Як заряджати NiMH акумулятори правильно

471 0 Новини високих технологій

NiMH означає «нікель-металогідридів». Правильна зарядка є ключем до підтримання продуктивності та довговічності. Дану технологію потрібно знати для того, щоб заряджати NiMH. Відновлення NiMH-елементів — досить складний процес, тому що пік напруги і подальше падіння менше, а отже, показники визначаються складніше. Надмірна зарядка призводить до перегріву і пошкодження елемента, після чого втрачається ємність з подальшою втратою функціональності.

Пристрій і принцип роботи

Батарея — електрохімічний пристрій, у якому електрична енергія перетворюється і зберігається в хімічній формі. Хімічна енергія легко перетворюється в електричну. NiMH працює за принципом, що ґрунтується на поглинанні, вивільнення і перенесення водню всередині двох електродів.


Як заряджати NiMH акумулятори правильно
Батареї NiMH складаються з двох металевих смуг, які виступають в якості позитивних і негативних електродів, а також ізолюючого сепаратора з фольги між ними. Цей енергетичний «бутерброд» намотується і поміщається в акумуляторну батарею разом з рідким електролітом. Позитивний електрод зазвичай складається з нікелю, негативний — з гідриду металу. Звідси й назва «NiMH», або «нікель-метал-гідрид». Переваги:
  • Містить менше токсинів і є екологічно чистим, піддаються переробці.
  • Ефект пам'яті вище, ніж у Ni-Cad.
  • Набагато безпечніше, ніж літієві батареї.
  • Недоліки:
  • Глибока розрядка скорочує термін служби і виробляє тепло при швидкій зарядці і високої навантаженні.
  • Саморозряд більше порівняно з іншими батареями, його потрібно враховувати перед тим, як заряджати NiMH.
  • Потрібен високий рівень технічного обслуговування. Батарея повинна бути повністю розрядженою, щоб запобігти утворенню кристалів у процесі зарядки.
  • Більш дорогий, ніж Ni-Cad акумулятор.
  • Характеристики заряду/розряду

    Як заряджати NiMH акумулятори правильно
    Нікель-металлогидридная комірка має багато характеристик, аналогічних NiCd, наприклад, криву розряду (з урахуванням додаткової зарядки), яку може прийняти батарея. Вона нетерпима до перезарядження, що викликає зниження ємності, що являє серйозну проблему для розробників зарядних пристроїв.


    Характеристики струму, які необхідні для того, щоб правильно зарядити акумулятор NiMH:
  • Номінальна напруга — 1.2 V.
  • Питома енергія — 60-120 Вт-год/кг
  • Щільність енергії — 140-300 Вт-год/кг
  • Питома потужність — 250-1000 Вт/кг
  • Ефективність зарядки /розрядки — 90%.
  • Ефективність зарядки нікелевих батарей становить в діапазоні від 100% до 70% від повної ємності. Спочатку відбувається невелике підвищення температури, але пізніше, коли рівень заряду піднімається, ККД падає, виділяючи тепло, що потрібно враховувати перед тим, як заряджати NiMH. Коли акумулятор NiCD розряджається до певного мінімуму напруги, а потім заряджається, необхідно вжити заходів, щоб зменшити ефект кондиціонування (приблизно кожні 10 циклів зарядки/розрядки), інакше він почне втрачати ємність. Для NiMH така вимога не потрібно, оскільки ефект для нього незначний.
    Проте такий процес відновлення зручний і для нікель-металогідридних пристроїв, його рекомендують враховувати перед тим, як заряджати NiMH акумулятори. Процес повторюють три-п'ять разів, перш ніж вони досягнуть повної ємності. Процес кондиціонування перезаряджаються батарей гарантує, що вони будуть працювати довгі роки.

    Методи відновлення NiMH

    Як заряджати NiMH акумулятори правильно
    Існує кілька способів зарядки, які можна використовувати з нікель-металогідридними батареями. Вони, як і NiCds, вимагають джерела постійного струму. Швидкість зазвичай вказується на корпусі осередку. Вона не повинна перевищувати технологічні норми. Межі кордонів зарядки чітко регламентовані виробниками. Перед експлуатацією батарей потрібно чітко знати, яким заряджати струмом NiMH акумулятори. Існує кілька методів, які використовуються для запобігання збою:
  • Зарядка по таймеру. Використання часу для визначення закінчення процесу — найпростіший спосіб. Часто електронний таймер вбудований у пристрій, хоча багато прилади не мають цієї функції. Підхід передбачає, що елемент заряджаються від відомого стану, наприклад, коли він повністю розряджений.
  • Теплове виявлення. Визначення кінця процесу здійснюється шляхом спостереження за температурою елемента. Незважаючи на те, що при надмірної зарядки пристрій нагрівається, складно точно оцінити підвищення температури, оскільки в центрі батареї вона буде набагато гаряче, ніж зовні.
  • Виявлення негативного дельта-напруги. NiMH виявляє падіння напруги (5 мВ). Перед тим, як заряджати NiMH акумулятори, для надійної фіксації такого падіння вводиться фільтрація шуму, щоб гарантувати, що «паразитний» датчик і інші шуми не приводять до закінчення зарядки.
  • Паралельне живлення елементів

    Як заряджати NiMH акумулятори правильно
    Паралельна зарядка батарей ускладнює якісне визначення закінчення процесу. Це пов'язано з тим, що не можна бути впевненим, що кожна клітинка або пакет мають однаковий опір, і тому деякі з них будуть споживати більше струму, ніж інші. Це означає, що потрібно використовувати окрему ланцюг зарядки для кожної лінії в паралельному блоці. Слід встановити, яким заряджати струмом NiMH, визначивши балансування, наприклад, використовуючи резистори такого опору, що будуть домінувати в управлінні параметрами.
    Сучасні алгоритми були розроблені для забезпечення точної зарядки без використання термістора. Ці пристрої аналогічні Delta V, але мають спеціальні методи вимірювання для виявлення повного заряду, зазвичай включають певний цикл, коли напруга вимірюється по тимчасовому інтервалу між імпульсами. Для багатоелементних пакетів, якщо вони не знаходяться в одному і тому ж стані і не збалансовані по ємності, вони можуть заповнюватися по одному за раз, подаючи сигнал про закінчення етапу. Щоб збалансувати їх, потрібно кілька циклів. Коли батарея досягає кінця заряду, кисень починає утворюватися на електродах і рекомбінувати на каталізаторі. Нова хімічна реакція створює тепло, яке легко вимірюється термистором. Це найбезпечніший спосіб визначення закінчення процесу під час швидкого відновлення.

    Дешевий спосіб регенерації

    Як заряджати NiMH акумулятори правильно
    Нічна зарядка — найдешевший спосіб зарядки нікель-металогідридні батареї при C/10 що нижче 10% від номінальної ємності в годину. Це потрібно враховувати, щоб правильно заряджати NiMH. Таким чином, акумулятор ємністю 100 маг буде заряджатися при 10 мА протягом 15 годин. Цей метод не вимагає датчика закінчення процесу і забезпечує повний заряд. Сучасні елементи мають каталізатор рециркуляції кисню, який запобігає пошкодження батареї при впливі електрострумом. Цей метод може використовуватися, якщо швидкість зарядки перевищує C/10. Мінімальна напруга, необхідне для повної реакції, залежить від температури (не менше 141 В на елемент при 20 градусах), що потрібно враховувати, щоб правильно заряджати NiMH. Тривале відновлення не викликає вентиляції. Воно злегка нагріває батарею. Щоб зберегти термін служби, рекомендується використовувати таймер з діапазоном від 13 до 15 годин. В зарядному пристрої Ni-6-200 є мікропроцесор, який повідомляє про стан заряду через світлодіод, а також виконує функцію синхронізації.

    Швидкоплинний процес заряду

    Використовуючи таймер, можна заряджати C/333 протягом 5 годин. Це трохи ризиковано, так як батарея попередньо повинна бути повністю розряджена. Один зі способів переконатися у тому, що цього не станеться, — автоматична розрядка акумулятора, виконувана зарядним пристроєм, який потім запускає процес відновлення на 5 годин. Перевага цього методу полягає в тому, щоб виключити будь-яку можливість створення негативної пам'яті батареї.
    В даний час не всі виробники випускають подібні зарядні пристрої, але мікропроцесорна плата використовується, наприклад, в зарядному пристрої C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller і може бути легко модифікований для виконання розряду. Для розсіювання енергії частково зарядженої батареї протягом розумного проміжку часу буде потрібно блок розсіювання потужності. Якщо використовується температурний монітор, NiMH акумулятори можна заряджати зі швидкістю до 1C, іншими словами, 100% ємності в ампер-годинах протягом 15 годин. Контролер заряду батареї PowerStream робить це разом з платою управління, яка здатна вимірювати напругу та струм для більш складних алгоритмів. При підвищенні температури процес повинен бути припинений, а при значення dT/dt повинен бути встановлений на 1-2 градуси в хвилину. Існують нові алгоритми, які використовують мікропроцесорне управління при використанні сигналу -dV для визначення закінчення заряду. На практиці вони працюють дуже добре, тому сучасні пристрої використовують цю технологію, яка включає в себе процеси включення і виключення для вимірювання напруги.

    Специфікації адаптера

    Важливою проблемою є термін служби батарей або загальна вартість періоду служби системи. У цьому випадку виробники пропонують пристрої з мікропроцесорним управлінням. Алгоритм для ідеального зарядного пристрою:
  • М'який старт. Якщо температура вище 40 градусів або нижче нуля, починає з зарядки C/10.
  • Опція. Якщо напруга розрядженої батареї вище 10 В/елемент, розряджають батарею до 10 В/елемент, а потім переходять до швидкої зарядки.
  • Швидка зарядка. При 1 градус, поки температура не досягне 45 градусів або dT не вказує на повний заряд.
  • Після завершення швидкої зарядки заряджають при C/10 протягом 4 годин, щоб забезпечити повну зарядку.
  • Якщо напруга зарядженого NiMH акумулятора піднімається до 178 В/елемент, припиняють роботу.
  • Якщо час швидкої зарядки перевищує 15 години без перерви, її зупиняють.
  • Теоретично підзарядка — це швидкість заряду, яка досить висока, щоб тримати акумулятор повністю заряджений, але досить низька, щоб уникнути перезарядки. Визначення оптимальної швидкості підзарядки для конкретної батареї трохи складно описати, але загальновизнано, що вона становить близько десяти відсотків від ємності батареї, наприклад, для Sanyo 2500 маг AA NiMH оптимальна швидкість підзарядки — 250 мА або нижче. Її потрібно враховувати, щоб правильно заряджати NiMH акумулятори.

    Процеси пошкодження акумулятора

    Як заряджати NiMH акумулятори правильно
    Найбільш частою причиною передчасного виходу з ладу акумулятора є перезарядка. Типи зарядних пристроїв, які найчастіше викликають її, — це так звані «швидкі пристрої» на 5 або 8 годин. Проблема з цими приладами полягає в тому, що у них дійсно немає механізму контролю процесу. Більшість з них мають просту функціональність. Вони заряджаються з повною швидкістю протягом фіксованого періоду часу (зазвичай п'ять або вісім годин), а потім відключаються або переключаються на більш низьку «ручну» швидкість. Якщо вони використовуються належним чином, то все в порядку. Якщо вони застосовуються неправильно, то термін служби батареї скорочується кількома способами:
  • Якщо повністю заряджені або частково заряджені батареї вставлені у пристрій, воно не може це відчути, тому повністю заряджає акумулятори, для яких воно призначене. Так, ємність акумулятора падає.
  • Іншою поширеною ситуацією є переривання циклу зарядки в процесі. Однак після цього слід повторне підключення. На жаль, це веде до повторного запуску повного циклу зарядки, навіть якщо попередній цикл практично завершено.
  • Найпростіший спосіб уникнути цих сценаріїв — використовувати інтелектуальний зарядний пристрій з мікропроцесорним управлінням. Воно може визначати, коли батарея повністю заряджена, а потім — залежно від її конструкції — або повністю відключатися, або перемикатися в режим підзарядки.

    Розумні пристрої iMax B6

    Як заряджати NiMH акумулятори правильно
    Для того щоб заряджати NiMH iMax, знадобиться спеціальний зарядний пристрій, так як використання неправильного методу може зробити батарею марною. Багато користувачів вважають iMax B6 кращим вибором для зарядки NiMH. Він підтримує процес до 15 ніздрюватих батарей, а також безліч налаштувань та конфігурації для різних типів акумуляторів. Рекомендований час зарядки не повинно перевищувати 20 годин. Як правило, виробник гарантує 2000 циклів зарядки /розрядки від стандартної батареї NiMH, хоча ця кількість може відрізнятися за умовами експлуатації. Алгоритм роботи:
  • Заряджаємо NiMH iMax B6. Необхідно підключити живлення до розетки з лівої сторони пристрою, беручи до уваги форму на кінці кабелю, щоб переконатися, що виконано правильне підключення. Вставляємо його до упору і зупиняємо натискання, коли з'явиться звуковий сигнал і вітальне повідомлення на екрані дисплея.
  • Використовують срібну кнопку у крайньому лівому кутку, щоб переглянути перше меню і вибрати тип батареї, яку потрібно зарядити. Натискання крайньої лівої кнопки підтвердить вибір. Кнопка праворуч буде прокручувати опції: зарядка, розрядка, баланс, швидка зарядка, зберігання та інші.
  • Дві центральні кнопки управління допоможуть вибрати потрібний номер. Натиснувши крайню праву кнопку для входу, можна перейти до налаштування напруги, знову обертаючи за допомогою двох центральних кнопок і натиснувши enter.
  • Використовують кілька кабелів для підключення акумулятора. Перший набір виглядає як обладнання для лабораторних проводів. Він часто поставляється в комплекті з затискачами для крокодилів. Розетки для підключення знаходяться на правій стороні пристрою поряд з нижньою частиною. Їх досить легко виявити. Саме так можна зарядити NiMH з iMax B6.
  • Потім потрібно підключити вільний кабель акумулятора до кінця червоного і чорного затискачів, створюючи замкнутий контур. Це може бути трохи ризиковано, особливо якщо ви в перший раз виконає неправильні налаштування. Натискають і утримують кнопку введення протягом трьох секунд. Потім екран повинен інформувати про те, що він перевіряє батарею, після чого користувача попросять підтвердити настройку режиму.
  • Під час заряджання акумулятора можна прокручувати різні екрани дисплея за допомогою двох центральних кнопок, які повідомляють інформацію про процесі зарядки в різних режимах.
  • Поради щодо оптимізації роботи з батареями

    Самий стандартний рада: повністю розрядити батареї, а потім зарядити їх. Хоча це є обробкою «ефекту пам'яті», нікель-кадмієвих батарей потрібно бути обережним, так як легко пошкодити їх з-за надмірної розрядки, що призводить до «звернення полюсів» і до незворотних процесів. У деяких випадках електроніка акумуляторів виконана таким чином, що запобігає негативні процеси, відключаючись до того, як вони відбудуться, але більш прості пристрої, наприклад, для ліхтариків, цього не роблять. Необхідно:
  • Бути готовим замінити їх. Нікель-металогідридні батареї не вічні. Після закінчення ресурсу вони перестануть працювати.
  • Купити «розумне» зарядний пристрій, який за допомогою електроніки контролює процес і запобігає перезарядку. Це не тільки краще для акумуляторів, але і споживає менше енергії.
  • Витягти батарею, коли перезарядка завершена. Непотрібне час на пристрої означає, що для його зарядки використовується більше «струменевого» енергії, тому збільшується знос і витрачається більше енергії.
  • Не розряджати батареї повністю, щоб продовжити термін їх служби. Незважаючи на всі поради про зворотне, повна розрядка фактично скорочує термін їх служби.
  • Зберігати NiMH батареї при кімнатній температурі в сухому місці.
  • Надмірне тепло може пошкодити акумулятори та призвести до їх швидкої розрядки.
  • Розглянути можливість використання моделі з низьким рівнем заряду.
  • Таким чином, можна підвести риску. Дійсно нікель-металогідридів батареї більш підготовлені виробником для роботи в сучасних умовах, а правильна зарядка акумуляторів із застосуванням розумного пристрою забезпечить їх продуктивність і довговічність.

    Популярі новини
    Загрузка...