Г.К. Клименко, А.А. Ляпин, М.К. Марахтанов
2
каждого аккумулятора также будет определяться его собственным
тепловыделением и теплообменом с другими элементами батареи.
Целью работы стало исследование тепловых процессов при заря-
де и разряде элемента батареи для прогнозирования его температур-
ного состояния. Для этого необходимо было определить количество
теплоты, отдаваемой элементом в окружающее пространство, темпе-
ратурный уровень и электрические характеристики элемента в рабо-
чем процессе.
Объектом исследования стал литий-ионный аккумулятор
ЛИКГП-150 емкостью
С
= 150 А
ч. Размеры корпуса аккумулятора
190
130
61,5 мм, масса 4,5 кг [2].
В целях исследования характеристик аккумулятора создан стенд
с зарядным и нагрузочным устройствами для реализации рабочего
цикла, а также калориметр для контроля тепловых процессов. В каче-
стве зарядного устройства использовался трехфазный нерегулируе-
мый выпрямитель ВУ-600 и последовательно соединенные с ним
балластные реостаты типа РБ-301. Нагрузочное устройство содержа-
ло три указанных балластных реостата, соединенные между собой
параллельно и подключенные к элементу. Такая система позволяет
проводить заряд аккумулятора токами в диапазоне 20…75 А и разряд
токами 30…150 А. Напряжения уровня 5 В в ходе экспериментов из-
мерялись приборами с ценой деления 0,01 В.
Калориметр выполнен в виде теплоизолированной емкости, в ко-
торую помещен аккумулятор с токоподводами, пропущенными через
теплоизолированную крышку. Пространство между внутренними
стенками калориметра и аккумулятора заполнено водой объемом
около 1 л. Масса воды определялась взвешиванием с точностью до
0,1 г. Емкость для воды в калориметре выполнена из пластикового
пакета с отражающим покрытием (масса пакета 3 г), а корпус кало-
риметра — из пенополистирола. В пространстве между стенками ка-
лориметра и аккумулятором на разной высоте размещены три ртут-
ных термометра с ценой деления 0,1
С, сделано это для усреднения
температуры воды в калориметре. В узком диапазоне измеряемых
температур 20…50 °С и напряжений 2…5 В используемые приборы
обеспечивают приемлемую точность измерений.
Для измерения теплового потока, отводимого от аккумулятора в
окружающую среду, аккумулятор помещен в калориметр, заполнен-
ный водой, воспринимающей выделяющуюся в процессе теплоту.
Уравнение баланса энергии представим в виде
а
в
к
,
Q Q Q
где
Q
а
— теплота, отдаваемая аккумулятором, Дж;
Q
в
— теплота,
воспринимаемая водой в калориметре;
Q
к
— теплота, воспринимае-
мая стенками калориметра.
