 859 1309

со - граница рабочей области определяющего параметра; С тч —значение определяющего параметра в начале наработки; Ь - коэффициент, определяющий скорость изменеиия определяющего параметра; т -центрированное среднее для нормального закона распределения, относительно линейной модели изменения определяющего параметра; а - среднеквадратичное отклонение (стандарт) нормального закона распределения; Ыр^о.и - минимальная наработка при доверительной вероятности р=0,99 (За); 95 - минимальная наработка при доверительной вероятности р=0,95 (2а).

Пятая глава посвящена рассмотрению разработанных устройств и алгоритмов управления, реализующих способы автоматизированного ускоренного заряда аккумуляторов и батарей различной номинальной ёмкости.

Системы управления зарядными устройствами построены с использованием однокристальных микроконтроллеров, включающие в свой состав большой набор периферийных модулей, что позволяет максимально упростить схемотехническую часть устройства, уменьшив тем самым его габариты и снизив стоимость, и возложить значительное количество функций устройства на аппаратную и программную части микроконтроллера. Его возможности позволяют автоматически определять тип подключённой батареи, управлять параметрами режима заряда, соответствующего типу батареи, организовать интерфейс с пользователем, реализовать алгоритмы контроля разработанных критериев окончания заряда путём математической обработки измеренных мгновенных значений напряжения батареи в ходе заряда.

В первом разделе рассмотрены защищённые патентами РФ устройства с параметрическим заданием асимметричного тока. Величины зарядных и разрядных токов определяются ёмкостью конденсаторов, включенных в соответствующие цепи, что исключает необходимость их регулирования.

Во втором и третьем разделах рассмотрены защищённые патентами РФ зарядные устройства с питанием от сети постоянного тока на базе высокочастотных понижающих ШИМ-преобразователей и устройство с рекуперацией разрядного импульса, на основе которых были разработаны многоканальные блоки ускоренного заряда батарей средств связи БЗ-281 и БЗ-282.

В четвёртом разделе представлена станция автоматическая зарядно-разрядная САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202, предназначенная для автоматического заряда, разряда и тренировки новых и бывших в эксплуатации электровозных НК АБ 42НК-125. Применение в станции метода заряда асимметричным током позволило более, чем в два раза сократить время подготовки батарей после промывки и смены электролита, достичь значительной экономии электроэнергии, снизить нагрузку на окружающую среду ввиду отсутствия потерь электролита при заряде.

В шестой главе представлена оценка экономической эффективности разработанного способа ускоренного ввода в эксплуатацию в депо при заряде асимметричным током АБ магистральных электровозов 42НК-125 при помощи разработанной станции САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202. Расчёт показал, что время ввода батареи в эксплуатацию после смены электролита сократилось в 2,2 раза, потребление электроэнергии за период ввода батареи в эксплуатацию снизилось на 72%, годовой эффект при внедрении зарядной станции за срок службы составляет 134,7 тыс. руб., срок окупаемости станции - полгода.

ВЫВОДЫ

1 Проведенный анализ известных теоретических положений и экспериментальных данных по заряду НК аккумуляторов и батарей показал:

наиболее перспективными для ускоренного заряда АБ, в том числе герметичных, являются режимы асимметричного тока;

каждый типономинал АБ требует проведения процесса ускоренного заряда асимметричным током соответствующего ему режима.

Создан стенд для автоматического циклирования АБ заданной формой тока и сбора параметров АБ в ходе заряда (разряда), позволяющий исследовать долговечность батарей в режиме циклирования, автоматически фиксировать графики зависимостей напряжения батареи от времени, графики восстановления напряжения батареи после воздействия зарядных или разрядных импульсов, строить динамические вольтамперные характеристики.

На основании анализа накопленных экспериментальных данных и теоретических разработок получены следующие результаты:

определены параметры и диапазоны изменений параметров формы асимметричного тока, позволяющего значительно ускорить заряд герметичных и вентилируемых НК АБ без увеличения газообразования и разогрева (патент РФ №2207665); разработаны критерии определения окончания заряда для режима автоматизированного ускоренного заряда асимметричным током (патенты РФ №2210841, №2215353):

а) уровень напряжения АБ;

б) снижение напряжения батареи на величину 5+20 мВ на аккумулятор после достижения максимума функции напряжения от времени заряда;

в) изменение знака второй производной напряжения с!2и/ск2 на АБ с положительного на отрицательный.

разработан испытанный и рекомендованный к применению заводом-изготовителем способ ускоренного 0,3+0,4-часового автоматизированного заряда асимметричным током (с отключением заряда при достижении граничного уровня напряжения) НК АБ типа НКПЛГЦ;

разработан способ ускоренного 1,5+2-часового автоматизированного заряда асимметричным током (с отключением заряда при обнаружении одного из определенных нами критериев) герметичных НК АБ типа НКГЦ без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик, таких как долговечность в режиме циклирования, сохранность ёмкости при длительном хранении и др., не требующие периодического восстановления ёмкости АБ номинальными (средними) режимами 16-часового заряда постоянным током;

разработан способ ускоренного ввода в эксплуатацию при заряде асимметричным током электровозных батарей 42НК-125 без перегрева батареи и потери электролита.

4 Установлено, что время ускоренного заряда асимметричным током в пределах 1,5+2-часового режима обеспечивает полную зарядку герметичных НК батарей без сокращения ресурса эксплуатации, который определяется при средних режимах заряда постоянным током в пределах 13-16 часов;

5 Проведенная статистическая обработка накопленных экспериментальных данных по ускоренному 1,5+2-часовому заряду асимметричным током герметичных АБ типа НКГЦ показала, что минимальное количество зарядно-разрядных циклов, которое способны выдержать батареи, значительно превосходит данное в ТУ для номинальных (средних) режимов заряда постоянным током.

6 Разработано несколько вариантов автоматизированных устройств ускоренного заряда асимметричным током с авторскими приоритетами (патенты РФ №2219638, №2215353, №2216087, №2219639), в которых реализованы запатентованные способы заряда, различающиеся по роду питающего напряжения и схемами исполнения силовых частей:

- устройство на основе полномостового высокочастотного преобразователя с питанием от 3-фазной сети 380 В для ввода в эксплуатацию в депо АБ магистральных электровозов 42НК-125;

- устройства с параметрическим заданием режима заряда с питанием от однофазной сети 220 В;

- с питанием от сети постоянного тока:

а) устройства на основе понижающих ШИМ-преобразователей;

б) устройства с использованием повышающего ШИМ-преобразователя для рекуперации разрядного импульса;

в) многоканальные устройства БЗ-281 и БЗ-282 на пять и четыре зарядных канала, соответственно, которые прошли квалификационные испытания при выпуске опытно-промышленной партии по заказу МО РФ.

7 Разработанные нами алгоритмы управления зарядными устройствами с использованием современных однокристальных микроконтроллеров позволяют создавать универсальные устройства управления, реализующие алгоритмы ускоренного заряда асимметричным током, соответствующие типу конкретной батареи, а также снизить конечную стоимость зарядного устройства и уменьшить его габариты.

8 Применение асимметричного тока для ускоренного ввода в эксплуатацию в депо электровозных АБ 42НК-125 при помощи разработанной станции САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202 позволило значительно сократить потребление электроэнергии и время ввода батареи в эксплуатацию после смены электролита, улучшить условия труда персонала и снизить экологическую нагрузку за счёт отсутствия выплёскивания электролита при заряде, сократить эксплуатационные расходы.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Бурдгогов A.C. Устройство подзаряда аккумуляторных батарей для электропоездов / Г.П. Сметанкин, Л.Н. Сорин, В.Г. Сушко,

A.C. Бурдгогов // Электровозостроение. - Новочеркасск, 1999. - т. 41. -С. 318-321.

2. Бурдгогов A.C. Статистическая оценка способа ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов / Ф.И. Кукоз, Г.П. Сметанкин,

B.Г. Кобак, A.C. Бурдгогов // Изв. вузов. Электромеханика. - Новочеркасск: НПИ, 2001. - т. 4-5. - С. 100-103.

3. Бурдгогов A.C. Оценка надёжности аккумуляторных батарей при ускоренном заряде асимметричным током / Г.П. Сметанкин, A.C. Бурдгогов,

C.С. Матекин // Вестник ВЭлНИИ, №1(48). - 2005. - С. 191-206.

4. Пат. 2215353 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/10. Способ автоматического ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током и устройство для его осуществления/ Г.П. Сметанкин, Л.Н. Сорин, A.C. Бурдгогов, A.A. Коньков (Российская федерация); ОАО «ВЭлНИИ» (Российская федерация). - №2001108524; Заявлено 30.03.01; Опубл. 27.10.03 //Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №30. - С. 498.

5. Пат. 2216087 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/10. Автоматизированное устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / Г.П. Сметанкин, Л.Н. Сорин, A.C. Бурдгогов (Российская федерация); ОАО «ВЭлНИИ» (Российская федерация). -№2001108523; Заявлено 30.03.01; Опубл. 10.11.03 // Изобретения. Полезные модели .- 2003.- №31. - С. 622.

6. Пат. 2219638 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/10. Устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / Г.П. Сметанкин, Л.Н. Сорин, A.C. Бурдгогов, A.A. Коньков (Российская федерация); ОАО «ВЭлНИИ» (Российская федерация). - № 2001108522; Заявлено 30.03.01; Опубл. 20.12.03 // Изобретения. Полезные модели. -2003. - №35. - С. 598.

7. Пат. 2219639 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/10. Устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / Г.П. Сметанкин, Л.Н. Сорин, A.C. Бурдгогов, A.A. Коньков (Российская федерация); ОАО «ВЭлНИИ» (Российская федерация). - №2001108526; Заявлено 30.03.01; Опубл. 20.12.03 // Изобретения. Полезные модели. -2003. - №35. - С. 598.

8. Пат. 2210841 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/10. Способ заряда никель-кадмиевого аккумулятора / В.Г. Сушко, A.C. Бурдгогов, В.М. Караваев, A.A. Коньков (Российская федерация ОАО «ВЭлНИИ» (Российская федерация). - №2001108747; Заявлено 02.04.01; Опубл. 20.08.03 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №23. - С. 785.

9. Пат. 2207665 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/10. Способ автоматического ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / Г.П. Сметанкин, Л.Н. Сорин, A.C. Бурдгогов, A.A. Коньков (Рос-

сийская федерация); ОАО «ВЭлНИИ» (Российская федерация). -№2001114542; Заявлено 28.05.01; Опубл. 27.06.03 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №18. - С. 959.

10. Бурдюгов A.C. Устройство для заряда аккумуляторных батарей / Г.П. Сметанкин, В.Г. Сушко, A.C. Бурдюгов // III Международная научно-техническая конференция (27-29 июня 2000г.). Тезисы докладов. -Новочеркасск, 2000. - С.210.

11. Бурдюгов A.C. Зарядное устройство для электровозов / Г.П. Сметанкин,

B.Г. Сушко, A.C. Бурдюгов // II Международная научно-техническая конференция (4-6 июня 1997г.). Тезисы докладов. - Новочеркасск, 1997. -

C.103-104.

12. Бурдюгов A.C. Обзор устройств для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током / Г,П. Сметанкин, A.C. Бурдюгов, С.С. Матекин // Механизация, автоматизация и электрификация горного и строительного производства, сервис технологических машин и оборудования: Сб. науч. тр. / Шахтинский ин-т ЮРГТУ (НПИ).- Новочеркасск: УПЦ «На-бла» ЮРГТУ (НПИ), 2005. - С. 76-82.

13. Бурдюгов A.C. Автоматизированный программно-аппаратный комплекс для исследования процессов заряда аккумуляторов / Г.П. Сметанкин, A.C. Бурдюгов, С.С. Матекин // Механизация, автоматизация и электрификация горного и строительного производства, сервис технологических машин и оборудования: Сб. науч. тр. / Шахтинский ин-т ЮРГТУ (НПИ).- Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2005. - С. 82-85.

Бурдюгов Александр Сергеевич

СПОСОБЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УСКОРЕННОГО ЗАРЯДА ГЕРМЕТИЧНЫХ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Автореферат

Подписано в печать 09.11.2005. Формат 60x84 Чи. Бумага офсетная. Ризография. Печ. л. 1. Уч.-изд. л. 1,1. Тираж 100 экз. Заказ 1421.

Типография ЮРГТУ (НПИ) 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132 Тел., факс (863-52) 5-53-03 E-mail: tvpouraphy@novocli.ru

(МУР 2/

РНБ Русский фонд

2007-4 9239

2 9 ДEH 2005

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Способы ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей.

1.2 Устройства для ускоренного заряда химических источников тока.

1.3 Задачи исследования.

2 СТЕНД ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЦИКЛИРОВАНИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ В НЕПРЕРЫВНОМ РЕЖИМЕ И СБОРА ПАРАМЕТРОВ О ХОДЕ ЗАРЯДА (РАЗРЯДА).

2.1 Аппаратная часть стенда

2.2 Алгоритм работы стенда.

3 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ УСКОРЕННЫЙ ЗАРЯД НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ И АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ.

3.1 Методика исследований.

• 3.2 Влияние ускоренных режимов заряда постоянным и асимметричным током на поведение аккумуляторных батарей.

3.3 Критерии оценки состояния батарей при ускоренном заряде асимметричным током.

4 ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕРМЕТИЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ И АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ ПРИ УСКОРЕННОМ ЗАРЯДЕ.

4.1 Испытания герметичных аккумуляторов НКПЛГЦ-0, при ускоренном заряде.

4.2 Испытания батарей 10НКГЦ-1,8-1 на сохранность ёмкости при длительном хранении после заряда постоянным и асимметричным токами.

4.3 Влияние ускоренного заряда асимметричным током на долговечность аккумуляторных батарей.

4.3.1 Методика и объем испытаний.

4.3.2 Зарядно-разрядные характеристики герметичных батарей при ускоренном заряде асимметричным током.

4.3.3 Оценка параметрической надежности батарей по данным наработки на долговечность в режиме циклирования при автоматизированном ускоренном заряде асимметричным током

4.3.3.1 Вычисление вероятности нахождения в работоспособном состоянии.

4.3.3.2 Вычисление плотности распределения наработки до параметрического отказа.

4.3.3.3 Результаты математической обработки

• экспериментального материала.

5 ВАРИАНТЫ ЗАРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ АККУМУЛЯТОРОВ И БАТАРЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОНОМИНАЛОВ.

5.1 Устройство ускоренного заряда с конденсаторами в качестве токоограничивающих элементов.

5.2 Устройство ускоренного заряда на понижающих ШИМ-преобразователях.

5.3 Устройство ускоренного заряда на ШИМ-преобразователях с рекуперацией разрядного импульса.

5.4 Станция автоматическая зарядно-разрядная САЗР-4,5-380/100-УХЛ4

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ВНЕДРЕНИЯ

СТАНЦИИ САЗР-4,5-3 80/100-УХЛ4

ВЫВОДЫ.

Химические источники тока находят всё более широкое применение в различных областях промышленной и бытовой техники. Современная технология их производства и эксплуатации сопряжена с проведением длительных операций по формированию и заряду. Для интенсификации этих процессов в последние годы начали с успехом применять нестационарный электролиз, эффективность которого известна в ряде областей прикладной электрохимии. Применение асимметричного тока позволяет существенно ускорить как заряд, так и формирование аккумуляторов различных электрохимических систем, улучшить их эксплуатационные характеристики и совершенствовать технологические процессы их производства.

Однако, внедрение асимметричного переменного тока в производство и эксплуатацию ХИТ пока ограничено из-за отсутствия надежной, простой в эксплуатации аппаратуры, реализующей нестационарные режимы для различных типов ХИТ. Появление современных микроконтроллеров и силовых элементов с улучшенными характеристиками открывает путь к созданию надёжных и компактных автоматизированных средств заряда ХИТ асимметричным током.

Актуальность темы. Основной проблемой при использовании герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей являются их длительные режимы заряда. Время заряда стандартными режимами складывается из времени предварительного разряда в соответствии с ТУ на батарею и времени заряда номинальным режимом 13-16 часов в зависимости от типа батареи, при котором гарантируются технико-эксплуатационные характеристики (номинальная ёмкость, минимальное число зарядно-разрядных циклов, спад ёмкости при длительном хранении и др.). Для некоторых типов аккумуляторных батарей в ТУ [1-3] приводятся короткие трехчасовые и сверхкороткие получасовые режимы заряда постоянным током, со снижением отдаваемой ёмкости 0,9Сном и 0,8Сном соответственно, но не приводится сведений о количестве зарядно-разрядных циклов, возможных при данных режимах заряда.

В настоящее время появились устройства ускоренного заряда постоянным током, которые контролируют напряжение на аккумуляторной батарее в процессе заряда и определяют окончание заряда по заданным критериям: градиенту напряжения, температуре и т.д. Другой путь -создание аккумуляторов с использованием тонких электродов, что позволяет повысить зарядные и разрядные токи и сократить время заряда. При заряде аккумуляторных батарей ускоренными режимами постоянного тока ресурс батарей сокращается.

Один из возможных путей снижения времени заряда аккумуляторных батарей - это применение заряда переменным током. Описаны способы успешного применения асимметричного тока для ускорения процесса заряда и формирования аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Широкое внедрение их тормозится отсутствием развитой теории нестационарного электролиза, а также сложностью устройств, реализующих переменно-токовые режимы. С появлением однокристальных микропроцессоров, имеющих внутреннюю перепрограммируемую память программ и данных, а также богатый набор периферийного оборудования, стало возможным создавать экономичные, приемлемые по цене для массового потребителя устройства ускоренного заряда, реализующие переменно-токовые режимы. Все это делает актуальными вопросы изучения закономерностей поведения никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей при ускоренном заряде асимметричным током и создания алгоритмов, реализующих ускоренный заряд, что позволит сократить временные и энергетические затраты при производстве и эксплуатации аккумуляторных батарей, а также решить задачу промышленного внедрения средств ускоренного заряда.

Цель диссертационной работы состояла в разработке критериев оценки состояния батарей в течение ускоренного заряда асимметричным током, способов заряда асимметричным током герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей, позволяющих сократить время заряда в 6-10 раз по сравнению со стандартными способами без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик, автоматизированных устройств, способных обеспечить такой заряд, и алгоритмов их работы.

Достижение цели осуществлялось решением следующих задач:

- исследование закономерностей зарядно-разрядных процессов на основе анализа полученных экспериментальных данных поведения никель-кадмиевых вентилируемых 42НК-125 и герметичных аккумуляторных батарей 4НКПЛГЦ-0,5, 10НКГЦ-1,8-1, ЮНКГЦ-1,3, ЮНКГЦ-0,94, ЮНКГЦ-0,9 при ускоренных режимах заряда постоянным и асимметричным током;

- выбор критериев оценки состояния герметичной аккумуляторной батареи при ускоренном заряде асимметричным током;

- исследование влияния ускоренных режимов заряда на технико-эксплуатационные характеристики аккумуляторных батарей 4НКПЛГЦ-0,5, 10НКГЦ-1,8-1, ЮНКГЦ-1,3, ЮНКГЦ-0,94, ЮНКГЦ-0,9;

- определение требований к устройствам, позволяющим формировать асимметричный ток заряда с требуемыми параметрами, на основе анализа недостатков известных способов ускоренного заряда и средств их реализации;

- разработка способов и устройств автоматизированного ускоренного заряда асимметричным током без ухудшения технико-эксплуатационных характеристик аккумуляторных батарей;

- технико-экономическая оценка разработанных способов и устройств ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторных батарей.

Научная новизна. Определены параметры асимметричного тока, позволяющего значительно ускорить заряд герметичных и вентилируемых никель-кадмиевых аккумуляторных батарей без увеличения газообразования и разогрева (патент РФ №2207665).

Разработаны критерии определения окончания заряда для режима ускоренного заряда асимметричным током никель-кадмиевых батарей (патенты РФ №2210841, №2215353).

Для герметичных никель-кадмиевых батарей установлена возможность проведения ускоренного заряда асимметричным током без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик.

Техническая новизна. Разработаны устройства с авторским приоритетом и алгоритмы их работы, реализующие автоматизированный ускоренный заряд асимметричным током никель-кадмиевых аккумуляторных батарей различных типов и номиналов без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик (патенты РФ №2215353, №2219638, №2219639, №2216087).

Практическая ценность работы. Разработан стенд для автоматического циклирования никель-кадмиевых аккумуляторных » батарей и сбора параметров о ходе заряда (разряда), предназначенный для проведения в непрерывном режиме зарядно-разрядных циклов аккумуляторных батарей с номинальным напряжением от 1В до 12В постоянным, импульсным или асимметричным токами до ЗА с индикацией информации о времени заряда, разряда и номера цикла. Для возможности ведения контроля за параметрами заряда (разряда) и задания режима работы стенд имеет в своём составе персональный компьютер.

Разработаны и изготовлены опытные образцы бестрансформаторных устройств ускоренного заряда с конденсаторами в качестве токоограничивающих элементов (патенты РФ №2216087, №2219639). На устройстве данного типа проводились производственные испытания режима заряда асимметричным током батареи 4НКПЛГЦ-0,5 на заводе «Автономные источники тока» («АИТ») в г. Саратов (акт испытаний приведен в приложении В к диссертационной работе).

Разработана техническая документация и изготовлены опытные образцы устройств ускоренного заряда с питанием от сети постоянного тока (патенты РФ №2215353, №2216087).

На основании анализа полученных результатов и опыта создания устройств ускоренного заряда были разработаны принципиальные схемы, алгоритмы работы, программное обеспечение и компоновка блоков зарядных устройств БЗ-281 и БЗ-282 для одновременного заряда пяти и четырёх аккумуляторных батарей, соответственно. Блок зарядный позволяет автоматически определять тип заряжаемой батареи и выбирать соответствующий ей алгоритм ускоренного заряда асимметричным током, производить автоматическое отключение режима заряда по определенным критериям, соответствующим выбранному алгоритму заряда, индицировать состояние блока.

По заказу МО РФ в рамках создания зарядных устройств УУЗ-1 и УУЗ-2 на заводе "Электроавтоматика", г.Ставрополь, в соответствии с договором 36/99 ОАО «ВЭлНИИ» совместно с ОАО «Схема», г. Ставрополь, на заводе "Электроаппарат" в г. Ростове-на-Дону выпущена опытно-промышленная партия блоков зарядных БЗ-281 и БЗ-282 как составных частей зарядных устройств УУЗ-1 и УУЗ-2, которые успешно прошли приёмо-сдаточные и квалификационные испытания. Акт квалификационных испытаний приведён в приложении Е к диссертационной работе.

Для ускоренного ввода в эксплуатацию и обслуживания электровозных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей 42НК-125 в депо была создана станция автоматическая зарядно-разрядная САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202. Устройства данного типа в настоящее время эксплуатируются в локомотивных депо ст. Каменоломни и Самара. Акты промышленной эксплуатации приведены в приложениях А и Б к диссертационной работе.

На защиту выносятся: сравнительные данные о влиянии на параметры никель-кадмиевых аккумуляторов и аккумуляторных батарей ускоренного заряда постоянным и асимметричным токами;

- данные о влиянии ускоренного заряда асимметричным током на технико-эксплуатационные характеристики аккумуляторных батарей;

- критерии оценки состояния батарей при заряде асимметричным током;

- способы и устройства для ускоренного заряда асимметричным током никель-кадмиевых аккумуляторных батарей.

Настоящая работа явилась продолжением работ, проводимых лаборатории ЮРГТУ (НПИ) "Защита материалов" под руководством заслуженного деятеля науки и техники РФ, доктора технических наук, профессора Ф.И. Кукоза по созданию теории процессов, происходящих в никель-кадмиевых аккумуляторах, и разработке основ технологии их производства и эксплуатации. Она выполнена по заданию Всероссийского электровозостроительного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института (ВЭлНИИ), Всероссийского научно-исследовательский института связи (ВНИИС), Центрального научно-исследовательского испытательного института номер 16 (ЦНИИИ-16), Российских железных дорог (РЖД) на базе конструкторского подразделения «ВЭлНИИ» при активном участии к.т.н. Л.Н. Сорина.

Благодарю за оказанную помощь коллектив отдела НВО и его руководителя, к.т.н. Г.П. Сметанкина, а также к.т.н. В.Г. Сушко

Благодарю главного инженера завода «АИТ» г.Саратов Н.Е. Семенова за проведение заводских испытаний режима заряда и устройства ускоренного заряда.

ВЫВОДЫ

1 Определены параметры и диапазоны изменений параметров формы асимметричного тока, позволяющего значительно ускорить заряд герметичных и вентилируемых никель-кадмиевых аккумуляторных батарей без увеличения газообразования и разогрева (патент РФ №2207665).

2 Разработаны критерии определения окончания заряда для режима ускоренного заряда асимметричным током (патенты РФ №2210841, №2215353):

- уровень напряжения аккумуляторной батареи;

- снижение напряжения батареи на величину 5ч-20 мВ на аккумулятор после достижения максимума функции напряжения от времени заряда;

- изменение знака второй производной напряжения на аккумуляторной батарее d2U/dt2 с положительного на отрицательный.

3 Разработан способ ускоренного 0,3-^0,4-часового автоматизированного заряда асимметричным током (с отключением заряда при достижении граничного уровня напряжения) герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей типа НКПЛГЦ, испытанный и рекомендованный к применению заводом-изготовителем, с сокращением в два раза числа циклов, гарантированных в ТУ на батарею при заряде номинальными (средними) режимами 14-часового постоянного тока.

4 Разработан способ ускоренного 1,5-г2-часового автоматизированного заряда асимметричным током (с отключением заряда при определении одного из разработанных критериев) герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей типа НКГЦ без ухудшения их технико-эксплуатационных характеристик, таких как долговечность в режиме циклирования, сохранность ёмкости при длительном хранении и т.д., не требующий периодического восстановления ёмкости аккумуляторных батарей номинальными (средними) режимами 16-часового заряда постоянным током;

5 Установлено, что время ускоренного заряда асимметричным током в пределах 1,5-^2-часового режима обеспечивает полную зарядку герметичных НК батарей без сокращения ресурса эксплуатации, который определяется при средних режимах заряда постоянным током в пределах 13-16 часов.

6 Разработанные способы заряда реализованы в ряде автоматизированных устройств ускоренного заряда асимметричным током с авторскими приоритетами (патенты РФ №2219638, №2215353, №2216087, №2219639), различающиеся по роду питающего напряжения и схемами исполнения силовых частей.

7 Создан стенд для автоматического циклирования аккумуляторных батарей заданной формой тока и сбора параметров батарей в ходе заряда (разряда), позволяющий исследовать долговечность батарей в режиме циклирования, автоматически фиксировать графики зависимостей напряжения батареи от времени, графики восстановления напряжения батареи после воздействия зарядных или разрядных импульсов, строить динамические вольтамперные характеристики.

8 Разработан способ ускоренного ввода в эксплуатацию с помощью заряда асимметричным током электровозных батарей 42НК-125 без перегрева батареи и потери электролита.

9 Применение асимметричного тока для ускоренного ввода в эксплуатацию в депо электровозных батарей 42НК-125 при помощи разработанной станции зарядно-разрядной САЗР-4,5-380/100-УХЛ4-202 позволило значительно сократить потребление электроэнергии и время ввода батареи в эксплуатацию после смены электролита, улучшить условия труда персонала и снизить экологическую нагрузку за счёт отсутствия выплёскивания электролита при заряде, сократить эксплуатационные расходы. Время ввода батареи в эксплуатацию после смены электролита сократилось в 2,2 раза, потребление электроэнергии за период ввода батареи в эксплуатацию снизилось на 72%, фонд оплаты труда уменьшился в два раза, годовой эффект при внедрении зарядной станции за срок службы составляет 243,8 тыс. руб., срок окупаемости станции составляет полгода.

1. ТУ 44РК-4676561-009-94. Батареи НКГЦ. Талды-Курган, 1994.-34 с.

2. ЖШИТ.563341.002ПС. Аккумулятор никель-кадмиевый НКГЦ-0,5-111С. Паспорт и инструкция по эксплуатации. - Луганск, -1992.-5 с.

3. Методические указания по оценке технико-экономической эффективности новых и усовершенствованных электровозов / МПС СССР: Введ: 17.08.82. М.: Транспорт, - 1986, - 48 с.

4. Гринберг Л.С. К вопросу о надежности зарядно-разрядных и контрольно-сигнальных устройств, применяемых в аккумуляторной промышленности / Л.С. Гринберг, А.А. Баланова // Сборник работ по ХИТ. Л.: Энергия, 1967. - Вып.2. - С. 214-219.

5. Пат. 2218636 Российская федерация, МГПС7 Н 02 J 7/00. Способ заряда аккумулятора / С.В. Сарапов, А.Ю. Федоров (Российскаяфедерация). №2002108650/09; Заявлено 28.03.02; Опубл. 10.12.03 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №34. - С. 611.

6. Вельский В.П. Регулирование токов при испытании электрических аккумуляторов. // Сборник работ по ХИТ. Л.: Энергия, 1971. - Вып.6. - С. 195-202.

7. Стоимость жизненного цикла электровоза / A.M. Загре-бельский, С.А. Кадышев, Б.Н. Ребрик // Железнодорожный транспорт.-1998.-№12.- С.34-36.

8. U 2407В, Simple Controller for Fast Charge System, Telefunken Semiconductors, 1995. 15 c.

9. U 2405B, Fast Charge Controller for Drained NiCd/NiMH Batteries, Telefunken Semiconductors, 1995. 19 c.

10. U 2402B-B, Fast Charge Controller for NiCd/NiMH Batteries, Telefunken Semiconductors, 1995. 19 c.

11. Пат. 5175485 (США), МПК5 H 02 J 7/00. Apparatus for controlling charging of a storage battery / Yeong J. Joo (Южная Корея);

12. Gold Star Co., Ltd. (Южная Корея). № 762108; Заяв. 19.09.91; Опубл.2912.92.- 11 е.: ил.

13. Пат. 5192905 (США), МПК5 Н 02 J 1/04. Charging voltage control and current limit for battery chargers / Richard A. Karlin, Hussein I. Bittar (США); MagneTek, Inc. (США). -№ 763630; Заяв. 23.09.91; Опубл.0903.93.- 13 е.: ил.

14. Пат. 5854551 (США), МПК6 Н 02 J 7/00. Battery charger with low standby current / Patrik Lilja, Thomas Joseph (США); Ericcson Inc. (США). № 806995; Заяв. 26.02.97; Опубл. 29.12.98; Приоритет 26.02.97; № 19970806995 (США). - 16 е.: ил.

15. Пат. 1269616 (КНР), МПК7 Н 01 М 10/44. Pulsed fast charge method / Wang Jian (КНР); Wang Jian (КНР). № 19990101948; Заяв. 02.04.99; Опубл. 11.10.00; Приоритет 02.04.99; № 19990101948 (КНР). -14 е.: ил.

16. Болотин А.В. Нормирование рентабельности капитальных вложений// Железнодорожный транспорт. 1997. - №9.- С. 48-53.

17. SLUS133B, NiCd/NiMH fast-charge managment ICs bq2002D/T, Texas Instruments, 2000. -13 c.

18. Заявка 2002108650 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/00. Способ заряда аккумулятора / С.В. Сарапов, А.Ю. Федоров (Российская федерация); №2002108650/09; Заявлено 28.03.02; Опубл. 20.10.03 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №29. - С. 148.

19. Сметанкин Г.П. Способы и автоматизированные средства ускоренного заряда герметичных щелочных аккумуляторов: Дисс. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 2002. - 162 с.

20. Пат. 2219638 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/10. Устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током / Г.П. Сметанкин, JI.H. Сорин, А.С. Бурдюгов,

21. Г.П. Сметанкин. Оценка надёжности аккумуляторных батарей при ускоренном заряде асимметричным током / Г.П. Сметанкин, А.С. Бурдюгов, С.С. Матекин // Вестник ВЭлНИИ, №1(48). 2005. -С. 191-206.

22. Методические рекомендации по оценке эффективности инноваций на железнодорожном транспорте / Департамент технической политики МПС РФ: Введ: 26.04.99 №Цтех.0-11. М.: Транспорт, 1999. -68 с.

23. Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте / Департамент технической политики МПС РФ. М.: Транспорт, 1998. - 115 с.

24. Методика оценки технико-экономической эффективности ресурсосберегающих технологий и их влияния на сокращение эксплуатационных расходов / Департамент технической политики МПС РФ: Введ: 30.06.98. М.: Транспорт, 1998. - 79 с.

25. Пат. 2476342 (Канада), МПК7 Н 02 J 7/00. Battery recharger with timer / Christopher A. Recchia, (США), David M. Shaver (Канада); Black&Dacker Inc. (США). № 10/635155; Заяв. 06.08.03; Опубл. 10.02.05; Приоритет 06.08.03; № 20030635155 (США). - 6 е.: ил.

26. Пат. 2005017691 (США), МПК7 Н 02 J 7/04 Battery charger capable of accurately detecting battery temperature for full charge determination / Aradachi Takao, Harada Hidekazu, Ishimaru Kenrou, Takano

27. Nobuhiro, Takeda Takeshi (Япония); Hitachi Koki Co. (Япония). -№20040892183; Заяв. 16.07.04; Опубл. 27.01.05; Приоритет 18.07.03; № 20030199333 (Япония). 14 е.: ил.

28. Пат. 3018079 Япония, МПК7 Н 02 J 7/34. Устройство для заряда и управления батарейным источником питания / Суйрютэн Такэси (Япония); Кёсара К.К. (Япония). № 1082072; Заявлено 31.03.89;

29. Опубл. 13.03.00; Приоритет 31.03.89, № 98 82072 (Япония) // Изобретения стран мира, вып. 107. 2001. - № 5. - С. 30.

30. Багоцкий B.C. Химические источники тока / B.C. Багоцкий,

31. A.M. Скундин. М.: Энергоиздат, 1981. - 360 с.

32. Даниель-Бек B.C. К вопросу о поляризации пористых электродов//Электрохимия. 1965.-т. 1. - Вып.11. - С. 1319-1324.

33. Даниель-Бек B.C. К вопросу о поляризации пористых электродов // Электрохимия. 1966. - т. 2. - Вып.6. - С. 672-677.

34. Романов В.В. Химические источники тока. / В.В. Романов, Ю.М. Халиев. М.: Сов. радио, 1978. - 264 с.

35. Кудрявцев Ю.Д. Распределения асимметричного тока при ускоренном заряде окисно-никелевого электрода. / Ю.Д. Кудрявцев,

36. B.М. Купаев, В.М. Караваев, В.Г. Сушко, А.А. Быстров // Химические источники тока. НПИ: Межвузовский сборник. - Новочеркасск: НПИ. -1983. - С. 67-74.

37. Барсуков В.В. Неравномерность работы активного вещества по сечению поры в металлокерамическом окисно-никелевом электроде / В.В. Барсуков, JI.H. Сагоян, Р.В. Болдин, И.И. Милютин // Сборник работ по ХИТ. Л.: Энергия. - 1974. - Вып. 9. - С. 102-107.

38. Левина В.И. Процессы, происходящие на кадмиевом электроде в щелочных растворах // Сборник работ по ХИТ. Л.: Энергия. - 1972. - Вып.7. - С. 138-145.

39. Болдин Р.В. Исследование причин изменения характеристик герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов при длительной эксплуатации / Р.В. Болдин, А.Д. Акбулатова, Ф.Ф. Карпова // Сборник работ по ХИТ. Л.: Энергия. - 1975. - Вып.10. - С. 177-184.

40. Папазов Е.И. Процессы, происходящие при хранении пористого кадмиевого электрода в заряженном состоянии. / Е.И. Папазов, В.А. Никольский, Г.П. Андреев, Н.Т. Кривопляс // Сборник работ по ХИТ. Л.: Энергия. - 1974. - Вып.9. - С. 145-151.

41. Позин Ю.Н. О хранении металлокерамических окисно-никелевых электродов / Ю.Н. Позин, Ю.С. Голуб // Сборник работ по ХИТ. Л.: Энергия. - 1972. - Вып.7. - С. 123-125.

42. Кудрявцев Ю.Д. Особенности поведения пористого никеля при электролизе переменным током / Ю.Д. Кудрявцев, Л.Н. Фесенко // Электрохимия. 1976. - Вып. 3. - т. XII. - С. 344-349.

43. Кудрявцев Ю.Д. О чередовании импульсов в пористом электроде при электролизе с выделением газа. / Ю.Д. Кудрявцев, Л.Н. Фесенко // Электрохимия. 1975. - Вып. 9. - т. 2. - С. 1417-1418.

44. Кудрявцев Ю.Д. Поведение никеля при электролизе переменным током в растворе щелочей. / Ю.Д. Кудрявцев, Ф.И. Кукоз, Ю.О. Макогон, Л.Н. Фесенко // Электрохимия. 1971. - Вып. 7. - т. XII. -С. 990-994.

45. Кукоз Ф.И. Лабораторный практикум по теоретической электрохимии. / Ф.И. Кукоз, И.Д. Кудрявцева, Ю.Д. Кудрявцев. -Новочеркасск: НПИ, 1980. 88 с.

46. Черненко В.И. Прогрессивные импульсные и переменнотоковые режимы электролиза / В.И. Черненко, К.И. Литов-ченко, И.И. Папанова. Киев: Наукова думка, 1988. - 176 с.

47. Варыпаев В. Н. Химические источники тока / В.Н. Варыпаев, М.А. Дасоян, В.А. Никольский. М.: Высшая школа, 1990.-240 с.

48. Галушкин Н. Е. Распределение тока по глубине пористого оксидно-никелевого электрода / Н.Е. Галушкин, Ю.Д. Кудрявцев // Электрохимия. 1997. - Вып. 5. - т. 33. - С. 605-606.

49. Кукоз Ф. И. Распределение количества прошедшего электричества в пористом электроде при поляризации переменным током / Ф.И. Кукоз, Ю.Д. Кудрявцев, Н.Е. Галушкин // Электрохимия. -1989. Вып. 7. - т. 25. - С. 887-893.

50. Галушкин Н. Е. Исследование глубины проникновения электрохимического процесса в пористых электродах / Н.Е. Галушкин, Ю.Д. Кудрявцев // Электрохимия. 1994. - Вып. 3. - т. 30. - С. 382-387.

51. Чизмаджев Ю.А. Макрокинетика процессов в пористых средах / Ю.А. Чизмаджев, B.C. Маркин, М.Р. Тарасевич, Ю.Г. Чирков. -М.: Наука, 1971.-263 с.

52. Ксенжек О.С. Электрохимические процессы в системах с пористыми матрицами / О.С. Ксенжек, Е.М. Шембель, Е.А. Калинов-ская, В.А. Шустов. Киев: Высшая школа, 1983. - 312 с.

53. Новикова А.Ф. Применение переменного тока в производстве и эксплуатации химических источников тока: Дисс. . канд. хим. наук. Новочеркасск, 1988. - 176 с.

54. Даниель-Бек B.C. К вопросу о поляризации пористых электродов // Физическая химия, 1948. Вып.6. - т. XXII. - С. 697-710.

55. Мороз В.В. Разработка моделей и исследование стационарного распределения электрохимического процесса по высоте электродов никель-кадмиевого аккумулятора // Сборник работ по ХИТ. -Л.: Энергия. 1976. - Вып.12. - С. 31-40.

56. Багоцкий B.C. Основы электрохимии. М.: Химия, 1988. —400 с.

57. Кошолкин В.Н. Распределение тока в аккумуляторах. Влияние неравномерного распределения тока на некоторые характеристики аккумулятора. / В.Н. Кошолкин, О.С. Ксенжек // Исследование в области ХИТ. JI.: Энергия. - 1971г. - Вып. 2. — С. 43-57.

58. Кукоз Ф. И. Равновесие и энергетика электрохимических систем. Потенциалы в электрохимии: Учебное пособие. Новочеркасск: НПИ, 1993.- 134 с.

59. Барсуков В.В. К постановке задачи оптимизации толщины металлокерамических электродов химических источников тока / В.В. Барсуков, JI.H. Сагоян // Сборник работ по ХИТ. JI.: Энергия. -1974.-Вып. 19.-С. 81-86.

60. Барсуков В.В. Взаимосвязь структурных характеристик металлокерамического окисно-никелевого электрода / В.В. Барсуков, И.И. Милютин, П.А. Антоненко, JI.H. Сагоян // Сборник работ по ХИТ. -Л.: Энергия. 1974. - Вып. 9. - С. 86-90.

61. Пат. 2962884 Япония, МПК6 Н 02 J 7/10. Зарядное устройство / Тоя Сёити (Япония); Санъё дэнки К.К. (Япония). -№3191777; Заявлено 31.07.91; Опубл. 12.10.99; Приоритет 31.07.91, №91 191777 (Япония) // Изобретения стран мира, вып. 107. 2000. -№21.-С. 28.

62. Пат. 2918173 Япония, МПК6 Н 02 J 7/10. Устройство для контроля окончания заряда аккумуляторного блока / Накамури Кацудзи

63. Япония); Мацусита дэнко К.К., (Япония). № 2233969; Заявлено 03.09.90; Опубл. 12.07.99; Приоритет № 90 233969 (Япония) // Изобретения стран мира, вып. 107. - 2000. - № 15. - С. 29.

64. Заявка 2004251879 (США), МПК7 Н 02 J 7/00. Battery charging system / Joseph Patino (США); Motorola Inc. (США). -№20030459271; Заяв. 11.06.03; Опубл. 16.12.04; Приоритет 11.06.03; № 20030459271 (США). 8 е.: ил.

65. Суханов Е.В. АСК3105 — цифровой запоминающий осциллограф на базе ПК // Радиодело. 2005. - №2. - С. 6-10.

66. Пат. 6020722 США, МПК6 Н 02 J 7/00. Способ быстрого заряда никель-кадмиевых и никель-гидридных батарей с температурной компенсацией и ограничением напряжения / Joseph F. Freiman (США);

67. Compag Computer Corporation, Inc. (СШЛ). № 885277; Заявлено 30.06.97; Опубл. 01.02.00; Приоритет 30.06.97, № 97 885277 (США) // Изобретения стран мира, вып. 107. - 2001. - № 3. - С. 42.

68. Филатов В.Н. Разработка способа ускоренного заряда аккумуляторов асимметричным током. // Химические и физические источники тока. М.: Информэлектро, 1980. Вып.З. - С. 13-15.

69. Сметанкин Г.П. Зарядное устройство для электровозов / Г.П. Сметанкин, В.Г. Сушко, А.С. Бурдюгов // II Международная научно-техническая конференция (4-6 июня 1997г.). Тезисы докладов. -Новочеркасск, 1997. С. 103-104.

70. Сметанкин Г.П. Устройство для заряда аккумуляторных батарей / Г.П. Сметанкин, В.Г. Сушко, А.С. Бурдюгов// III Международная научно-техническая конференция (27-29 июня 2000г.). Тезисы докладов. Новочеркасск, 2000. - С. 210.

71. Многофункциональные платы ввода-вывода Advantech / Краткий каталог продукции Прософт 2004/2005 (10.0). М., 2004. -С. 43-47.

72. Многофункциональные платы сбора и обработки сигналов ADDI-DATA / Там же. С. 63-65.

73. Платы цифрового и аналогового ввода-вывода Octagon Systems / Там же. С. 172.

74. Устройства цифровой обработки сигналов Sygnatec / Там же. С. 236.

75. Заявка 2002112977 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/00. Устройство для заряда аккумуляторной батареи / В.П. Бабушкин (Российская федерация). №2002112977/09; Заявлено 13.05.02; Опубл. 27.11.03 // Изобретения. Полезные модели. - 2003. - №33. - С. 273.

76. Марченко Г.П. Исследование возможности быстрого заряда щелочных аккумуляторов. Сообщение 2 / Г.П. Марченко, П.А. Антоненко, JI.H. Сагоян // Вопросы химии и химической технологии, М, 1980. Вып.59. - С. 67-69.

77. Заявка 2003116121 Российская федерация, МПК7 Н 02 J 7/00. Зарядное устройство аккумуляторных батарей / В.М. Коломиец (Российская федерация). №2003116121/09; Заявлено 30.05.03; Опубл. 10.01.05 // Изобретения. Полезные модели. - 2005. - №1. - С. 537.

78. Ахназарова C.JI. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. / C.JI. Ахназарова, В.В. Кафаров. М.: Высшая школа, 1978.-319 с.

79. А.с. 1705953 СССР, МПК5 Н 02 J 7/10 Устройство для заряда аккумуляторной батареи / Н.И. Олейник, А.В. Гаев, В.В. Курский, В.О. Эльман (СССР). № 4678024; Заявлено 11.04.89; Опубл. 15.01.92 // Открытия. Изобретения .- 1989.- №2.-С. 135.

80. Калинская Е.А. Влияние повышенной температуры на поведение окисно-никелевых электродов / Е.А. Калинская, Н.Ю. Уфлянд, С.А. Розенцвейг// Сборник работ по ХИТ. Л.: Энергия, 1972. -Вып.7. - С. 107-112.

81. Даниленко И.Ф. Оценка параметров замещения никель-кадмиевых аккумуляторов по их импедансу / И.Ф. Даниленко, И. Индра, И. Лерга, М. Мусилова, Л.Б. Райхельсон // Сборник работ по ХИТ. Л.: НПО Источник, 1991. - С.80-84.

82. Исследование процессов нестационарного электролиза: Отчет НИР № 76077146 / Новочеркасский политехнический институт; Руководитель Ю.Д. Кудрявцев. Новочеркасск, 1981. - 100 с.

83. Марченко Г.П. Исследование и разработка ускоренного режима заряда никель-кадмиевых аккумуляторов./ Г.П. Марченко, В.Н. Пилипчук // Украинская научно-техническая конференция молодых ученых Тезисы докладов. Харьков, 1981. - С. 77-78.

84. А.с. 1599937 СССР, МПК5 Н 02 J 7/10 Система заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током / В.В. Пугачев, Н.И. Олейник (СССР). №4352500; Заявлено 30.12.87; Опубл. 15.10.90 // Открытия. Изобретения. - 1987. - №38. - С. 52.

85. Фурсов А. Д. Разработка зарядных устройств с тиристорами для тяговых аккумуляторных батарей // Сборник работ по ХИТ. Д.: Энергия, 1971. - Вып.6. - С. 208-217.

86. Калугин Ю.П. Транзисторный импульсный стабилизатор тока. // Сборник работ по ХИТ. Д.: Энергия, 1971. - Вып.6. - С. 229232.

87. Зорохович А.Е. Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей / А.Е. Зорохович, В.П. Вельский, Ф.И. Эйгель // Сборник работ по ХИТ. Д.: Энергия, 1975. - С. 31-40.

88. А.с. 1534634 СССР, МПК5 Н 02 J 7/10. Система заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током / В.В. Пугачев, Н.И. Олейник (СССР). №4403208; Заявлено 04.04.88; Опубл. 07.01.90 // Открытия. Изобретения. - 1990. - №1. - С. 55.

89. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1991. 65 с.

90. Методические рекомендации / Министерство экономики РФ № ВК 477: Введ: 21.06.99. М.: Экономика, 2000. - 51 с.

91. Инструкция по определению экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в электротехнической промышленности / Министерство электротехнической промышленности СССР. М., 1979. - 73 с.

92. А.с. 1035687 СССР, МПК5 Н 01 М 10/44. Способ форсированного заряда никель-кадмиевого аккумулятора / Ю.Д. Кудрявцев; Ф.И. Кукоз; В.М. Купаев, В.М. Караваев, В.Г. Сушко, А.А. Быстров,

93. B.А. Волынский, В.Н. Калининская (СССР); Новочеркасский политехнический институт (СССР). №3410182; Заявлено 19.03.82; Опубл. 15.08.83 // Открытия. Изобретения. - 1983. - №30. - С. 48.

94. Сушко В.Г. Система управления для заряда асимметричным током аккумуляторных батарей шахтных электровозов / В.Г. Сушко, Г.П. Сметанкин, Э.М. Соколов // Электровозостроение, т. 34. 1994.1. C. 101-104.

95. Сорин JI.H. Устройство подзаряда аккумуляторных батарей для электропоездов./ JI.H. Сорин, В.Г. Сушко, Г.П. Сметанкин, А.С. Бурдюгов//Электровозостроение, т. 41. 1999. - С. 318-321.

96. Фрумкин А. Н. О распределении коррозионного процесса по длине трубки / Физическая химия, 1949. т. 22. - вып. 12. - С. 1477-1482.

97. Кукоз Ф.И. Статистическая оценка способа ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторов / Ф.И. Кукоз, Г.П. Сметанкин, В.Г. Кобак, А.С. Бурдюгов // Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Электромеханика. Новочеркасск: НПИ, 2001. - т. 4-5. - С. 100-103.

98. А.с. 1450041 СССР, МПК4 Н 01 М 10/44. Способ автоматического разряда и заряда аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления / Г. А. Черномордик, А .Я. Гофман, П.В. Лаппо,

99. A.А. Фридман (СССР); №4176590; Заявлено 08.01.87; Опубл. 07.01.89 // Открытия. Изобретения. - 1989.- №1. - С. 225.

100. Заявка 92011368 Российская федерация, МПК6 Н 02 J 7/10. Устройство для заряда аккумулятора асимметричным током /

101. B.И. Фомин (Российская федерация); заявитель Производственное объединение «Нижегородский машиностроительный завод» (Российская федерация). №92011368/07; Заявлено 11.12.92; Опубл. 20.02.95 // Изобретения. - 1995. - №5. - С. 105.

102. Пат. 2983582 Япония, МПК6 Н 02 J 7/04. Система заряда аккумуляторных батарей / Ямамото Масахиро, Абэ Масухидэ (Япония);

103. Хонда Гикэн корё К.К. (Япония). № 2163882; Заявлено 21.06.90; Опубл. 29.11.99; Приоритет № 90 163882 (Япония) // Изобретения стран мира, вып. 107. - 2000. - № 23. - С. 33.

104. Пат. 10301823 (ФРГ), МПК7 G 01 R 31/36. Battery available charge determination method. / Eberhard Schoch (ФРГ); Robert Bosch Gmbh (ФРГ). № 20031001823; Заяв. 20.01.03; Опубл. 29.07.04; Приоритет 20.01.03; № 103 01 823.9 (ФРГ). - 37 е.: ил.

105. Марченко Г.П. Исследование, моделирование и оптимизация процесса заряда ХИТ. М.: Деп. ВИНИТИ № 575-82, 1982.

106. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 480 с.

107. Аккумуляторы и батареи аккумуляторные щелочные никель-кадмиевые и никель-железные / Техническое описание и инструкция по эксплуатации 0.358.011 ТО. М.: Внешторгиздат, 1992. -32 с.

108. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Гос. издат. физ.-мат. литературы, 1962. — 564 с.

109. Румшиский JT.3. Математическая обработка результатов эксперимента. -М: Наука, 1971. 192 с.

110. Галушкин Н. Е. Моделирование работы химических источников тока. Монография. Шахты: ДГАС, 1998. - 224 с.

111. Галушкин Н. Е. Моделирование процессов распределения в пористом электроде при поляризации асимметричным переменным током: Дисс. . канд. тех. наук. Новочеркасск, 1989. - 184 с.

112. Купаев В.М. Исследование распределения тока на физических моделях пористого электрода / В.М. Купаев, В.Г. Сушко, JT.H. Фесенко, В.И. Заглубоцкий // Химические источники тока: Межвузовский сборник. Новочеркасск: НПИ, 1981. - С. 115-122.

113. Заявка 2003018757 (Япония), МПК7 Н 02 J 7/00. Contactless battery charge device / Kojima Hideki (Япония); Toko Inc. (Япония).20010198747; Заяв. 29.06.01; Опубл. 17.01.03; Приоритет 29.06.01; № 20010198747 (Япония). 4 е.: ил.