NiMH означава никел-металхидрид. Правилното зареждане е от ключово значение за поддържане на производителност и дълголетие. Трябва да познавате тази технология, за да зареждате NiMH. Възстановяването на NiMH клетки е доста сложен процес, тъй като пикът на напрежението и последващият спад са по-малки и следователно индикаторите са по-трудни за определяне. Презареждането води до прегряване и повреда на клетката, след което капацитетът се губи, което води до загуба на функционалност.
Дизайн и принцип на действие
Батерията е електрохимично устройство, в което електрическата енергия се преобразува и съхранява в химическа форма. Химическата енергия лесно се превръща в електрическа енергия. NiMH работи на принципа на абсорбиране, освобождаване и транспортиране на водород в два електрода.
NiMH батериите се състоят от две метални ленти, които действат като положителни и отрицателни електроди, и изолиращо фолио, разделящо се между тях. Този енергиен "сандвич" се навива и се поставя в батерия заедно с течностелектролит. Положителният електрод обикновено се състои от никел, отрицателният електрод от метален хидрид. Оттук и името "NiMH" или "никел метал хидрид".
Предимства:
- Съдържа по-малко токсини и е екологично чист и рециклируем.
- Ефектът на паметта е по-висок от Ni-Cad.
- Много по-безопасно от литиевите батерии.
Недостатъци:
- Дълбокото разреждане съкращава живота и генерира топлина по време на бързо зареждане и високо натоварване.
- Саморазрядът е по-висок в сравнение с други батерии и трябва да се вземе предвид преди зареждане NiMH.
- Изисква се високо ниво на поддръжка. Батерията трябва да е напълно разредена, за да се предотврати образуването на кристали по време на зареждане.
- По-скъпа от Ni-Cad батерия.
Характеристики на зареждане/разреждане
Клетката от никел-метал хидрид има много характеристики, подобни на NiCd, като кривата на разреждане (с допълнително зареждане), която батерията може да приеме. Той е непоносим към презареждане, което причинява влошаване на капацитета, което е основен проблем за дизайнерите на зарядни устройства.
Текущи спецификации, необходими за правилно зареждане на NiMH батерия:
- Номиналното напрежение е 1,2V.
- Специфична енергия - 60-120 Wh/kg.
- Енергийна плътност - 140-300 Wh/kg.
- Специфична мощност - 250-1000 W/kg.
- Ефективност на зареждане/разреждане -90%.
Ефективността на зареждане на никелови батерии варира от 100% до 70% от пълния капацитет. Първоначално има леко повишаване на температурата, но по-късно, когато нивото на заряда се повиши, ефективността спада, генерирайки топлина, което трябва да се вземе предвид преди зареждане на NiMH.
Когато NiCD батерия се разреди до определено минимално напрежение и след това се зареди, трябва да се внимава да се намали ефектът на кондициониране (приблизително на всеки 10 цикъла на зареждане/разреждане), в противен случай тя ще започне да губи капацитет. За NiMH това изискване не се изисква, тъй като ефектът е незначителен.
Въпреки това, подобен процес на възстановяване е удобен и за NiMH устройства, препоръчително е да го обмислите преди зареждане на NiMH батерии. Процесът се повтаря три до пет пъти, преди да достигнат пълен капацитет. Процесът на кондициониране на акумулаторните батерии гарантира, че те ще издържат много години.
NiMH методи за възстановяване
Има няколко метода за зареждане, които могат да се използват с NiMH батерии. Те, подобно на NiCds, изискват постоянен източник на ток. Скоростта обикновено е посочена на тялото на клетката. Не трябва да надвишава технологичните стандарти. Границите на границите на зареждане са ясно регламентирани от производителите. Преди да използвате батерии, трябва ясно да знаете с какъв ток да зареждате NiMH батериите. Има няколко метода, които се използват за предотвратяване на неуспех:
- Зареждане чрез таймер. Използване на времето заопределянето на края на процеса е най-лесният начин. Често в устройството е вграден електронен таймер, въпреки че много устройства нямат тази функция. Подходът предполага, че клетката се зарежда от известно състояние, като например когато е напълно разредена.
- Термично откриване. Определянето на края на процеса се извършва чрез наблюдение на температурата на елемента. Въпреки че устройството ще стане по-топло при презареждане, е трудно да се прецени точно повишаването на температурата, тъй като центъра на батерията ще бъде много по-горещ от външния.
- Откриване на отрицателно делта напрежение. NiMH открива спад на напрежението (5 mV). Преди зареждане на NiMH батерии се въвежда филтриране на шума, за да се улови надеждно такъв спад, за да се гарантира, че „паразитният“сензор и други шумове няма да доведат до края на зареждането.
Успоредно подаване на елементи
Успоредното зареждане на батериите затруднява качественото определяне на края на процеса. Това е така, защото човек не може да бъде сигурен, че всяка клетка или пакет има еднакво съпротивление и следователно някои ще поемат повече ток от други. Това означава, че трябва да се използва отделна верига за зареждане за всяка линия в паралелното устройство. Трябва да се установи колко ток да се зареди NiMH чрез балансиране, например, като се използват резистори с такава стойност, че да доминират над параметрите на управление.
Разработени са модерни алгоритми, за да осигурят точно зареждане без използване на термистор. Тезиустройствата са подобни на Delta V, но имат специални методи за измерване за откриване на пълен заряд, обикновено включващи някакъв вид цикъл, при който напрежението се измерва през интервал от време и между импулси. За многоелементни пакети, ако не са в същото състояние и не са балансирани по капацитет, те могат да се запълнят един по един, като сигнализират за края на етап.
Ще отнеме няколко цикъла, за да ги балансирате. Когато батерията достигне края на своя заряд, кислородът започва да се образува в електродите и рекомбинира в катализатора. Новата химическа реакция създава топлина, която може лесно да бъде измерена с термистор. Това е най-сигурният начин за откриване на края на процес по време на бързо възстановяване.
Евтин начин за регенериране
Зареждането през нощта е най-евтиният начин за зареждане на NiMH батерия при C/10, което е под 10% от номиналния капацитет на час. Това трябва да се има предвид, за да се зарежда правилно NiMH. Така че батерия от 100 mAh ще се зарежда при 10 mA за 15 часа. Този метод не изисква сензор за край на процеса и осигурява пълно зареждане. Съвременните клетки имат катализатор за рециклиране на кислород, който предотвратява повреда на батерията, когато е изложена на електрически ток.
Този метод не може да се използва, ако скоростта на зареждане е над C/10. Минималното напрежение, необходимо за пълна реакция, зависи от температурата (най-малко 1,41V на клетка при 20 градуса), което трябва да се има предвид, за да се зарежда правилно NiMH. Продължителното възстановяване не предизвиква вентилация. Леко загрява батерията. За да се запази експлоатационният живот, се препоръчва използването на таймер с обхват от 13 до 15 часа. Зарядното устройство Ni-6-200 има микропроцесор, който отчита състоянието на заряда чрез светодиод и също така изпълнява функция за синхронизация.
Процес на бързо зареждане
Използвайки таймера, можете да зареждате C/3.33 за 5 часа. Това е малко рисковано, тъй като първо батерията трябва да бъде напълно разредена. Един от начините да се уверите, че това няма да се случи, е да разредите автоматично батерията от зарядното устройство, което след това стартира процеса на възстановяване за 5 часа. Този метод има предимството да елиминира всяка възможност за създаване на отрицателна памет на батерията.
Понастоящем не всички производители произвеждат такива зарядни устройства, но микропроцесорната платка се използва например в зарядното устройство C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller и може лесно да бъде модифицирана за извършване на разреждане. Ще е необходим разсейващ мощност за разсейване на енергията на частично заредена батерия в рамките на разумен период от време.
Ако се използва температурен монитор, NiMH батериите могат да се зареждат до 1C, с други думи, 100% капацитет на ампер-час за 1,5 часа. Контролерът за зареждане на батерията PowerStream прави това във връзка с контролна платка, която е в състояние да измерва напрежение и ток за по-сложни алгоритми. Когато температурата се повиши, процесът трябва да бъде спрян и когаСтойността dT/dt трябва да бъде настроена на 1-2 градуса в минута.
Има нови алгоритми, които използват микропроцесорно управление, когато използват -dV сигнала за определяне на края на зареждането. На практика те работят много добре, поради което съвременните устройства използват тази технология, която включва процеси за включване и изключване за измерване на напрежението.
Спецификации на адаптера
Важен въпрос е животът на батерията или общата цена на системата. В този случай производителите предлагат устройства с микропроцесорно управление.
Алгоритъм за перфектното зарядно устройство:
- Мек старт. Ако температурата е над 40 градуса или под нулата, започнете със зареждане C/10.
- Опция. Ако напрежението на разредената батерия е по-високо от 1,0 V/клетка, разредете батерията до 1,0 V/клетка и след това преминете към бързо зареждане.
- Бързо зареждане. При 1 градус, докато температурата достигне 45 градуса или dT показва пълно зареждане.
- След като бързото зареждане приключи, заредете при C/10 за 4 часа, за да осигурите пълно зареждане.
- Ако напрежението на заредена NiMH батерия се повиши до 1,78V/клетка, спрете работата.
- Ако времето за бързо зареждане надвиши 1,5 часа без прекъсване, то ще бъде спряно.
Теоретично презареждането е скорост на зареждане, която е достатъчно бърза, за да поддържа батерията напълно заредена, но достатъчно бавна, за да се избегне презареждане. Определяне на оптималната скорост на презареждане за конкретна батериямалко трудно е да се опише, но е общоприето, че това е около десет процента от капацитета на батерията, например за Sanyo 2500 mAh AA NiMH, оптималната скорост на презареждане е 250 mA или по-ниска. Трябва да се вземе предвид, за да се зареждат правилно NiMH батериите.
Процеси за повреда на батерията
Най-честата причина за преждевременна повреда на батерията е презареждането. Видовете зарядни устройства, които най-често го причиняват, са така наречените "бързи зарядни устройства" за 5 или 8 часа. Проблемът с тези инструменти е, че те всъщност нямат механизъм за контрол на процеса.
Повечето от тях имат проста функционалност. Те се зареждат на пълна скорост за определен период от време (обикновено пет или осем часа) и след това се изключват или превключват на по-ниска „ръчна“скорост. Ако се използват правилно, тогава всичко е наред. Ако се прилагат неправилно, животът на батерията ще бъде съкратен по няколко начина:
- Когато в устройството се поставят напълно заредени или частично заредени батерии, то не може да го усети, така че то зарежда напълно батериите, за които е предназначено. Така капацитетът на батерията пада.
- Друга често срещана ситуация е прекъсване на цикъла на зареждане в ход. Това обаче е последвано от повторно свързване. За съжаление, това води до рестартиране на пълен цикъл на зареждане, дори ако предишният цикъл е почти завършен.
Най-лесният начинЗа да избегнете тези сценарии, използвайте интелигентно зарядно устройство, управлявано от микропроцесор. Той може да открие кога батерията е напълно заредена и след това - в зависимост от нейния дизайн - или да изключи напълно, или да превключи в режим на проточно зареждане.
iMax B6 смарт устройства
За да заредите NiMH iMax, ще ви е необходимо специално зарядно устройство, тъй като използването на грешен метод може да направи батерията безполезна. Много потребители смятат iMax B6 за най-добрия избор за NiMH зареждане. Той поддържа процеса на до 15 клетъчни батерии, както и много настройки и конфигурации за различни видове батерии. Препоръчителното време за зареждане не трябва да надвишава 20 часа.
Обикновено производителят гарантира 2000 цикъла на зареждане/разреждане от стандартна NiMH батерия, въпреки че това може да варира в зависимост от условията на употреба.
Работен алгоритъм:
- Зареждане NiMH iMax B6. Необходимо е да свържете захранващия кабел към контакта от лявата страна на устройството, като се вземе предвид формата на края на кабела, за да се гарантира, че е направена правилната връзка. Вмъкваме го докрай и спираме да натискаме, когато на екрана на дисплея се появят звуков сигнал и съобщение за добре дошли.
- Използвайте сребърния бутон най-вляво, за да превъртите през първото меню и да изберете типа батерия, която да зареждате. Натискането на най-левия бутон ще потвърди избора. Бутонът вдясно ще превърта през опциите: зареждане, разреждане, баланс, бързо зареждане, съхранение идруги.
- Два централни бутона за управление ще ви помогнат да изберете желания номер. С натискане на крайния десен бутон, за да влезете, можете да отидете на настройката за напрежение, като превъртите отново с двата централни бутона и натиснете enter.
- Използвайте няколко кабела, за да свържете батерията. Първият комплект изглежда като лабораторно оборудване. Често идва в комплект с щипки крокодил. Гнездата за свързване са разположени от дясната страна на устройството близо до дъното. Те са достатъчно лесни за забелязване. Ето как можете да зареждате NiMH с iMax B6.
- След това трябва да свържете безплатния кабел на батерията към края на червените и черни скоби, създавайки затворен контур. Това може да бъде малко рисковано, особено ако потребителят направи грешни настройки за първи път. Натиснете и задръжте бутона за въвеждане за три секунди. След това екранът трябва да информира, че проверява батерията, след което потребителят ще бъде помолен да потвърди настройката на режима.
- Докато батерията се зарежда, можете да превъртате през различните екрани на дисплея с помощта на двата централни бутона, които предоставят информация за процеса на зареждане в различни режими.
Съвети за оптимизиране на производителността на батерията
Най-стандартният съвет е напълно да изтощиш батериите и след това да ги презаредиш. Въпреки че това е лечение на "ефекта на паметта", трябва да се внимава при никел-кадмиевите батерии, тъй като е лесно да се повредят поради прекомерно разреждане, което води до "обръщане на полюса" и необратими процеси. В някои случаи се прави акумулаторна електроникапо начин, който предотвратява негативните процеси чрез изключване, преди да се случат, но по-простите устройства като фенерчета не го правят.
Задължително:
- Бъдете готови да ги замените. Никел-металхидридните батерии не издържат вечно. След края на ресурса те ще спрат да работят.
- Купете интелигентно зарядно устройство, което електронно контролира процеса и предотвратява презареждането. Това не само е по-добро за батериите, но и използва по-малко енергия.
- Извадете батерията, когато презареждането приключи. Ненужното време на устройството означава, че за зареждането му се използва повече реактивна енергия, като по този начин се увеличава износването и се използва повече мощност.
- Не изтощавайте батериите напълно, за да удължите живота им. Въпреки всички съвети за обратното, пълното изхвърляне всъщност ще съкрати живота им.
- Съхранявайте NiMH батериите при стайна температура на сухо място.
- Излишната топлина може да повреди батериите и да доведе до бързото им изтощаване.
- Помислете за използването на модел с изтощена батерия.
По този начин можете да начертаете линия. Всъщност NiMH батериите са по-подготвени от производителя за днешната среда и правилното зареждане на батериите с помощта на смарт устройство ще гарантира тяхната производителност и дълготрайност.
