NiMH oznacza niklowo-metalowo-wodorkowy. Właściwe ładowanie jest kluczem do utrzymania wydajności i długowieczności. Musisz znać tę technologię, aby naładować NiMH. Odzyskiwanie ogniw NiMH jest dość skomplikowanym procesem, ponieważ szczyt napięcia i następujący po nim spadek są mniejsze, a zatem wskaźniki są trudniejsze do ustalenia. Przeładowanie prowadzi do przegrzania i uszkodzenia ogniwa, po którym następuje utrata pojemności, co skutkuje utratą funkcjonalności.
Budowa i zasada działania
Bateria to urządzenie elektrochemiczne, w którym energia elektryczna jest przetwarzana i magazynowana w postaci chemicznej. Energia chemiczna jest łatwo przekształcana w energię elektryczną. NiMH działa na zasadzie pochłaniania, uwalniania i transportu wodoru wewnątrz dwóch elektrod.
Akumulatory NiMH składają się z dwóch metalowych pasków, które pełnią rolę elektrod dodatnich i ujemnych, oraz folii izolacyjnej pomiędzy nimi. Ta energetyczna „kanapka” jest zwijana i umieszczana w baterii wraz z płynemelektrolit. Elektroda dodatnia składa się zwykle z niklu, a ujemna z wodorku metalu. Stąd nazwa „NiMH” lub „wodorek niklu”.
Korzyści:
- Zawiera mniej toksyn, jest przyjazny dla środowiska i podlega recyklingowi.
- Efekt pamięci jest wyższy niż Ni-Cad.
- Dużo bezpieczniejsze niż baterie litowe.
Wady:
- Głębokie rozładowanie skraca żywotność i generuje ciepło podczas szybkiego ładowania i dużego obciążenia.
- Samozaładowanie jest wyższe w porównaniu do innych akumulatorów i należy to wziąć pod uwagę przed ładowaniem NiMH.
- Wymagany wysoki poziom konserwacji. Akumulator musi być całkowicie rozładowany, aby zapobiec tworzeniu się kryształów podczas ładowania.
- Drożej niż akumulator Ni-Cad.
Charakterystyka ładowania/rozładowania
Ogniwo niklowo-metalowo-wodorkowe ma wiele cech podobnych do NiCd, takich jak krzywa rozładowania (z dodatkowym ładowaniem), którą może przyjąć akumulator. Nie toleruje przeładowania powodującego degradację pojemności, co jest głównym problemem dla projektantów ładowarek.
Aktualne specyfikacje potrzebne do prawidłowego ładowania akumulatora NiMH:
- Napięcie znamionowe wynosi 1,2V.
- Energia właściwa - 60-120 Wh/kg.
- Gęstość energii - 140-300 Wh/kg.
- Moc właściwa - 250-1000 W/kg.
- Sprawność ładowania/rozładowania -90%.
Sprawność ładowania akumulatorów niklowych waha się od 100% do 70% pełnej pojemności. Początkowo następuje nieznaczny wzrost temperatury, ale później wraz ze wzrostem poziomu naładowania sprawność spada, generując ciepło, co należy wziąć pod uwagę przed ładowaniem NiMH.
Gdy akumulator NiCD zostanie rozładowany do określonego minimalnego napięcia, a następnie naładowany, należy zachować ostrożność, aby zmniejszyć efekt kondycjonowania (około co 10 cykli ładowania/rozładowania), w przeciwnym razie zacznie tracić pojemność. W przypadku NiMH to wymaganie nie jest wymagane, ponieważ efekt jest znikomy.
Jednak taki proces odzyskiwania jest również wygodny w przypadku urządzeń NiMH, zaleca się rozważenie go przed ładowaniem akumulatorów NiMH. Proces powtarza się trzy do pięciu razy, zanim osiągną pełną pojemność. Proces kondycjonowania akumulatorów zapewnia ich trwałość przez wiele lat.
Metody odzyskiwania NiMH
Istnieje kilka metod ładowania, których można używać z akumulatorami NiMH. Podobnie jak NiCds, wymagają stałego źródła prądu. Prędkość jest zwykle wskazywana na ciele komórki. Nie powinna przekraczać standardów technologicznych. Granice granic opłat są wyraźnie regulowane przez producentów. Przed użyciem akumulatorów należy dokładnie wiedzieć, jakim prądem ładować akumulatory NiMH. Istnieje kilka metod zapobiegania awariom:
- Ładowanie przez timer. Wykorzystanie czasu naokreślenie zakończenia procesu jest najłatwiejsze. Często w urządzenie wbudowany jest elektroniczny zegar, chociaż wiele urządzeń nie ma tej funkcji. Podejście to zakłada, że ogniwo jest ładowane ze znanego stanu, na przykład gdy jest całkowicie rozładowane.
- Wykrywanie termiczne. Określenie końca procesu odbywa się poprzez monitorowanie temperatury elementu. Podczas gdy urządzenie nagrzewa się po przeładowaniu, trudno jest dokładnie ocenić wzrost temperatury, ponieważ środek baterii będzie znacznie gorętszy niż na zewnątrz.
- Wykrywanie ujemnego napięcia delta. NiMH wykrywa spadek napięcia (5 mV). Przed ładowaniem akumulatorów NiMH wprowadza się filtrowanie szumów, aby niezawodnie wychwycić taki spadek, aby zapewnić, że „pasożytniczy” czujnik i inne szumy nie doprowadzą do zakończenia ładowania.
Równoległe dostawy elementów
Równoległe ładowanie akumulatorów utrudnia jakościowe określenie końca procesu. Dzieje się tak, ponieważ nie można być pewnym, że każde ogniwo lub pakiet ma taką samą rezystancję i dlatego niektóre będą pobierać więcej prądu niż inne. Oznacza to, że dla każdej linii w jednostce równoległej należy zastosować oddzielny obwód ładowania. Należy ustalić, jakim prądem ładować NiMH poprzez zrównoważenie np. rezystorami o takiej wartości, aby zdominowały one parametry sterowania.
Opracowano nowoczesne algorytmy, aby zapewnić dokładne ładowanie bez użycia termistora. TeUrządzenia są podobne do Delta V, ale mają specjalne metody pomiarowe do wykrywania pełnego naładowania, zwykle obejmujące pewien rodzaj cyklu, w którym napięcie jest mierzone w przedziale czasu i między impulsami. W przypadku pakietów wieloelementowych, jeśli nie są w tym samym stanie i nie są zbilansowane pod względem pojemności, mogą zapełniać się pojedynczo, sygnalizując koniec etapu.
Zrównoważenie ich zajmie kilka cykli. Gdy bateria osiągnie koniec swojego naładowania, tlen zaczyna tworzyć się na elektrodach i ponownie łączyć w katalizatorze. Nowa reakcja chemiczna wytwarza ciepło, które można łatwo zmierzyć za pomocą termistora. Jest to najbezpieczniejszy sposób na wykrycie końca procesu podczas szybkiego przywracania.
Tani sposób na regenerację
Ładowanie nocne to najtańszy sposób ładowania akumulatora NiMH przy C/10, czyli poniżej 10% pojemności znamionowej na godzinę. Należy to wziąć pod uwagę, aby prawidłowo ładować NiMH. Tak więc bateria 100 mAh będzie się ładować przy 10 mA przez 15 godzin. Ta metoda nie wymaga czujnika końca procesu i zapewnia pełne ładowanie. Nowoczesne ogniwa wyposażone są w katalizator odzysku tlenu, który zapobiega uszkodzeniu akumulatora pod wpływem prądu elektrycznego.
Ta metoda nie może być stosowana, jeśli prędkość ładowania przekracza C/10. Minimalne napięcie wymagane do pełnej reakcji zależy od temperatury (co najmniej 1,41V na ogniwo w 20 stopniach), co należy wziąć pod uwagę, aby prawidłowo naładować NiMH. Przedłużony powrót do zdrowia nie powoduje wentylacji. Lekko nagrzewa baterię. W celu zachowania żywotności zaleca się stosowanie timera o zakresie od 13 do 15 godzin. Ładowarka Ni-6-200 posiada mikroprocesor, który informuje o stanie naładowania za pomocą diody LED, a także pełni funkcję synchronizacji.
Proces szybkiego ładowania
Za pomocą timera możesz ładować C/3.33 przez 5 godzin. Jest to trochę ryzykowne, ponieważ najpierw należy całkowicie rozładować akumulator. Jednym ze sposobów upewnienia się, że tak się nie stanie, jest automatyczne rozładowanie baterii przez ładowarkę, która następnie rozpocznie proces przywracania na 5 godzin. Ta metoda ma tę zaletę, że eliminuje jakąkolwiek możliwość tworzenia ujemnej pamięci baterii.
Obecnie nie wszyscy producenci produkują takie ładowarki, ale płytka mikroprocesorowa jest używana na przykład w ładowarce C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller i można ją łatwo zmodyfikować w celu wykonania rozładowania. Do rozproszenia energii częściowo naładowanej baterii w rozsądnym czasie wymagany będzie rozpraszacz mocy.
Jeżeli używany jest monitor temperatury, akumulatory NiMH mogą być ładowane w temperaturze do 1C, innymi słowy, 100% amperogodziny przez 1,5 godziny. Kontroler ładowania akumulatora PowerStream robi to w połączeniu z płytą sterującą, która jest w stanie mierzyć napięcie i prąd dla bardziej złożonych algorytmów. Gdy temperatura wzrośnie, proces należy zatrzymać, a kiedyWartość dT/dt powinna być ustawiona na 1-2 stopnie na minutę.
Istnieją nowe algorytmy wykorzystujące sterowanie mikroprocesorowe podczas używania sygnału -dV do określenia końca ładowania. W praktyce sprawdzają się bardzo dobrze, dlatego nowoczesne urządzenia wykorzystują tę technologię, która obejmuje procesy włączania i wyłączania do pomiaru napięcia.
Specyfikacje adaptera
Ważną kwestią jest żywotność baterii lub całkowity koszt eksploatacji systemu. W tym przypadku producenci oferują urządzenia ze sterowaniem mikroprocesorowym.
Algorytm idealnej ładowarki:
- Miękki start. Jeśli temperatura jest powyżej 40 stopni lub poniżej zera, zacznij od ładowania C/10.
- Opcja. Jeśli napięcie rozładowanego akumulatora jest wyższe niż 1,0 V/ogniwo, rozładuj akumulator do poziomu 1,0 V/ogniwo, a następnie przejdź do szybkiego ładowania.
- Szybkie ładowanie. Przy 1 stopniu, aż temperatura osiągnie 45 stopni lub dT oznacza pełne naładowanie.
- Po zakończeniu szybkiego ładowania ładuj w C/10 przez 4 godziny, aby zapewnić pełne naładowanie.
- Jeśli napięcie naładowanego akumulatora NiMH wzrośnie do 1,78V/ogniwo, zatrzymaj pracę.
- Jeśli czas szybkiego ładowania przekroczy 1,5 godziny bez przerwy, zostanie zatrzymany.
Teoretycznie ładowanie to szybkość ładowania, która jest wystarczająco szybka, aby utrzymać baterię w pełni naładowaną, ale wystarczająco powolną, aby uniknąć przeładowania. Określanie optymalnej szybkości ładowania dla konkretnego akumulatoratrochę trudno to opisać, ale ogólnie przyjmuje się, że jest to około dziesięć procent pojemności akumulatora, np. dla Sanyo 2500 mAh AA NiMH optymalna prędkość ładowania to 250 mA lub mniej. Należy to wziąć pod uwagę, aby prawidłowo ładować akumulatory NiMH.
Procesy uszkodzenia baterii
Najczęstszą przyczyną przedwczesnej awarii akumulatora jest przeładowanie. Typy ładowarek, które najczęściej powodują to tzw. „szybkie ładowarki” na 5 lub 8 godzin. Problem z tymi instrumentami polega na tym, że tak naprawdę nie mają mechanizmu kontroli procesu.
Większość z nich ma prostą funkcjonalność. Ładują się z pełną prędkością przez określony czas (zwykle pięć lub osiem godzin), a następnie wyłączają się lub przełączają na niższą „ręczną” prędkość. Jeśli są używane właściwie, wszystko jest w porządku. Jeśli zostaną zastosowane nieprawidłowo, żywotność baterii zostanie skrócona na kilka sposobów:
- Gdy w pełni lub częściowo naładowane baterie są włożone do urządzenia, urządzenie nie może tego wykryć, więc w pełni ładuje baterie, dla których zostało zaprojektowane. Tak więc pojemność baterii spada.
- Inną powszechną sytuacją jest przerwanie trwającego cyklu ładowania. Jednak po tym następuje ponowne połączenie. Niestety powoduje to ponowne uruchomienie pełnego cyklu ładowania, nawet jeśli poprzedni cykl jest prawie zakończony.
Najłatwiejszy sposóbAby uniknąć takich sytuacji, użyj inteligentnej ładowarki sterowanej mikroprocesorem. Może wykryć, kiedy akumulator jest w pełni naładowany, a następnie – w zależności od konstrukcji – albo całkowicie się wyłączy, albo przełączy w tryb ładowania podtrzymującego.
Inteligentne urządzenia iMax B6
Aby naładować NiMH iMax, będziesz potrzebować dedykowanej ładowarki, ponieważ użycie niewłaściwej metody może spowodować, że bateria stanie się bezużyteczna. Wielu użytkowników uważa iMax B6 za najlepszy wybór do ładowania NiMH. Obsługuje proces do 15 ogniw baterii, a także wiele ustawień i konfiguracji dla różnych typów baterii. Zalecany czas ładowania nie powinien przekraczać 20 godzin.
Zazwyczaj producent gwarantuje 2000 cykli ładowania/rozładowania ze standardowego akumulatora NiMH, chociaż może się to różnić w zależności od warunków użytkowania.
Algorytm działania:
- Ładowanie NiMH iMax B6. Przewód zasilający należy podłączyć do gniazdka po lewej stronie urządzenia, biorąc pod uwagę kształt na końcu kabla, aby zapewnić prawidłowe połączenie. Wkładamy go do końca i przestajemy naciskać, gdy na ekranie wyświetlacza pojawi się sygnał dźwiękowy i komunikat powitalny.
- Użyj srebrnego przycisku po lewej stronie, aby przewinąć pierwsze menu i wybrać typ ładowanej baterii. Naciśnięcie skrajnego lewego przycisku potwierdzi wybór. Przycisk po prawej stronie umożliwia przewijanie opcji: ładowanie, rozładowanie, balans, szybkie ładowanie, przechowywanie iinne.
- Dwa środkowe przyciski sterujące pomogą Ci wybrać żądany numer. Naciskając skrajny prawy przycisk, aby wejść, możesz przejść do ustawienia napięcia, ponownie przewijając za pomocą dwóch środkowych przycisków i naciskając enter.
- Do podłączenia akumulatora użyj wielu kabli. Pierwszy zestaw wygląda jak laboratoryjny sprzęt druciany. Często jest dostarczany w zestawie z krokodylkami. Gniazda do podłączenia znajdują się po prawej stronie urządzenia u dołu. Są dość łatwe do zauważenia. W ten sposób możesz ładować NiMH za pomocą iMax B6.
- Następnie musisz podłączyć wolny kabel akumulatora do końca czerwonego i czarnego zacisku, tworząc zamkniętą pętlę. Może to być trochę ryzykowne, zwłaszcza jeśli użytkownik po raz pierwszy dokona niewłaściwych ustawień. Naciśnij i przytrzymaj przycisk enter przez trzy sekundy. Na ekranie powinien wtedy pojawić się komunikat, że sprawdzana jest bateria, po czym użytkownik zostanie poproszony o potwierdzenie ustawienia trybu.
- Podczas ładowania baterii można przewijać różne ekrany na wyświetlaczu za pomocą dwóch środkowych przycisków, które dostarczają informacji o procesie ładowania w różnych trybach.
Wskazówki dotyczące optymalizacji wydajności baterii
Najbardziej standardową radą jest całkowite rozładowanie baterii, a następnie ich naładowanie. Chociaż jest to leczenie „efektu pamięci”, należy zachować ostrożność w przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych, ponieważ łatwo je uszkodzić w wyniku nadmiernego rozładowania, co prowadzi do „odwrócenia biegunów” i nieodwracalnych procesów. W niektórych przypadkach wykonuje się elektronikę bateriiw sposób, który zapobiega negatywnym procesom poprzez zamknięcie przed ich wystąpieniem, ale prostsze urządzenia, takie jak latarki, tego nie robią.
Wymagane:
- Bądź gotowy do ich wymiany. Akumulatory niklowo-wodorkowe nie działają wiecznie. Po zakończeniu zasobu przestaną działać.
- Kup inteligentną ładowarkę, która elektronicznie kontroluje proces i zapobiega przeładowaniu. Jest to nie tylko lepsze dla baterii, ale także zużywa mniej energii.
- Wyjmij baterię po zakończeniu ładowania. Zbędny czas spędzany na urządzeniu oznacza, że do jego ładowania zużywa się więcej energii odrzutowej, co zwiększa zużycie i zużycie energii.
- Nie wyczerpuj całkowicie baterii, aby przedłużyć ich żywotność. Wbrew wszelkim radom całkowite wyładowanie w rzeczywistości skróci ich życie.
- Przechowuj akumulatory NiMH w temperaturze pokojowej w suchym miejscu.
- Nadmierne ciepło może uszkodzić baterie i spowodować ich szybkie rozładowanie.
- Rozważ użycie modelu o niskim poziomie naładowania baterii.
W ten sposób możesz narysować linię. Rzeczywiście, akumulatory NiMH są bardziej przygotowane przez producenta na dzisiejsze środowisko, a prawidłowe ładowanie akumulatorów za pomocą inteligentnego urządzenia zapewni ich wydajność i długowieczność.
