Методы и устройства экспресс-контроля никель-кадмиевых аккумуляторов для систем управления их производством и эксплуатацией тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Онышко Дмитрий Анатольевич

• Онышко Дмитрий Анатольевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Онышко Дмитрий Анатольевич

Список сокращений

Введение

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ УСТРОЙСТВ И МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ АККУМУЛЯТОРОВ ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВОМ И ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ

1.1 Особенности и области применения устройств контроля параметров никель-кадмиевых аккумуляторов (НКА)

1.2 Общая схема системы управления и контроля при эксплуатации аккумуляторов

1.3 Контроль параметров и составляющих аккумуляторов при их производстве для автономных систем электроснабжения

1.4 Общая схема системы контроля и управления при производстве аккумуляторов

1.5 Методы определения основных параметров никель-кадмиевой аккумуляторной батареи

1.6 Классификация и анализ устройств контроля параметров аккумуляторных батарей

1.7 Классификация методов определения компонентного состава электродов аккумуляторов

1.8 Требования к устройствам контроля и меры повышения производительности аккумуляторов

1.9 Выводы по главе

2 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ АККУМУЛЯТОРОВ В СИСТЕМАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1 Исследование принципов контроля электрических параметров аккумуляторов при эксплуатации

2.1.1 Анализ способов электрического воздействия на аккумулятор для получения информационного сигнала о его состоянии

2.1.2 Комплексная адаптивная модель редукции измерений и оценки параметров аккумуляторов

2.1.3 Модель понижения размерности графиков тока отклика НКА

2.1.4 Регрессионная модель пониженной размерности определения остаточной емкости НКА

2.1.5 Модель контроля активационных параметров аккумуляторов

2.1.6 Исследование активационного процесса при разряде НКА

2.2 Классификация и уточнение схем замещения и модели аккумуляторов для устройств контроля их параметров в режиме разряда

2.3 Разрядные потенциостатические исследования

2.4 Чувствительность и погрешность измерения активационных параметров аккумулятора

2.5 Выводы по главе

3 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ АККУМУЛЯТОРОВ ПРИ ИХ ПРОИЗВОДСТВЕ

3.1 Метод оценки совместимости аккумуляторов батареи для устройства

контроля

3.2 Исследование потенциометрического метода контроля материалов электродов аккумуляторов

3.2.1 Описание метода контроля и модели расчета

3.2.2 Сжатие измеряемых данных на основе рядов ортогональных функций

3.2.3 Применение декомпозиционного метода при контроле материалов

электродов аккумуляторов

3.2.4 Оптимизация параметров импульсов тока задающего воздействия

3.3 Выводы по главе

4 АППАРАТНО-ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ АККУМУЛЯТОРОВ

4.1 Аппаратная реализация устройства контроля параметров аккумуляторов

4.2 Вспомогательный разрядный модуль для исследования функционирования устройства контроля

4.3 Устройство балансировки аккумуляторных батарей при контроле и эксплуатации

4.4 Разрядное потенциостатическое устройство

4.5 Программное обеспечение устройства при контроле материалов электродов аккумулятора

4.6 Алгоритм работы устройства контроля параметров аккумулятора

4.7 Алгоритм контроля и подбора аккумуляторов при формировании батареи

4.8 Технические характеристики устройства экспресс-контроля никель-кадмиевых аккумуляторов для систем управления их производством и эксплуатацией

4.9 Выводы по главе

Заключение

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ А - Копии документов, подтверждающие права на интеллектуальную собственность

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Акты внедрения результатов диссертационной работы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АКБ - аккумуляторная батарея;

ЭВМ - электронно-вычислительная машина;

ОУ - операционный усилитель;

СТ - стабилизатор тока;

ДТ - датчик тока;

НКА - никель-кадмиевый аккумулятор; АК - аккумулятор;

ЭЭС - электроэнергетическая система; ХИТ - химический источник тока; ХПГ - хронопотенциограмма; ХАГ - хроноамперограмма;

УКПА - устройство контроля параметров аккумулятора;

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;

АЦП - аналого-цифровой преобразователь;

ДММ - декомпозиционный метод моделирования;

ЭЭС - электроэнергетическая система;

УОТ - устройство оперативного тока;

БИ - блок индикатора;

БП - блок питания;

БПИ - блок последовательного интерфейса; ВЭ - вспомогательный электрод; МПС - микропроцессорная система; НРЦ - напряжение разомкнутой цепи; ОМК - однокристальный микроконтроллер; ПНТ - преобразователь «напряжение-ток»; ПСИ - потенциостатическое испытание; РЭ - рабочий электрод; БПД - блок памяти данных;

БКТОЗ - блок контроля текущего остаточного заряда; БКИА - блок контроля идентичности аккумуляторов; БКАП - блок контроля активационных параметров; СН - стабилизатор напряжения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и устройства экспресс-контроля никель-кадмиевых аккумуляторов для систем управления их производством и эксплуатацией»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Надежность работы различных технических, технологических, транспортных и энергетических систем с модулями автономного питания в значительной степени зависит от текущего технического состояния и согласованности работы отдельных элементов батарей химических источников тока (ХИТ), обеспечивающих их бесперебойное функционирование. К ним можно отнести системы: оперативного питания цепей управления электростанций и подстанций; автономного питания электровозов и воздушного транспорта; резервного питания цепей управления технологическими линиями и производствами; альтернативной энергетики и т.п.

Благодаря высоким эксплуатационным параметрам (значительной нагрузочной способности; простоте требований к хранению, использованию и транспортировке; большого числа возможных рабочих циклов; низкой стоимости; высокой надежности и безопасности использования) во многих подобных системах в качестве ХИТ используются батареи никель-кадмиевых (НКА) и никель-металлогидридных аккумуляторов. Они составляют около 50 % всего парка аккумуляторов (АК) для технических устройств.

Высокая надежность работы, продление срока службы данных батарей достигается контролем и ограничением разброса параметров отдельных АК батареи в заданных пределах, как непосредственно в оперативном рабочем режиме при функционировании, так и при начальной компоновке АК в батарею при изготовлении. Обеспечивается это использованием специальных устройств оперативного контроля параметров аккумулятора (УКПА).

Для эффективного контроля состояния батареи УКПА должно оценивать наиболее важные параметры - это текущую емкость, активационные и другие параметры батареи непосредственно при ее эксплуатации. Существующие системы оценки (датчики уровня заряженности) позволяют лишь ориентировочно судить о реальной емкости и параметрах, либо требует для этого проведение достаточно сложных действий и извлечение аккумулятора из батареи. В связи с этим, актуальной научно-технической задачей является за-

дача разработки методов и алгоритмов оперативной, достаточно точной экспресс оценки емкости и параметров батарей во время эксплуатации, а также комплексной оценки совместимости элементов аккумуляторов в целом.

В системах со стартерным режимом работы (например, инверторы напряжения, двигатели и др.) важными параметрами являются активацион-ные сопротивление и емкость. Эти параметры определяют длительность переходных процессов при реализации стартерного режима, а также время восстановления АК после его завершения. Анализ доступных источников информации свидетельствует о недостаточной проработке вопросов оперативного автоматического контроля указанных параметров.

Проблема согласования параметров АК тесно связана с контролем качества металлических материалов электродов, используемых при их компоновке и изготовлении. Подобный контроль реализуется УКПА и при этом важны скорость, достаточная точность и простота алгоритма и методов контроля, не требующих проведения трудоемких операций. Существующие устройства не отвечают всем перечисленным требованиям в полной мере, в связи с этим проблема разработки подобных устройств по-прежнему весьма актуальна.

Реализация указанных устройств и разработка алгоритмов их функционирования не возможна без разработки и использования уточненных математических моделей, как самих АК, так и процесса обработки данных, позволяющих быстро и точно проводить идентификацию параметров по минимальному набору измеряемых величин и реализуемых воздействий. Данные модели должны адаптивно настраиваться в процессе контроля конкретных батарей.

Актуальность работы подтверждается соответствием ее приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика» и перечню критических технологий (утвержденным указом Президента РФ № 899 от 7.07.11 г.). Работа выполнялась в рамках научного направления Южно-Российского госу-

дарственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова «Теория и методы построения устройств и систем управления, контроля и диагностики» (утверждено решением ученого совета университета от 28.09.2011г.); темы президиума ЮНЦ РАН «Моделирование и идентификация процессов в сложных электроэнергетических, электромагнитных системах и технологическом оборудовании», 2011-2012 годы (государственная регистрация №012001153665); гранта РФФИ № 15-08-08352 «Новые физико-математические принципы и технологии зондирования для интеллектуальных средств контроля и диагностики в автономных, резервных и альтернативных системах электроснабжения» и проектной части государственного задания проекта № 1.2690.2014/K «Методы решения обратных задач диагностики сложных систем (в технике и медицине) на основе натурно-модельного эксперимента».

Степень разработанности темы диссертации. В настоящее время основные теоретические положения по ХИТ достаточно полно изложены в научных работах К.В. Безручко, А.С. Бурдюгова, Н.Е. Галушкина, Ю.Я. Герасименко, Г.П. Сметанкина, В.В. Корохова, Ф.И. Кукоза, С.С. Матекина, А.В. Чернышова, G. Klein, K. Beccu D. Noreus, D. Simonsson, A. Shepherd и др. [1-6].

Большой вклад в развитие направления совершенствования аккумуляторных батарей и систем контроля их параметров внесли ведущие научно-исследовательские институты, университеты и предприятия: ОАО «Завод автономных источников тока» (ОАО «Завод АИТ») г. Саратов, Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт», «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», ЗАО "Укр Бат" г. Луганск, Ленинградский аккумуляторный завод "ЭЛЕКТРОТЯГА", Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения (ОАО "ВЭлНИИ") г. Новочеркасск, Aachen University (North Rhine-

Westphalia, Germany), Shenzhen Kingbolai Industrial Ltd. (Shenzhen, Guangdong, China) и др.

Создание высокоэффективных систем электрооборудования с аккумуляторными источниками питания и разработка рациональной технологии их контроля в эксплуатации и при производстве являются актуальными задачами.

Цель диссертационного исследования - разработка принципов функционирования, методов диагностики, алгоритмов работы и структуры устройств контроля основных параметров никель-кадмиевых и никель-металлогидридных АК при изготовлении и эксплуатации в составе систем управления для решения задачи повышения надежности работы и продления срока службы батарей на их основе.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были решены следующие основные задачи:

1. Анализ существующих устройств и методов контроля параметров аккумуляторов (УКПА) в оперативном режиме эксплуатации и при изготовлении.

2. Разработка структуры, методов и формулировка принципов функционирования УКПА при производстве и эксплуатации.

3. Выбор и адаптация методов математической редукции результатов измерения к задачам контроля параметров НКА.

4. Исследование и реализация адаптивной модели и метода контроля ак-тивационных параметров НКА для устройств контроля.

5. Аппаратная и программная реализация выбранных методологических и алгоритмических решений.

6. Исследование точности работы устройств контроля параметров и составляющих аккумуляторов.

Научная новизна полученных результатов:

1. Разработан активный импульсно-релаксационный принцип функционирования устройства контроля параметров аккумуляторов, позво-

ливший объединить в едином устройстве три типа контроля: эксплуатационных параметров, технологических параметров, важных при компоновке батарей, и параметров, важных при производстве электродов, и тем самым уменьшить чрезмерное технологическое разнообразие и реализовать унификацию средств контроля.

2. Предложен уточненный метод контроля параметров НКА на основе серии последовательных потенциостатических испытаний и алгоритма специальной адаптивной обработки измерений, позволивший реализовать надежный контроль НКА без отключения из батареи в буферном режиме за время не более 150 секунд и осуществить принципиальную возможность контроля важных параметров батареи.

3. Предложена комплексная адаптивная модель и метод контроля для УКПА, отличающиеся применением модулей идентификации активаци-онных параметров и редукции измерений с понижением размерности графиков отклика, позволившие реализовать надежный контроль активационных и других параметров НКА, важных в переходных режимах и при комплектовании батареи.

4. Разработан метод оценки степени согласованности аккумуляторов в батарее по анализу выборок сигналов отклика на серию последовательных потенциостатических испытаний, отличающийся принципом использования методов кластерного анализа при обработке, позволившим учесть особенности функционирования аккумуляторов в различных режимах и при различных уровнях заряженности, тем самым улучшить качество компоновки батарей с точки зрения повышения номинальной емкости.

5. Предложен метод оценки качества составляющих электродов НКА на основе активного импульсно-релаксационного принципа и хронопо-тенциометрии, отличающийся оптимизацией последовательностей токовых воздействий и позволяющий технологически упростить контроль без потери точности определения количества примесей в электродах.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке и формулировании принципа функционирования устройств контроля, реализующих активный импульсно-релаксационный подход, а также в разработке и исследовании моделей, методов, используемых при контроле основных параметров АК в эксплуатации и при производстве.

Практическая значимость заключается в аппаратно-программной реализации разработанных методов экспресс-контроля никель-кадмиевых АК для систем управления производством и эксплуатацией. Представленные алгоритмы и технические решения позволяют оценить текущее техническое состояние аккумуляторов в батарее, качество изготовления электродов, проводить более эффективную комплектацию батарей из отдельных АК и, как следствие, повысить надежность функционирования АК батарей в системах бесперебойного электропитания и других ответственных применениях.

Результаты диссертационной работы реализованы в аппаратно-программном комплексе УКПА в виде макетного образца. Применение созданных моделей и способов позволило обеспечить требуемую точность контроля (погрешность не более 7 %), расширить диапазон возможных применений, в том числе для комплектования батарей и для оценки динамических режимов работы.

Методология и методы диссертационного исследования. В работе использовались методы математического моделирования, в частности, регрессионные, компонентные и аналитические модели, методы теории распознавания образов и кластерного анализа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Активный импульсно-релаксационный принцип функционирования устройств контроля параметров и составляющих НКА, позволяющий унифицировать в одном устройстве три типа контроля: контроль при эксплуатации, комплектовании и производстве аккумуляторных батарей.

2. Метод контроля параметров на основе серии последовательных потен-циостатических испытаний, давший возможность реализовать контроль АК

без отключения их из батареи, в буферном режиме и расширить набор контролируемых параметров.

3. Комплексная адаптивная модель и метод контроля, обеспечившие реализацию устойчивого контроля и определение активационных и иных параметров на основе реализации пространства моделирования пониженной размерности, использования квадратичной регрессионной модели и уточненных комбинированных моделей аккумуляторов для статических и динамических режимов.

4. Метод оценки степени согласованности НКА в батарее, учитывающий функционирование АК в различных режимах и использующий обобщенные параметры для сопоставления и кластеризации.

5. Метод контроля качества составляющих электродов аккумуляторов на основе активного импульсно-релаксационного подхода и хронопотенциомет-рии, позволивший оптимизировать токовые воздействия для повышения точности оценки примесей в материале электродов и упростить процесс контроля без потери точности.

6. Структура и алгоритмы функционирования устройств контроля параметров и составляющих аккумуляторов.

Степень достоверности результатов диссертационного исследования. Экспериментальные данные контролировались с использованием автоматизированного устройства регистрации данных, обеспечивающего разрешающую способность измерения напряжения в 5 мкВ и прошедшего поверку в соответствии с установленным порядком. Исследованию подвергалась совокупность аккумуляторов различной емкости, реализованных в виде батарей, прошедших ОТК и не выработавших свой срок службы. Достоверность полученных в работе результатов определялась также применением независимых методов исследования, корректным использованием математического аппарата моделирования и обработки.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы реализованы в аппаратно-программном комплексе УКПА в виде макет-

ных образцов. Указанные устройства и разработанные методики прошли апробацию на ОАО НПО «Элан-Гамма» и ООО «МИП «Гелиос», а также в учебном процессе ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», г. Новочеркасск.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее результаты обсуждались и получили положительные отзывы на: X,XI, XII Международных семинарах "Физико-математическое моделирование систем" (ВГТУ г. Воронеж, 2013-2014 г.); Международной конференции «Физическая мезомеханика многоуровневых систем - 2014. Моделирование, эксперимент, приложение» Сибирское отделение РАН г. Томск 3-5 сентября 2014; VII Международной научно-практической конференции "Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах" (г. Новочеркасск, 2006 г.); Первой Международной конференции «Автоматизация управления и интеллектуальные системы и среды» (ИИПРУ РАН, КБНЦ РАН г. Терскол, 2010 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Современные наукоёмкие инновационные технологии» (Самарский научный центр РАН г. Самара, 2009 г.); Международной научно-практической конференции «Фундаментальная наука и технологии-перспективные разработки» (North Charleston, USA, 2013); VII Международной научно-практической конференции «Наука в современном информационном обществе» (North Charleston, USA, 2015).

Личный вклад автора состоит в подготовке плана и задачи исследования, обосновании адекватной модели НКА и проведении научных экспериментов на основе выбранной модели. Исследование опирается на фактический материал, собранный и обработанный лично автором, включая результаты расчётов по предложенным методикам. Фактический материал получен на базе экспериментальной установки, разработанной при непосредственном участии автора. Автор принял активное участие в апробации результатов исследования и подготовке публикаций. Все выносимые на защиту положения, рекомендации и выводы разработаны автором лично.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликована 21 научная работа, в том числе: 5 статей в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ; 1 патент на изобретение; 1 патент на полезную модель; 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ; 13 публикаций по результатам международных и всероссийских научно-практических конференций.

Структура диссертации. Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение, библиографический список из 118 наименований и приложения. Общий объем, включая приложения, составляет 188 страниц машинописного текста и содержит 87 иллюстраций.

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ УСТРОЙСТВ И

МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ АККУМУЛЯТОРОВ ДЛЯ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВОМ И

ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ

1.1 Особенности и области применения устройств контроля параметров никель-кадмиевых аккумуляторов (НКА)

Изобретателем НКА является ученый из Швеции Вальдмар Юнгер ^аМтаг Jungner), ему удалось в 1899 году создать первый в мире АК. Однако их производство было весьма дорогим, это обусловлено в первую очередь дороговизной применяемых материалов и сложной технологией производства. В середине XX века начали использовать активные материалы внутри пористого никелевого электрода, последующая модернизация позволила добиться рекомбинации внутренних газов, выделяющихся во время заряда, внутри аккумулятора, это и обеспечило появление современного герметичного НКА.

Несмотря на появление АК новых химических систем, НКА остаются предпочтительными для использования в различных энергосистемах и оборудованиях. Они составляют около 50 % от всего парка аккумуляторов для технических систем. Это объясняется тем, что в новых по электрохимической системе АК имеются недостатки, которые не позволяют их использовать в энергоемких системах в экстремальных условиях.

Отличительными преимуществами НКА по сравнению с аккумуляторами других химических систем являются (см. рисунок 1.1) [7-9]:

- большое число полных циклов заряда/разряда (более 1000);

- простые требования к хранению и транспортировке;

- ускоренный и стандартный метод заряда;

- значительная нагрузочная способность при различных условиях применения, включая низкие температуры;

- восстановление параметров длительного хранения;

- относительно низкая стоимость;

- уверенная работа в условиях незначительного отклонения от требований по эксплуатации;

- широкий ряд типоразмеров.

Рисунок 1.1 - Преимущества использования НКА

Использование аккумуляторов новых химических структур сначала привело к значительному снижению применений НКА, однако выявление недостатков при эксплуатации новых аккумуляторов, обусловило рост интереса к НКА. Как показала практика, они являются более надежными и безопасными по сравнению с другими типами источников тока, что делает их привлекательными для применения в различных электроинструментах, аварийных системах, системах связи и других приложениях, работающих в экстремальных условиях. Эта причина стала определяющей для рынка промышленных НКА большой емкости и устройств контроля их параметров, используемых в тепловозах, вагонах, в нефтегазовой отрасли, в системах бесперебойного питания и в других ответственных применениях (см. рисунок 1.2).

Телекоммуникации

■ Источники бесперебойного питания

- Базовые станции сотовой сеят 11роволтые .телефонные станции

-Системы автппомЕапгп ^лектроспабжения вагонов е [Юезлаг.

- источник электроэнергии для запуска двигателей, питание ценен управления

Нефтегазовая отрасль

- Источники бесперебойного питания

- Информационные системы

- Системы ей гнал икании: аварийного освещения и плехтроснабженкя

Э л е ктро Э11 ер гет и ка

Системы бесиеребойаого иятання Накопители энергии - Объекты солнечной и

роллер: НКИ

-Системы СИПШПИЗащтн; аварий н(и о и эн ек гроснаСженля Освещения

Устройство экспресс-ко нтроля параметров НКА

Производство НКА

- Входной контроль параметров активного материала электродов Выходной контроль аккумуляторов к'омллехтояаниё батарей

Промышленные предприятия

Системы бесперебойного щтажня

Информационные системы -Системы сигнализации; аварийного и электроснабяген ня

ОСКеШСНИЯ

Рисунок 1.2- Области применения устройств контроля параметров НКА

При эксплуатации энергозависимых объектов важнейшими вопросами являются обеспечение электробезопасности и надежности работы этих объектов [10,11]. Безопасность эксплуатации электрооборудования и надежность обеспечения электрической энергией является основным требованием, предъявляемым к электротехническим установкам всех отраслей промышленности. Условие безопасной эксплуатации, а также надежность работы тесно связаны с контролем состояния параметров аккумуляторов в составе энергосистем. Под этими параметрами понимают: номинальную емкость, остаточную емкость, напряжение, омическое сопротивление, активационное сопротивление и активационную емкость.

Обеспечение заданных параметров достигается контролем параметров АК с помощью УКПА при эксплуатации и в производстве (см. рисунок 1.3). Важным является также обеспечение контроля параметров при комплектовании батарей, при работе в буферном режиме, при контроле процесса формирования начальной емкости и при балансировке аккумуляторов.

Рисунок 1.3 - Контроль параметров АК при эксплуатации и в производстве

Близость эксплуатационных параметров АК достигается контролем качества отдельных составляющих АК при их изготовлении (см. рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Контроль параметров АК в производстве

В настоящее время НКА имеют максимальную надежность и срок работы [11]. Такие аккумуляторы устойчивы к вибрации, ударам, большим нагрузочным токам и кратковременным коротким замыканиям. При использовании НКА отсутствуют вредные испарения и их техническое обслуживание сведено к минимуму в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов. НКА устойчивы к множеству факторов, которые снижают работоспособность аккумуляторов других электрохимических систем. Однако тяжелые условия эксплуатации АКБ, как следствие, приводят к повышению вероятности их отказов и выходу из строя, что требует глубокого анализа причин их возникновения и разработки эффективных технологий оперативного контроля параметров и методов повышения эксплуатационной надежности НКА.

Положительный электрод НКА выполняется из никеля, а отрицательный - из кадмия. Аккумулятор заполняется электролитом, представляющим собой гидроксид калия. Номинальное напряжение НКА составляет 1,2В. Существенным недостатком НКА является "эффект памяти", при котором снижается способность аккумулятора накапливать энергию. Такой эффект возникает при определенном количестве циклов заряда НКА с большим остаточным зарядом, при этом происходит появление кристаллов кадмия внутри ячеек, которые действуют вследствие меньшей суммарной площади по сравнению с меньшими кристаллами существенно хуже, что обусловливает ускоренное снижение потенциала аккумулятора. Поэтому при эксплуатации очень важно контролировать текущий заряд аккумулятора специальными экспресс-методами, реализованными в УКПА.

В НКА активная масса никелевого электрода в заряженном состоянии представлена гидратом окиси никеля №ООН, к которому добавляется графит и окись бария. Графит обеспечивает необходимый уровень электропроводности активной массы, а окись бария — увеличивает время работы электрода. Активная масса кадмиевого электрода НКА содержит смесь порошка кадмия и железа. Аккумулятор заполняется электролитом - раствором едкого калия

(20 %) с примесью моногидрата лития (20—30 г/л), которая увеличивает срок эксплуатации НКА.

Электроды аккумулятора представляют собой стальные никелированные рамки (рисунок 1.5). В пазы рамок впрессованы наполненные активной массой ламели, представляющие собой никелированную жесть с большим числом маленьких отверстий для прохода электролита к активной массе. При этом между двумя положительными пластинами располагается одна отрицательная. Для исключения короткого замыкания между пластинами устанавливают сепараторы, представляющие собой эбонитовые стержни или полихлорвиниловые сетки. Все пластины помещаются в особый корпус.

Вывод блока положительных пластин Блок отрицательных мшродов

Рисунок 1.5 - Конструкция НКА

Во многих научных работах, в частности в работах [12-15], показано, что электрохимические процессы, протекающие в щелочных аккумуляторах, являются весьма сложными для анализа и связаны с их техническим состоянием на различных этапах эксплуатации. Поэтому важно считать, что НКА являются достаточно сложными объектами для исследования с большим числом эксплуатационных условий. Разброс основных параметров АК в батарее существенно влияет на обеспечение надежного энергоснабжения потребителя. Причиной такого разброса является сложный технологический процесс производства аккумуляторов. Это приводит к тому, что разрядная

емкость выпускаемых аккумуляторов может отличаться до 30 % от номинальной емкости, за счет значительного разброса их параметров. Таким образом, можно сделать вывод, что АК представляет собой динамический объект, в котором протекают сложные электрохимические и термодинамические процессы и, видимо, поэтому значительная часть известных публикаций в области исследования и оптимизации процессов в аккумуляторных батареях носит, как правило, частный характер [13-15].

1.2 Общая схема системы управления и контроля при эксплуатации аккумуляторов

Задачами системы управления эксплуатацией АК являются контроль параметров, предотвращение нештатных режимов работы, продление эксплуатационного ресурса.

Большинство систем управления оснащены устройством контроля текущей емкости АК. Несмотря на достижения в области методов контроля емкости АК, работы в этом направлении продолжаются.

В сильноточных приложениях важным параметром аккумулятора является его внутреннее сопротивление, определяющее максимальный отдаваемый ток этого аккумулятора. В системах со стартерным режимом работы (например, инверторы напряжения, двигатели и др.) важными параметрами являются активационные сопротивление и емкость. Эти параметры определяют длительность переходного режима, в течение которого может быть реализован стартерный режим, а также время восстановления стационарного режима после завершения стартерного режима. Анализ доступных источников информации свидетельствует о недостаточной проработке вопросов определения указанных параметров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Онышко Дмитрий Анатольевич, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Галушкин Д. Н. Нестационарные процессы деградации в щелочных аккумуляторах, закономерности и технологические рекомендации : дис. ... д-р. техн. наук : 05.17.03 / Галушкин Дмитрий Николаевич. -Новочеркасск, 2009. - 486 с.

2. Галушкина И. А. Аналитическое и эмпирическое моделирование разрядов щелочных аккумуляторов и технологические рекомендации : дис. ... канд. техн. наук : 05.17.03 / Галушкина Инна Александровна. -Новочеркасск, 2011. - 171 с.

3. Чернышов А. В. Никель-кадмиевые аккумуляторы с электродами на основе графитированного волокна : дис. ... канд. техн. наук : 05.17.03 / Чернышов Александр Владимирович. - Новочеркасск, 2006. - 124 с.

4. Бурдюгов А. С. Способы автоматизированного ускоренного заряда герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей : дис. ... канд. техн. наук : 05.17.03 / Бурдюгов Александр Сергеевич. - Новочеркасск, 2005. - 168 с.

5. Матекин С. С. Формирование и восстановление емкости никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей: дис. ... канд. техн. наук : 05.17.03 / Матекин Сергей Семенович. - Новочеркасск, 2007. - 158 с.

6. Герасименко Ю. Я. Оптимальное проектирование свинцово-кислотного аккумулятора с избыточной схемой сборки по критерию максимальной емкости / Ю. Я. Герасименко // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2003. - № 3. - С. 91-93.

7. Ellis, G. B. Sintered Plate Nickel-Cadmium Batteries / Ellis, G. B., Mandel, H., Linden, D. // Journal of the Electrochemical Society. The Electrochemical Society. - 1952. - September.

8. Nickel-Cadmium Battery : application Engineering Handbook / General

Electric. - 1971.

9. NiCd Aircraft Batteries : Operating and Maintenance Manual (OMM) / SAFT. - 2002.

10. Корохов В.В. Система управления преобразователем напряжения химического источника тока / Корохов В.В.,Корохова Е.В., Секунова О.Н.// Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. № 4.- С. 190-197.

11. Коровин Н. В. Химические источники тока. Современное состояние / Н. В. Коровин // Электрохимическая энергетика. - 2003. - Т. З, № 4. - С. 163168.

12. Коровин H. Никель-кадмиевые аккумуляторы / H. Коровин // Электронные компоненты. - 2001. - № 6. - С. 51-54.

13. Борисов Б. А. Никель-кадмиевые ХИТ / Б. А Борисов. - М. : ОАО «НИАИ «Источник». - 2004.

14. Галушкин Д. Н. Экспериментальное исследование процесса теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах типа НКБН-25-УЗ / Д. Н. Галушкин, К. Е. Румянцев; Южно-Российский гос. ун-т. экономики и сервиса. - Деп. в НИИТЭХИМ 09.10.01, № 11-ХП-2001.

15. Solucorp Unveils Pollution Preventing, Self-Remediating Ni-Cd Battery to International Markets // Business Wire. - 2006.

16. Гусев Ю. П. Схемы подключения аккумуляторной батареи к щиту оперативного постоянного тока / Ю. П. Гусев // Энергоэксперт. - 2011. -№ 1. - С. 42-48.

17. Бурдасов Б. К. Комплектные системы оперативного постоянного тока для электрических подстанций / Б. К. Бурдасов, С. А. Нестеров, В. М. Трошкин // Электроника и информационные технологии. - 2011. - № 1.

18. Solar Energy Perspectives: Executive Summary : International Energy Agency. 2011. - Режим доступа : www.iea.org/Textbase/npsum/solar2011 SUM.pdf

19. Алфёров Ж. И. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики / Ж. И. Алфёров, В. М. Андреев, В. Д. Румянцев // Физика и техника полупроводников. - 2004. - Т. 38, Вып. 8. - С. 937-948.

20. Travis Bradford Solar Revolution: The Economic Transformation of the Global Energy Industry / Bradford Travis. - 2006. - 248 с.

21. Greenpeace : официальный сайт. - Режим доступа : // http ://www.greenpeace. org/ international/en/news/features/the-solar-generation/.

22. Шапот М. Б. Особенности эксплуатации вагонных батарей на российских железных дорогах и обоснование выбора электрохимической системы для них / М. Б. Шапот // Электрохимическая энергетика. - 2005. - Т. 5, № 3. - С. 222-227.

23. Система управления и диагностики электровоза ЭП10 / Под ред. С. В. Покровского. — М. : Интекст, 2009. — 356 с.

24. Грищенко А.В., Стрекопытов В.В., Ролле И.А. Устройство и ремонт электровозов и электропоездов / А. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов, И. А. Ролле. - М. : Академия, 2008. - 320 с.

25. ГОСТ 9722-97 Порошок никелевый. Технические условия. - Введ 199801-01. - М. : СтандартИнформ, 2011.

26. ГОСТ 1467-93: Кадмий. Технические условия. - Введ. 1997-01-01. - М. : Изд-во Стандартов, 2001.

27. ГОСТ Р МЭК 60285-2002. Аккумуляторы и батареи щелочные. Аккумуляторы никель-кадмиевые герметичные цилиндрические. - Введ. 2003-07-01. - М. : Изд-во Стандартов, 2003.

28. Диагностика электрохимических аккумуляторов энергоустановок летательных аппаратов / К. В. Безручко [и др.] // Вюник Нащонального техшчного ушверситету «ХП1». - 2009. - № 48. - С. 138 - 143.

29. Методы диагностирования аккумуляторов / К. В. Безручко [и др.] //

Авiацiйно-космiчна техшка i техно-логiя : зб. наук. праць / Нац. аерокосм. ун-та ïm. М.С. Жуковського «ХА1». -Харьков, 2002. - Вип. 31. - С. 221.

30. Давидов А. О. Основные этапы исследований по обеспечению длительного ресурса электрохимических аккумуляторов в энергоустановках ракетно-космических объектов / А. О. Давидов // Авиационно-космическая. - 2012. - № 9. - С. 185-190. - Режим доступа : http ://nbuv. gov.ua/j -pdf/aktit_2 012_9_35.pdf

31. Теньковцев В. В. Основы теории и эксплуатации герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов / В. В. Теньковцев, Б. И. Центер. - Л. : Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение. - 1985. - 96 с.

32. Потенциостатический метод диагностики активного материала оксидноникелевого электрода никель-кадмиевого аккумулятора / В. П. Бреславец [и др.] // Электрохимическая энергетика. - 2011. - Т. 11, № 3. -С. 158-163.

33. Пат. 2461014 Рос. Федерация. МПК G01R31/36. Потенциостатический способ выявления аккумуляторов с пониженной емкостью в батарее никель-кадмиевых аккумуляторов / В. И. Надтока [и др.]. - № 2011119085/28; заявл. 12.05.2011; опубл. 10.09.2012.

34. Directindustry : The Online Industrial Exhibition . - Режим доступа : //www.directindustry.com/prod/isa/battery-testers-19647-46660.html.

35. Официальный дистрибьютор SAFT. - Режим доступа : //www.buster.spb.ru/.

36. Cellizer-Systems : официальный сайт. - Режим доступа : www.maxicont.hu/doc/termekek/CS4001PM_eng.pdf.

37. Темирев А. П. Система контроля и диагностики аккумуляторных батарей судовой бортовой системы электропитания / А. П. Темирев // Изв. вузов. Электромеханика. - 2005. - № 4. - С. 57-60.

38. Липкин С. М. Методы и устройства определения массовых долей компонентов сплава для систем управления качеством металлопродукции : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.05 / Липкин Семен Михайлович. - Новочеркасск : 2013. - 198 с.

39. Виноградова Е. Н. Методы полярографического и амперометрического анализа / Е. Н. Виноградова, З. А. Галлай, З. М. Финогенова. - М. : Изд-во МГУ, 1999.

40. Шишка В. Г. Многомерные модели процессов окисления углерода в щелочных электролитах и электрохимической интеркаляции в апротонных / В. Г. Шишка [и др.] // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2011. - Спец.вып. : Актуальные проблемы машиностроения. - С. 33-41.

41. Будников Г. К. Основы современного электрохимического анализа / Г. К. Будников, В. Н. Майстренко, М. Р. Вяселев. - М. : Мир ; Бином ЛЗ, 2003. — 592 с.

42. Савченко А.В. Разработка корабельной автоматизированной системы контроля и диагностики аккумуляторных батарей дизель-электрических подводных лодок : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 / Савченко Александр Владимирович. - СПб., 2007. - 180 с.

43. Онышко Д А. Активный импульсно-релаксационный принцип диагностики для оперативного контроля параметров аккумуляторов в технических системах / А. В. Седов, Д. А. Онышко, С. М. Липкин, М. С. Липкин // Наука в современном информационном обществе : материалы VII Междунар. науч.-практ. конф., 9-10 нояб. 2015 г. / spc Academic -North Charleston, USA, 2015. - Т. 2. - С. 161-165.

44. Седов А.В. Физико-математические принципы построения средств интеллектуального контроля автономных аккумуляторных источников питания./ А.В. Седов, Д.А. Онышко, М.С. Липкин // Фундаментальные исследования, 2015. № 12(6). С. 1134-1138

45. Седов А. В. Моделирование технических объектов с дискретно-распределенными параметрами: декомпозиционный подход / А.В. Седов; Южный научный центр РАН. - М. : Наука, 2010. - 438 с.

46. Использование схем замещения для математического моделирования разрядных характеристик никель-кадмиевых аккумуляторов /К. В. Безручко [и др.] // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». - 2012. - № 23. - С. 17-28.

47. Галушкин Д. Н. Уравнение разряда щелочных аккумуляторов. Активационно-омическая поляризация / Д. Н. Галушкин, Н. Н. Язвинская // Электрохимическая энергетика. - 2008. - Т. 8. - № 2. - C. 118-120.

48. Исследование и моделирование аквитационных параметров никель-кадмиевых аккумуляторов для систем экспресс диагностики / Д. А. Онышко [и др.] // Физико-математическое моделирование систем : материалы XII Междунар. семинара, г. Воронеж, 27 июня 2014 г. / Воронежск. гос. техн. ун-т. - Воронеж : ВГТУ, 2014. - Ч. 2. - С. 77-80.

49. Розеншток Б. Я. Динамическая модель аккумуляторного источника питания как объекта автоматического управления / Б. Я. Розеншток, Е. В. Пугачев, Л. В. Козелков // Электротехника. - 1989. - № 9. - С. 13-18.

50. Солнечные энергосистемы космических аппаратов. Физическое и математическое моделирование / К. В. Безручко [и др.] ; под ред. акад. НАН Украины С. Н. Конюхова. - Харьков : Гос. аэрокосмический ун-т «ХАИ», 2000. - 515 с.

51. Bergveld H. J. Electronic-network modelling of rechargeable NiCd cells and its application to the design of battery management system / H. J.Bergveld, W. S.Kruijt, P. H. L. Notten // Journal of Power Sources. - 1999. - № 77. - Р. 143-158.

52. Туркин И. Б. Метод параметрической идентификации схемы замещения химических источников тока / И. Б. Туркин // Авiацiйно-космiчна

техшка i технология. - 2000. - Вип. 15. - С. 136-140.

53. Галушкина Н. Н. Структурная модель щелочного аккумулятора. Релаксационная поляризация / Н. Н. Галушкина, Д. Н. Галушкин // Электрохимическая энергетика. - 2005. - Т. 6, № 1. - С. 41-45..

54. Галушкин Н. Е. Анализ эмпирических зависимостей, описывающих разряд щелочных аккумуляторов / Н. Е. Галушкин, Н. Н. Галушкина // Электрохимическая энергетика. - 2005. - Т. 5, № 1. - C. 43-50.

55. Fan D. A mathematical model of a sealed nickel-cadmium battery / Fan D., White R.E. // Journal of the Electrochemical Society. - 1991. - №1, Vol. 138. - Р. 17-25.

56. Fan D. A mathematical model of a nickel-cadmium battery. Effect of intercalation and oxygen reactions / Fan D., White Е. // J. Electrochem. Soc. -1991. - T. 138, № 10. - P. 2952-2960.

57. Математическая модель АБ, работающей в буферном режиме с генератором постоянного тока / В. Я. Якубовский [и др.] // Электротехника. - 1972. - № 1. - С. 54-56.

58. Моделирование характеристик аккумуляторных батарей / Н. Б. Жирнова [и др.] // Сб. работ по ХИТ. - СПб. : Энергоатомиздат. - 1991. - С. 45-51..

59. Жирнова Н. Б. Математическая модель аккумуляторных батарей для проектирования автономных систем электропитания / Н. Б. Жирнова // Сб. науч. тр. МЭИ. - М. : МЭИ. - 1989. - № 222. - С. 31-39.

60. Kocev К. Mathematical modeling of voltage and energy processes in a lead-acid battery / Kocev К., Dimcev V., Dimitrov В. // Сб. тр. электротехн. факультета. унив. Ckonjc. - 1991. - Т. 14, № 8. - Р. 27-32.

61. Bergveld H. J. Electronic-network modeling of rechargeable NiCd cells and its application to the design of battery management systems / Bergveld H. J., Kruijt W. S., Notten P. H. L. // Journal of Power Sources. - 1999. - № 77. - Р. 143-158.

62. Nguyen Т. У. A mathematical model of a hermetically sealed lead-acid cell / Nguyen Т. У., White R. E. // Electrochim. acta. - 1993. - V. 38, № 7. - P. 935

- 945.

63. Barnardi D. M., Gu H. Two-dimensional mathematical model of lead-acid cell / Barnardi D. M., Gu H. // J. Electrochem. Soc. - 1993. - T. 140, № 8. - P. 2250- 2258.

64. Галушкин Н. Е. Моделирование работы щелочных аккумуляторов в стационарных и нестационарных режимах : дис. ... д-р. техн. наук : 05.17.03 / Галушкин Николай Ефимович. - Новочеркасск, 1998. - 465 с.

65. Уточнение разрядных математических моделей никель-кадмиевых аккумуляторов для систем контроля и диагностики / Д. А. Онышко [и др.] // Физико-математическое моделирование систем : материалы XII Междунар. семинара, г. Воронеж, 27 июня 2014 г. / Воронежск. гос. техн. ун-т. - Воронеж : ВГТУ, 2014. - Ч. 2. - С. 72-76.

66. Spectral Relaxation for K-means Clustering : Neural Information Processing Systems - NIPS 2001 / H. Zha^ др.]. - Vancouver, Canada, 2001. - Vol.14. -P. 1057-1064.

67. Fundamentals of Analytical Chemistry : Analytical Chemistry Skoog. -Режим доступа : // http://www.bilimyayinevi.com/pdf_dosyalari/ analytical_chemistry_onsoz.pdf

68. Будников Г. К.Основы современного электрохимического анализа / Г. К. Будников. - М. : Мир : Бином Лаборатория знаний, 2003. - 502 с.

69. Электроаналитические методы. Теория и пратика / Под ред. Ф. Шольца.

- М. : БИНОМ : Лаборатория знаний, 2006. - 326 с.

70. Неразрушающий анализ состава сплавов системы Au-Ag-Cu инверсионными электрохимическими методами / О. В. Гречко [и др.] // Контроль. Диагностика. - 2003. - № 7 (61). - С. 25-29.

71. Инверсионно-вольтамперометрический анализ сплавов системы железо-

кобальт-никель / М. С. Липкин [и др.] // Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехатронике : материалы Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск. 8 ноября 2002 г. : В 3-х ч. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2002. - Ч. 3. - С. 30-31.

72. Возможности адаптивного управления в локальном электрохимическом экспресс-анализе сплавов системы Au-Ag-Cu / М. С. Липкин [и др.] // Контроль. Диагностика. - 2004. - № 10 (76). - С. 43-46.

73. Модели зависимостей потенциал-количество электричества в импульсном инверсионнном электроосаждении металлов / М. С. Липкин [и др.] // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2006. - Прил. к № 4.- С. 53-54.

74. Оптимизация режимов локального электрохимического анализа сплавов системы медь-олово-сурьма / М. С. Липкин [и др.] // Контроль. Диагностика. - 2004. - № 6. - 32-38.

75. Сольватационное структурообразование как основа импульсного хронопотенциометрического анализа металлических сплавов / М. С. Липкин [и др.] // Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехатронике : материалы Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск. 8 ноября 2002г. : В 3-х ч. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2002. - Ч. 3. -С. 32-34.

76. Принципы построения и функционирования устройств электрохимической экспресс-диагностики / А. В. Седов [и др.] // Контроль. Диагностика. - 2014. - № 8. - С. 75-79.

77. Nondestructive carbon content express-control in steels and alloys / А. В. Седов [и др.] // AIP Conference Proceedings. - 2014. - Vol. 1623 : International Conference on Physical Mesomechanics of Multilevel Systems 2014; Tomsk; Russian Federation; 3 September 2014 through 5 September

2014. - Р. 551-554.

78. Математическое моделирование и распознавание процессов электрохимической поляризации в системах экспресс анализа металлических сплавов / А. В. Седов [и др.] // Известия Самарского научного центра РАН. - 2009. - Т. 11 (27), № 5 (2). - С. 428-432.

79. Комбинированные нейросетевые модели экспресс диагностики состава низколегированных молибденсодержащих сплавов энергооборудования / А. В. Седов [и др.] // Изв. вузов. Электромеханика. - 2012. -[Кибернетика электрических систем : докл. XXXIII семинара по тематике "Электроснабжение", г. Новочеркасск, 19-21 окт. 2011 г.]. - № 2. - С. 95-96.

80. Липкин С. М. Компонентная математическая модель для микропроцессорной системы экспресс-идентификации типа сплава / С. М. Липкин, Д. А. Онышко, А. В. Седов // Результаты исследований -2010 : материалы 59-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2010. - С. 224.

81. Адаптивная система диагностики состава низколегированных молибденсодержащих сплавов электрооборудования на основе трехслойного перцептрона / А. В. Седов [и др.] // Изв. вузов. Электромеханика. - 2010. - Спецвып. : [Диагностика энергооборудования]. - С. 129-131.

82. Липкин С. М. Принципы иерархической системы экспресс-анализа хрома и углерода в чугунных сталях и ферросплавах / С. М. Липкин, Д. А. Онышко // Студенческая научная весна - 2009 : материалы Межрегион. науч.-техн. конф. студ., асп. и молодых ученых Южного федерального округа / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2009. - С. 49-50.

83. Липкин С. М. Многомасштабные алгоритмы электрохимического экспресс-анализа компонентов конструкционных сплавов / С. М. Липкин, Д. А. Онышко // Результаты исследований - 2009 : материалы 58-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2009. - С. 286-287.

84. Spectral Relaxation for K-means Clustering : Neural Information Processing Systems - NIPS 2001 / H. Zha [и др.]. - Vancouver, Canada, 2001. - Vol. 14. - P. 1057-1064. - Режим доступа : ranger.uta.edu/~chqding/papers/Zha-Kmeans.pdf

85. Ding C. K-means Clustering via Principal Component Analysis : Proc. of Int'l Conf. Machine Learning (ICML 2004) July 2004 / C. Ding and X. He. -2004. - Р. 225-232. - Режим доступа : //ranger.uta.edu/~chqding/papers/KmeansPCA1.pdf.

86. Miranda A. A. New Routes from Minimal Approximation Error to Principal Components / A. A. Miranda, Y. A. Le Borgne, and G. Bontempi. // Neural Processing Letters, Springe. - 2008. - Vol. 27, № 3

87. Warmuth, M. K. Randomized online PCA algorithms with regret bounds that are logarithmic in the dimension / M. K. Warmuth, D. Kuzmin // Journal of Machine Learning Research. - 2008. - № 9. - Р. 2287-2320.

88. Andrecut M. Parallel GPU Implementation of Iterative PCA Algorithms / M. Andrecut // Journal of Computational Biology. - 2009. - Vol. 16, № 11.

89. Гонаровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы : учебник для вузов / И. С. Гонаровский. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. :Радио и связь, 1986.

90. Онышко Д. А. Оптимизация параметров микропроцессорной системы сбора и обработки информации / М. С. Липкин, Д. А. Онышко // Схемотехника. - 2003. - № 3. - С. 19-20.

91. Оптимальная дискретизация хронопотенциограмм при анализе и диагностике металлических сплавов в промышленном оборудовании / Д. А. Онышко [и др.] // Изв. вузов. Электромеханика. - 2010. - Спецвып. : [Диагностика энергооборудования]. - С. 127-128.

92. Адаптивное моделирование при определении минимальной остаточной емкости аккумуляторов резервных источников тока / А. В. Седов [и др.] // Изв. вузов. Электромеханика. - 2014. - № 3. - С. 60-62.

93. Математические модели адаптивных динамических систем экспресс-классификации металлов и сплавов / А. В. Седов [и др.] // Известия Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ. - 2011. - № 7. - С. 61-65.

94. Метод оценки обобщающей способности адаптивных математических моделей в автоматизированных системах определения массовой доли компонентов сплава / А. В. Седов [и др.] // Физико-математическое моделирование систем : материалы X Междунар. семинара, г. Воронеж, 28-29 июня 2013 г. - Воронеж, 2013. - Ч. 2. - С. 125-129.

95. Применение кластерного анализа в электрохимической идентификации конструкционных и специальных сталей и сплавов / В. Г. Шишка [и др.] // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2011. - Спец. вып. : Актуальные проблемы машиностроения. - С. 82-86.

96. Кластерный анализ как алгоритмическая основа электрохимической идентификации / С. М. Липкин [и др.] // Результаты исследований - 2011 : материалы 60-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. работников, аспирантов и студентов / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2011. - С. 214-215.

97. Патент 2279067 Рос. Федерация: МПК G01N 27/48. Способ локального электрохимического экспресс-анализа металлических сплавов и устройство для его осуществления / М. С. Липкин [и др.]. - Заявл. 12.10.2004; опубл. 27.06.2006, Бюл. № 18.

98. Патент на полезную модель 160681 Российская Федерация МПЖ G01R 31/36 Импульсно-релаксационное устройство оценки параметров никель- кадмиевых аккумуляторов / A3. Седов, ДА. Онышко, М.С. Липкин, С.М. Липкин (РФ). - № 2015151778/28; заявл. 02.12.15 ; опубл. 27.03.16, Бюл. № 9.

99. Микропроцессорная система управления датчиком экспресс-анализа содержания хрома в легированных сталях / A. В. Седов [и др.] // Мехатроника и робототехника. Современное состояние и тенденции развития : сб. тез. и статей Всерос. конф. с элементами науч. школы для молодежи, г. Новочеркасск, 20-24 сент. 2010 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЛЖ, 2010. - С. 88-93.

100. Онышко Д. A. Внутрисхемная отладка для микроконтроллеров ADUC / Д. A. Онышко // Современная электроника. - 2010. - № 1. - С. 68-71.

101. Моделирование систем определения остаточной емкости аккумуляторных батарей автономного и аварийного электропитания / Д. A. Онышко [и др.] // Физико-математическое моделирование систем : материалы XI Междунар. семинара, г. Воронеж, 29-30 нояб. 2013 г. / Воронежск. гос. техн. ун-т. - Воронеж : ВГТУ, 2014. - Ч. 1. - С. 125-128.

102. Онышко Д. A. Микропроцессорное управление в устройстве разряда аккумуляторной батареи / Д. A. Онышко, Д. Д. Фугаров // Kомпьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах : материалы VII Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 17 нояб. 2006 г. : в 3 ч. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ООО НПО "Темп", 2006. - Ч. 1. - С. 20-23.

103. J. Cao. Battery Balancing Methods: A Comprehensive Review / J. Cao, N. Schofield, A. Emadi // IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Harbin, China. - 2008. - P. 1-6

104. M. Isaacson. Advanced Lithium Ion Battery Charger / M. J. Isaacson, R. P. Hoolandworth and P. J. Giampoli, // IEEE Aerospace and Electronic Systems

Magazine, Vol. 12, Issue 11, 1997. - P. 30-36

105. Y. Barsukov. Battery Cell Balancing: What to Balance and How [Электронный ресурс] / Y. Barsukov // Texas Instruments, 2010. - Режим доступа : http://focus-webapps.ti.com.cn/download/trng/docs/seminar/

106. Варламов Д. О. Анализ методов выравнивания заряда на аккумуляторных ячейках Li-Ion тяговой высоковольтной батареи / Д. О. Варламов, В. Г. Еременко // Автомобильная промышленность. - 2008. -№ 10

107. M. Daowd. Passive and active battery balancing comparison based on MATLAB simulation / M. Daowd, N. Omar Vehicle // Power and Propulsion Conference (VPPC) . - 2011. - № 9. - Р. 1-9.

108. Онышко Д. А. Разрядное устройство для аккумуляторной батареи / Д. А. Онышко // Схемотехника. - 2006. - №8. - С. 45—47.

109. Онышко Д. А. Выравнивающие устройства для аккумуляторных батарей / Д. А. Онышко, А. Б. Журченко // Схемотехника - 2003. - № 5. - С. 20-21.

110. Онышко Д. А. Преобразователи постоянного напряжения на коммутируемых конденсаторах / Д. А. Онышко // Chip News. - 2002. - № 3. - С. 22-26.

111. Онышко Д. А. Схемотехника преобразователей напряжения с коммутируемыми конденсаторами / Д. А. Онышко // Схемотехника. -2005. - № 6. - С. 12-15.

112. Программно-алгоритмическое обеспечение электрохимического экспресс-анализа металлов и сплавов / С. М. Липкин [и др.] // Сборник статей и сообщений по материалам 57-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов университета / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2008. - С. 95-96.

113. Алгоритмическое обеспечение обработки данных импульсной

хронопотенциометрии / М. С. Липкин [и др.] // Ученые ЮРГТУ (НПИ) к юбилею университета : материалы 56-й науч.-техн. конф. профессорско-преподават. состава, научных работников, аспирантов и студентов / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : "Оникс+", 2007. - С. 158-159.

114. Алгоритмизация метода локального электрохимического определения содержания углерода в сплавах на основе железа / М. С. Липкин [и др.] // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2004. - Спец. вып. : Математическое моделирование и компьютерные технологии. - С. 140141.

115. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ №2010617043 Программа для электрохимической идентификации металлов в сплавах (ЭЛАМ-1п) / А. В. Седов, С. М. Липкин, Д. А. Онышко ; Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ) им. М.И. Платова. - 2010. - зарег. 21.10.2012; дата выдачи 24.08.2010.

116. Онышко Д.А. Принципы построения устройств оперативного контроля параметров аккумуляторов в энергетических и транспортных системах / А. В. Седов, Д. А. Онышко, С. М. Липкин, М. С. Липкин // Наука в современном информационном обществе : материалы VII Междунар. науч.-практ. конф., 9-10 нояб. 2015 г. / spc Academic - North Charleston, USA, 2015. - Т. 2. - С. 156-160.

117. Липкин М. С. Step-Voltage Testing of Ni-Cd Batteries [Электронный ресурс] / С. М. Липкин, А. В. Седов, Д. А. Онышко // ECS Meeting Abstracts - Cancun, Mexico, 2014. - A1 Poster Session. - Режим доступа : http://ma.ecsdl.org/contentMA2014-02/1/45.abstract?sid=164b6120-d520-4a8e-8965-3fb4edf2f759

118. Calinski T. A dendrite method for cluster analysis / T. Calinski and J. Harabasz // Comm. in Statistics. - 1974. - Vol. 3, № 1. - Р. 1-27.

ПРИЛОЖЕНИЕ А - КОПИИ ДОКУМЕНТОВ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ПРАВА НА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНУЮ

СОБСТВЕННОСТЬ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Энерго

Плюс

ООО «Энерго Плюс»

Р/с 40702810300100001534 в филиале №1 ОАО КБ «Центр-инвест» г АксаЙ к/с 30101810600000000786, БИК 046027786, КПП 610201001 ИНН 6102018992 Юридический адрес: 346720, Ростовская область, г, АксаЙ, ул. Западная За Фактический адрес: 346720, Ростовская область, г. АксаЙ, ул. Западная За тел. [phone], E-mail: [e-mail]

АКТ

Утверждаю:

о Плюс» А.А. Лудов //_20^

внедрения результатов кандидатской диссертации Д.А. Oi

1ЫШКО

Результаты научных исследований и разработок, выполненных Онышко Д.А., изложенные в его кандидатской диссертации, посвященной разработке методов и устройств экспресс-контроля никель-кадмиевых аккумуляторов для систем управления производством и эксплуатацией, используются в ООО «Энерго Плюс» для контроля работоспособности и диагностики обслуживаемых и необслуживаемых аккумуляторных батарей, эксплуатируемых в электроэнергетических системах, в частности в устройствах оперативного тока.

В диссертации разработано и изготовлено устройство контроля параметров никель-кадмиевых аккумуляторов, которое позволяет проводить подбор аккумуляторов по идентичности параметров при формировании батареи; оперативно осуществлять контроль основных параметров аккумуляторов в батарее, находящейся в ждущем или буферном режиме работы; определять качество используемых электродов на этапе сборки аккумуляторов. Устройство реализовано на базе

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО - ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ

_«ЭЛАН-ГАММА»

346407 г.Новочеркасск, Ростовской обл.ул. Щорса 83, кв. 57, тел. [phone], факс [phone]

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Онышко Дмитрия Анатольевича «Методы и устройства экспресс-контроля никель-кадмиевых аккумуляторов для систем управления производством и эксплуатацией» в разработки инновационной продукции ООО НПО «Элан-Гамма».

В диссертационной работе Онышко Дмитрия

Анатольевича на тему: «Методы и устройства экспресс-контроля никель-кадмиевых аккумуляторов для систем управления производством и эксплуатацией», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», был предложен усовершенствованный метод контроля параметров никель-кадмиевых аккумуляторов на основе серии последовательных потенциостатических испытаний и алгоритма специальной адаптивной обработки измерений.

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Разработан программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить контроль эксплуатационных параметров и технологических параметров, важных при компоновке батарей, а также параметров, важных при производстве электродов. Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ООО НПО «Элан-Гамма».

Результаты внедрения и эксплуатации подтвердили работоспособность и эффективность разработанных методов контроля.

Заместитель генерального директо_ по инновациям

ООО НПО «Элан-Гамма»

Арденян Е.С.

Общество с ограниченной ответственностью «Малое инновационное предприятие «Гелиос»

ИНН 6150071940 КПП 615001001 ОГРН 1136183000029 ОКПО 12113181 р/с 40702810405050761074 в ФКБ «ПЕТРОКОММЕРЦ» в г.Ростове-на-Дону к/с 30101810300000000986 БИК 046015986 346428, Ростовская область, г.Новочеркасск, ул.Хмельницкого Б., д.153/37

8-909-415-86-85

о внедрении результатов диссертации Онышко Дмитрия Анатольевича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Методы и устройства экспресс-контроля никель-кадмиевых аккумуляторов для систем управления производством и эксплуатацией»

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук на тему: «Методы и устройства экспресс-контроля никель-кадмиевых аккумуляторов для систем управления производством и эксплуатацией», выполненной Онышко Дмитрием Анатольевичем - старшим преподавателем кафедры «Автоматика и телемеханика» Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова, успешно прошли экспериментальную проверку в виде алгоритмов функционирования и методик определения параметров аккумуляторов на основе активного импульсно-релаксационного подхода.

Отмечается целесообразность применения устройства контроля параметров аккумуляторов с использованием предложенных в диссертационной работе алгоритмов функционирования, направленных на контроль параметров аккумуляторов, изменяющихся во время эксплуатации (текущей емкости, сопротивления переменному току и активационных параметров), и оценку степени их совместимости в батарее при ее комплектации для повышения эффективности и надежности использования систем бесперебойного питания.

Директор ООО МИП «Гелиос» профессор, к.т.н.,

«

»

2016 г.

АКТ

академик международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельно сти(МАНЭБ)

УТВЕРЖДАЮ: Проректор по ИРиИД

Кравченко О. А.

20 г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ В УЧЕННЫЙ ПРОЦЕСС

Комиссия в составе:

председателя д.т.н., профессора Панина В.И., членов комиссии: д.т.н., профессора Елсукова B.C. и д.т.н., профессора Савёлова Н.С., составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Онышко Д.А. «Методы и устройства экспресс-контроля никель-кадмиевых аккумуляторов для систем управления производством и эксплуатацией», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, внедрены в учебном процессе на кафедре «Автоматика и телемеханика» на основании решения кафедры (протокол № 6 от «15» ноября 2016г.).

Результаты диссертационного исследования используются при изложении лекционного курса «Алгоритмическое обеспечение микропроцессорных систем» в разделе «Теоретические основы алгоритмического обеспечения микропроцессорных систем», а также в лабораторных работах курса «Современные методы экспериментальных исследований» в разделах «Техническое и программное обеспечение автоматизированной системы научного исследования» и «Исследование межприборного интерфейса» для студентов направлений подготовки программы академической магистратуры.

На базе предложенного Онышко Д.А. метода контроля параметров никель-кадмиевых аккумуляторов на основе серии последовательных потенциостатических испытаний и алгоритма специальной адаптивной обработки измерений создан лабораторный стенд. По тематике диссертации защищен ряд дипломных проектов студентов направлений 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника» и 27.03.04 «Управление в технических системах».

Председатель комиссия:

Члены комиссии:

д.т.н., профессор кафедры «Автоматика и телемеханика»

д.т.н., профессор кафедры «Автоматика и телемеханика»

Заведующий кафедрой «Автоматика и телемеханика», д.т.н., профессор