Как заряжать nimh: Ni-mh аккумулятор: как заряжать — Tesla Batteries UA

Содержание

Ni-mh аккумулятор: как заряжать — Tesla Batteries UA

Первые вполне рабочие никель-металлгидридные аккумуляторы были разработаны в 1980-х годах в попытке заменить никель-кадмиевые, страдающие множеством «болезней». Особенно неприятным был сильный «эффект памяти», а также быстрый выход из строя при неполных зарядках. Аккумуляторы на Ni-Mh основе успешно используются и в настоящее время, разделяясь на две основные группы:

  • Обычные. Аккумуляторные батареи, применяемые повсеместно. Особенно в электроприборах и бытовой технике: RECHARGEABLE BATERIE 9V (6HR61, 9V, блистер), AA (HR06, блистер), AAA (HR03, блистер).
  • Силовые. Особая группа батарей, которые специально были разработаны для применения в качестве источников электроэнергии для моделей на Р/У. 

Несмотря на такое разделения, технология работы и принципы зарядки у них в целом идентичны. Количество циклов заряда/разряда и, соответственно, срок службы Ni-Mh батарей составляет в среднем 500-1000. Эта цифра напрямую зависит от условий эксплуатации:

  • глубины и скорости разряжения;
  • скорости заряжания;
  • особенностей контроля процесса зарядки. 

В случае точного соблюдения условий батареи прослужат максимально долго. Главное – избежать действия эффекта памяти. 

Эффект памяти: особенности и как его избежать

Никель-металлгидридные батареи, в отличие от никель-кадмиевых, гораздо меньше, но все же подвержены эффекту памяти. Иными словами, со временем аккумулятор начинает отдавать емкость, взятую при серии ближайших зарядок. 

Это значит, что если в течение определенного периода заряжать не полностью разряженный аккумулятор, то отдаваемая им емкость начнет падать. 

Как заряжать NiMh аккумуляторы: циклирование

Чтобы избежать утраты батареями части своей емкости и продлить срок их жизни, традиционно применяют циклирование. Его суть заключается в том, чтобы полностью разрядить и следом зарядить аккумулятор. В случае с никель-металлогидридной основой такую процедуру следует повторять хотя бы раз в месяц. 

Эффект от циклирования вполне ощутим. Даже изношенную батарею, которая утратила часть своей емкости, таким образом можно восстановить по характеристикам на 10-20% от изначальных. Для такого эффекта достаточно трижды повторить цикл. 

Как заряжать NiMh аккумуляторы: особенности зарядки

Зарядка никель-металлгидридных батарей производится зарядными устройствами, которые выдают ток 3-5 ампер. Заряжание на пяти амперах не имеет особых противопоказаний, однако, при высокой окружающей температуре и повышенных токах заряда есть риск перегрева батарей. В связи с этим рекомендуется использовать зарядку токами в пределах 3 ампер.

Высокие требования предъявляются к зарядным устройствам Ni-Mh аккумуляторов. Момент прекращения процесса зарядки у них определяется стандартным пиковым методом. У Ni-Mh он выражается вдвое слабее сравнительно с Ni-Cd батареями, поэтому чувствительность пика конечного напряжения должна составлять 3-5 микровольт на один элемент батареи.

Оптимальный ответ на вопрос, как заряжать Ni-Mh аккумулятор – в обыкновенном линейном режиме. Подразумевается, что ток заряда неизменен на протяжении всего хода зарядки. Использование других режимов особо не вредит, однако в некоторых случаях снижает напряжение батареи. 

Советы по эксплуатации Ni-Mh аккумуляторов

Предлагаем ознакомиться с общими рекомендациями, которые дают возможность по максимуму использовать ресурс аккумуляторов этого типа. И первое, на что следует обратить внимание – длительное время их стоит хранить заряженными всего на 30-50%. 

Это интересно: Как правильно заряжать аккумуляторные батарейки

Заряжать никель-металлгидридные аккумуляторы следует при температурах не ниже 5 и не выше 50°С. Выход за этот диапазон может значительно сократить срок их службы. Использование Ni-Mh аккумуляторов в режиме дозарядки будет успешным, если в ходе каждого цикла вы будете разряжать их до 0,9 вольт, и только потом подключать к зарядному прибору.

Немного о зарядке NiMH и NiCd аккумуляторов

 Портативный мир

В настоящее время для питания портативной аппаратуры используется несколько видов аккумуляторов : никель — кадмиевые (NiCd), никель — металл — гидридные (NiMH), литий — ионные (Li+), литий — полимерные (Li-Polymer). В последнее время все большее распространение получают Li+ аккумуляторы . Причин этому несколько : они имеют большую удельную емкость , низкий саморазряд , способны отдавать большие токи при разряде . Li-Polymer аккумуляторы обладают еще одним преимуществом : технологически их можно изготовить любой формы , аккумулятор может быть сверхплоским , толщиной всего несколько миллиметров , и даже иметь сложную форму , заполняя собой все свободное пространство внутри устройства . К сожалению , Li+ аккумуляторы , производимые разными фирмами ( и даже одной фирмой , но для разных моделей устройства ) имеют разные размеры и несовместимы между собой . Теряется такое важное качество , как взаимозаменяемость . С одной стороны , это позволяет создавать более компактные устройства , разрабатывая оптимальный аккумулятор для каждого случая . Но в то же время это вызывает ряд неудобств . Если , например , требуется второй аккумулятор для того или иного устройства , возникают определенные проблемы : нужно найти точно такой же аккумулятор той же фирмы , причем стоимость его будет довольно высокой , поскольку нет предложений от конкурентов . То же касается и зарядных устройств : для каждого типа аккумулятора нужно иметь свое « фирменное » зарядное устройство . Потребители хотят иметь выбор и часто голосуют кошельком против такого подхода , покупая устройства , работающие на стандартных аккумуляторах размера AA или AAA. Такие аккумуляторы намного дешевле , широко представлены на рынке , а в экстренных случаях могут быть заменены щелочными батарейками , которые имеют такой же форм — фактор . Как недостаток можно назвать их несколько меньшую удельную емкость и несколько меньшую компактность устройств , использующих такие аккумуляторы . Но есть и важное преимущество : если во всех устройствах используются аккумуляторы форм — фактора AA или AAA, достаточно одного зарядного устройства .

Стандартные аккумуляторы

Если вести речь об аккумуляторах форм — фактора AA или AAA, то есть смысл говорить только о NiMH аккумуляторах . Применявшиеся ранее NiCd аккумуляторы встречаются все реже , тем более , зарядное устройство , спроектированное для работы с NiMH аккумуляторами , будет нормально работать и с NiCd аккумуляторами ( но обратное не верно ). По сравнению с NiCd аккумуляторами NiMH аккумуляторы имеют на 30…40% большую удельную емкость , меньше страдают эффектом « памяти », не содержат опасного для окружающей среды кадмия . Однако у NiMH аккумуляторов есть и недостатки : они дороже ( хотя разница в стоимости постепенно стирается ), имеют меньшее количество циклов заряд — разряда ( характеристики начинают ухудшаться уже после 200…300 циклов ), имеют более высокое внутреннее сопротивление , больший примерно в полтора раза саморазряд . Даже несмотря на то , что при разряде они могут отдавать значительные токи , разряд током сверх допустимого ведет к уменьшению количества циклов , поэтому желательно при разряде не превышать ток 0.5C. Там , где требуются большие разрядные токи , до сих пор используются NiCd акумуляторы . Однако технология NiMH аккумуляторов постоянно совершенствуется и уже сегодня ведущие производители этих аккумуляторов заявляют , что современные модели NiMH аккумуляторов полностью свободны от эффекта « памяти » и допускают 500…1000 циклов заряд — разряда .

Способы зарядки аккумуляторов

В процессе зарядки аккумулятора в нем происходят химические преобразования . Только часть поступающей энергии тратится на эти преобразования , другая часть превращается в тепло . Можно ввести понятие « КПД процесса зарядки аккумулятора ». Это та часть энергии , поступающей от зарядного устройства , которая запасается в аккумуляторе . Значение КПД никогда не бывает 100%, при одних условиях зарядки КПД выше , при других – ниже . Тем не менее , КПД может быть довольно высоким , что позволяет производить зарядку большими токами не опасаясь перегрева аккумулятора . Химические реакции , которые протекают в NiMH аккумуляторе при его зарядке , являются экзотермическими , в отличие от NiCd аккумуляторов , где они эндотермические . Это означает , что КПД зарядки NiMH аккумуляторов ниже , и они более горячие в процессе зарядки . Это требует более тщательного контроля процесса зарядки . Скорость зарядки аккумулятора зависит от величины зарядного тока . Ток зарядки обычно измеряют в единицах C, где C – численное значение емкости аккумулятора . Это не совсем корректно с точки зрения размерностей физических величин , но принято считать , что ток 1C для аккумулятора емкостью 2500 мА / ч равен 2500 мА . По скорости различают несколько видов зарядки : капельная зарядка (trickle charge), быстрая зарядка (quick charge) и ускоренная зарядка (fast charge). Капельная зарядка обычно определяется как зарядка током 0.1C, быстрая зарядка – током порядка 0.3C, ускоренная зарядка – током 0.5…1.0C. На самом деле принципиальных отличий между быстрой и ускоренной зарядкой нет , они отличаются лишь предпочтительными методами определения конца зарядки . Поэтому есть смысл разделять только два вида зарядки : капельная и быстрая . К быстрой зарядке можно отнести любую зарядку током , большим 0.1C. Принципиальным отличием капельной и быстрой зарядки является то , что при быстрой зарядке зарядное устройство должно автоматически заканчивать процесс , пользуясь какими — то критериями . При капельной зарядке окончание процесса можно не детектировать , а аккумулятор может находится в состоянии капельной зарядки сколь угодно долго .

Капельная зарядка

Вопреки существующему мнению , капельная зарядка не способствует долгой жизни аккумуляторов . Дело в том , что при капельной зарядке зарядный ток не отключают даже после того , как аккумулятор полностью зарядился . Именно поэтому ток выбирается малым . Считается , что даже если вся энергия , сообщаемая аккумулятору , будет превращаться в тепло , при столь малом токе он не сможет существенно нагреться . Для NiMH аккумуляторов , которые значительно хуже реагируют на перезарядку , чем NiCd, ток капельного заряда рекомендуется не более 0.05C. Для аккумуляторов большей емкости значение тока капельной зарядки больше . Это означает , что в зарядном устройстве , предназначенном для зарядки аккумуляторов большой емкости , аккумуляторы малой емкости будут сильно нагреваться , что сокращает срок их службы . Снижение тока капельной зарядки ведет к увеличению длительности зарядки сверх разумного . Аккумулятор большой емкости , установленный в зарядное устройство , предназначенное для зарядки аккумуляторов малой емкости , может вообще никогда не достичь своего полного заряда , так как с процессом заряда будет конкурировать саморазряд . Долго находясь в таких условиях , аккумуляторы начинают деградировать , теряя емкость . При всем желании , надежно детектировать конец капельной зарядки невозможно . На низких зарядных токах профиль напряжения плоский , практически нет характерного максимума в конце зарядки . Температура также растет плавно . Единственным методом является ограничение процесса зарядки по времени . Однако при этом нужно знать не только точную емкость аккумулятора ( которая зависит от возраста и состояния аккумулятора ), но и величину его начального заряда . Исключить влияние начального заряда можно только одним способом – полностью разрядить аккумулятор перед зарядкой . А это еще больше удлиняет процесс зарядки и укорачивает жизнь аккумулятора , которая определяется количеством циклов заряд — разряда . Еще одной помехой при вычислении длительности капельной зарядки является низкий КПД этого процесса . Для капельной зарядки КПД не превышает 75%, более того , КПД зависит от многих факторов , в том числе от температуры и состояния аккумулятора . Единственным преимуществом капельной зарядки является простота реализации ( без контроля конца зарядки ). В то же время производители NiMH аккумуляторов не рекомендуют пользоваться капельной зарядкой . И только в самое последнее время производители аккумуляторов специально отмечают , что современные NiMH аккумуляторы не деградируют под воздействием длительной капельной зарядки .

Быстрая зарядка

Большинство производителей NiMH аккумуляторов приводят характеристики своих аккумуляторов для случая быстрой зарядки током 1C. Хотя иногда можно встретить рекомендации не превышать ток 0.75C. Эти рекомендации связаны с опасностью открывания вентиляционных отверстий аккумулятора при быстрой зарядке в условиях повышенной температуры окружающей среды . « Умное » зарядное устройство должно оценить условия и принять решение о допустимости быстрого заряда . Считается , что быстрый заряд можно использовать только в диапазоне температур 0…+40°C и при напряжении на аккумуляторе 0.8…1.8 В . КПД процесса быстрой зарядки очень высок ( порядка 90%), поэтому аккумулятор нагревается слабо . Однако в конце зарядки КПД этого процесса резко падает и практически вся подводимая к аккумулятору энергия начинает превращаться в тепло . Это вызывает резкий рост температуры и давления внутри аккумулятора , что может вызвать его повреждение . И хотя для современных аккумуляторов взрыва , скорее всего , не последует , просто откроются вентиляционные отверстия и часть содержимого аккумулятора будет безвозвратно утрачена . Это точно не пойдет на пользу аккумулятору , не говоря уже об изменении внутренней структуры электродов под воздействием высокой температуры . Поэтому при быстрой зарядке аккумулятора очень важно зарядку вовремя прекратить . К счастью , в режиме быстрой зарядки есть довольно надежные критерии , по которым зарядное устройство может это сделать . Алгоритм работы быстрого зарядного устройства состоит из нескольких фаз :

1. Определение наличия аккумулятора .

2. Квалификация аккумулятора (qualification).

3. Пред — зарядка (pre-charge).

4. Переход к быстрой зарядке (ramp).

5. Быстрая зарядка (fast charge).

6. Дозарядка (top-off charge).

7. Поддерживающая зарядка (maintenance charge).

Фаза определения наличия аккумулятора

В этой фазе обычно проверяется напряжение на выводах аккумулятора при включенном генераторе зарядного тока примерно 0.1C. Если при этом напряжение оказывается выше 1.8 В , это значит , что аккумулятор отсутствует или поврежден . В любом случае зарядка начинаться не должна . Как только будет обнаружено меньшее напряжение , делается вывод , что аккумулятор подключен и можно начинать зарядку .

Во всех других фазах зарядки на фоне основных действий должна производится проверка наличия аккумулятора . Эта необходимость связана с тем , что аккумулятор в любой момент может быть вынут из зарядного устройства . При этом из любой фазы зарядное устройство должно перейти на первую фазу – определение наличия аккумулятора .

Фаза квалификации аккумулятора

Зарядка начинается с фазы квалификации аккумулятора . Эта фаза нужна для грубой оценки начального заряда аккумулятора . Если напряжение на аккумуляторе меньше 0.8 В , то быструю зарядку производить нельзя . В этом случае требуется дополнительная фаза пред — зарядки . Если же напряжение больше этой величины , то фаза пред — зарядки пропускается . На практике аккумуляторы никогда не разряжают ниже 1.0 В . Поэтому фаза пред — зарядки реально никогда не используется , разве что при зарядке глубоко разряженных или долго не бывших в употреблении аккумуляторов .

Фаза пред — зарядки

Эта фаза предназначена для начальной зарядки глубоко разряженных аккумуляторов . Значение тока пред — зарядки выбирается в пределах 0.1…0.3C. Фаза пред — зарядки должна быть ограничена во времени ( например , 30 мин ). Более длительная пред — зарядка смысла не имеет , так как у исправного аккумулятора напряжение должно довольно быстро достигнуть порогового значения 0.8 В . Если же напряжение не растет , значит аккумулятор поврежден и процесс зарядки нужно прервать с индикацией ошибки . Во всех длительных фазах зарядки необходимо контролировать температуру и прекращать зарядку при достижении критического значения . Для NiMH аккумуляторов максимально допустимой во время зарядки считают температуру 50°C. Как и во всех других фазах , необходимо контролировать наличие аккумулятора .

Фаза перехода к быстрой зарядке

Если напряжение на аккумуляторе выше 0.8 В , то можно начинать быструю зарядку . Сразу включать большой зарядный ток не рекомендуется . Ток нужно плавно повышать в течение 2…4 мин , пока он не достигнет заданного тока быстрой зарядки . В этой фазе необходимо контролировать температуру и прекращать зарядку при достижении критического значения . Как и во всех других фазах , необходимо контролировать наличие аккумулятора .

Фаза быстрой зарядки

В этой фазе ток зарядки устанавливают в пределах 0.5…1.0C. Основной проблемой при быстрой зарядке является точное определение момента окончания зарядки . Если фазу быстрой зарядки вовремя не прекратить , аккумулятор будет разрушен . Поэтому весьма желательно , чтобы для определения окончания быстрой зарядки использовалось сразу несколько независимых критериев . Для NiCd аккумуляторов обычно применялся так называемый –dV метод . В процессе зарядки напряжение на аккумуляторе растет , но в самом конце зарядки оно начинает падать . Для NiCd аккумуляторов критерием окончания зарядки являлось снижение напряжения примерно на 30 мВ ( на каждый аккумулятор ). –dV – это самый быстрый метод , он хорошо работает даже с частично заряженными аккумуляторами . Если , например , установить на зарядку полностью заряженный аккумулятор , то напряжение на нем начнет быстро расти , затем довольно резко падать . Это вызовет окончание зарядки . Для NiMH аккумуляторов этот метод работает не столь хорошо , потому что падение напряжения для них менее выражено . При токах зарядки менее 0.5C максимум напряжения вообще может отсутствовать , поэтому зарядное устройство , предназначенное для зарядки аккумуляторов малой емкости , не всегда может определить конец зарядки аккумуляторов большой емкости . При повышенных температурах максимум напряжения также несколько смазывается . Слабое падение напряжения в конце зарядки вынуждает повышать чувствительность , что может привести к досрочному завершению быстрой зарядки из — за помех . Помехи генерируются как самим зарядным устройством , так и проникают из питающей сети . По этой причине не рекомендуется заряжать аккумуляторы в автомобиле , так как бортовая сеть обычно имеет очень высокий уровень помех . Сам аккумулятор тоже является источником шумов . Поэтому при измерении напряжения нужно применять фильтрацию . Надежность метода –dV уменьшается при зарядке батарей последовательно соединенных аккумуляторов , если отдельные аккумуляторы в батарее различаются по степени заряда . При этом пик напряжения для разных аккумуляторов батареи наступает в разные моменты времени , и профиль напряжения смазывается . Иногда для NiMH аккумуляторов вместо метода –dV используют метод dV=0, когда вместо падения напряжения детектируют плато на профиле напряжения . Критерием конца зарядки в этом случае служит постоянство напряжения на аккумуляторе в течение , например , 10 минут . Метод dV=0 можно рассматривать как вариант метода –dV с установленным нулевым порогом изменения напряжения . Несмотря на все трудности определения конца зарядки методом –dV, именно этот метод большинством производителей NiMH аккумуляторов называется как основной при быстрой зарядке . Типичным значением для изменения напряжения в конце зарядки током 1C является –2.5…–12 мВ на один аккумулятор . Сразу после включения большого зарядного тока напряжение на аккумуляторе может испытывать флуктуации , которые могут быть неверно восприняты как падение напряжения в конце зарядки . Для предотвращения ложного прекращения быстрой зарядки первые 3…10 мин (hold off time) после включения зарядного тока контроль –dV должен быть выключен . Одновременно с падением напряжения в конце зарядки начинает расти температура и давление внутри аккумулятора . Поэтому конец зарядки можно определить по возрастанию температуры . Устанавливать абсолютный порог температуры для определения момента окончания зарядки не рекомендуется , так как сильное влияние на точность будет оказывать температура окружающей среды . Поэтому чаще используют не саму температуру , а скорость ее изменения dT/dt. Считается , что при зарядном токе 1C процесс зарядки нужно завершать , когда скорость роста температуры dT/dt достигнет 1°C/ мин . Нужно отметить , что при токах зарядки менее 0.5C скорость роста температуры почти не меняется и этот критерий использовать нельзя . Ввиду тепловой инерции метод dT/dt склонен вызывать некоторый перезаряд аккумулятора . Как метод dT/dt, так и метод –dV вызывают некоторый перезаряд аккумулятора , что ведет к снижению срок его службы . Для того , чтобы обеспечить полный заряд аккумулятора , завершение заряда лучше проводить малым током при низкой температуре аккумулятора , так как при повышенных температурах способность принимать заряд у аккумуляторов заметно падает . Поэтому фазу быстрой зарядки желательно завершать чуть раньше . Существует так называемый inflexion метод определения окончания быстрой зарядки [3]. Суть этого метода заключается в том , что анализируется не максимум напряжения на аккумуляторе , а максимум производной напряжения по времени . Т . е . быстрая зарядка прекратится в тот момент , когда скорость роста напряжения будет максимальной . Это позволяет завершить фазу быстрой зарядке раньше , когда температура аккумулятора еще не успела значительно подняться . Однако этот метод требует измерения напряжения с большей точностью и некоторых математических вычислений ( вычисления производной и цифровой фильтрации полученного значения ). Некоторые зарядные устройства используют не постоянный зарядный ток , а импульсный [4]. Импульсы тока имеют длительность порядка 1 сек , промежуток между импульсами – порядка 20…30 мс . Как преимущество такого метода называют лучшее выравнивание концентрации активных веществ по всему объему , меньшую вероятность образования крупных кристаллических образований на электродах и их пассивации . Точных данных по эффективности такого метода нет , во всяком случае , вреда он не приносит . С другой стороны , такой способ имеет другие преимущества . В процессе детектирования окончания быстрого заряда необходимо точно измерять напряжение на аккумуляторе . Если измерение проводить под током , то дополнительную погрешность будет вносить сопротивление контактов , которое может быть нестабильным . Поэтому на время измерения зарядный ток желательно отключать . После выключения зарядного тока необходимо сделать паузу 5…10 мс , пока напряжение на аккумуляторе установится . Затем можно производить измерение . Для эффективной фильтрации помех сетевой частоты можно произвести ряд последовательных выборок на интервале 20 мс ( один период сетевой частоты ) с последующей цифровой фильтрацией . Идея заряда импульсным током получила дальнейшее развитие . Был разработан метод , который называют FLEX negative pulse charging или Reflex Charging. Этот метод отличается от простого импульсного заряда наличием в промежутках между импульсами тока зарядки импульсов разрядного тока . При длительности импульсов тока зарядки порядка 1 сек длительность импульсов разрядного тока выбирается порядка 5 мс . Величина разрядного тока больше тока зарядки в 1.0…2.5 раз . Как преимущество такого метода называют более низкую температуру аккумулятора в процессе зарядки и способность устранять крупные кристаллические образования на электродах ( вызывающих эффект « памяти »). Но есть результаты независимой проверки это метода фирмой General Electric, которые говорят о том , что пользы такой метод не приносит , как , впрочем , и вреда . Поскольку правильное определения окончания быстрого заряда является очень важным , хорошее зарядное устройство должно использовать несколько методов определения сразу . Кроме того , должны проверяться некоторые дополнительные условия для аварийного прекращения быстрой зарядки . Так , в фазе быстрой зарядки необходимо контролировать температуру аккумулятора и прекращать быструю зарядку в случае достижения критического значения . Для быстрой зарядки ограничение по температуре более жесткое , чем для зарядки вообще . Поэтому при достижении температуры +45°C необходимо аварийно прекратить быструю зарядку и перейти на фазу дозарядки меньшим током . Очень желательно пред продолжением зарядки дождаться остывания аккумулятора , так как при повышенных температурах способность принимать заряд у аккумуляторов падает . Еще одним дополнительным условием является ограничение времени быстрой зарядки . Зная ток зарядки , емкость аккумулятора и КПД процесса зарядки можно вычислить время , необходимое для полной зарядки . Таймер быстрой зарядки должен быть установлен на время , больше расчетного на 5…10%. Если это время истекло , а ни один из способов детектирования окончания быстрой зарядки не сработал , она аварийно прекращается . Такая ситуация , скорее всего , говорит о неисправности каналов измерения напряжения и температуры . Кроме того , как и во всех других фазах , необходимо контролировать наличие аккумулятора .

Фаза дозарядки

В этой фазе ток зарядки устанавливают в пределах 0.1…0.3C. При токе дозарядки 0.1C производители рекомендуют длительность дозарядки 30 мин . Более длительная дозарядка приводит к перезаряду , что увеличивает емкость аккумулятора на 5…6%, но сокращает количество циклов заряд — разряда на 10…20%. Еще одним положительным эффектом дозарядки является выравнивание заряда аккумуляторов в батарее . Те аккумуляторы , которые полностью заряжены , будут рассеивать подводимую энергию в виде тепла , в то время как другие будут заряжаться . Если фаза дозарядки идет непосредственно после фазы быстрой зарядки , полезно в течение нескольких минут остудить аккумуляторы . С повышением температуры способность аккумулятора принимать заряд существенно падает . Например , при температуре 45°C аккумулятор способен принять только 75% заряда . Поэтому дозарядка , проведенная при комнатной температуре , позволяет получить более полный заряд аккумулятора .

Фаза поддерживающей зарядки

Зарядные устройства , предназначенные для зарядки NiCd аккумуляторов по окончанию процесса зарядки обычно переходят в режим капельного заряда , чтобы поддерживать аккумулятор в полностью заряженном состоянии . Это приводит к тому , что температура аккумулятора всегда остается повышенной , что уменьшает срок службы аккумулятора . Для NiMH аккумуляторов долго находится в состоянии капельной зарядки нежелательно , так как эти аккумуляторы плохо переносят перезаряд . По крайней мере , ток поддерживающей зарядки должен быть очень низким , чтобы только компенсировать саморазряд . Для NiMH аккумуляторов саморазряд составляет до 15% емкости в первые 24 часа , затем саморазряд снижается и составляет 10…15% в месяц . Для того , чтобы скомпенсировать саморазряд , достаточен средний ток менее 0.005C. Некоторые зарядные устройства включают ток поддерживающей зарядки раз в несколько часов , остальное время аккумулятор отключен . Величина саморазряда сильно зависит от температуры , поэтому еще лучше сделать поддерживающий заряд адаптивным : небольшой ток зарядки включается лишь тогда , когда обнаруживается заданное уменьшение напряжения на аккумуляторе . В принципе , от фазы поддерживающей зарядки можно вообще отказаться , но если между зарядкой и использованием аккумуляторов проходит время , то непосредственно перед использованием аккумуляторы нужно подзарядить для компенсации саморазряда . Хотя более удобно , если зарядное устройство постоянно поддерживает аккумуляторы в состоянии полной зарядки .

Сверхбыстрый заряд

При заряде до 70% своей емкости КПД зарядки близок к 100%. Это является хорошей предпосылкой для создания сверхбыстрого зарядного устройства . Конечно , увеличивать зарядный ток до бесконечности нельзя . Есть предел , обусловленный скоростью протекания химических реакций . На практике возможно использовать токи до 10C. Для того , чтобы аккумулятор не перегрелся , после достижения 70% заряда ток нужно снизить до уровня обычной быстрой зарядки и контролировать окончание зарядки обычным образом . Задача состоит в том , чтобы надежно контролировать достижение 70% отметки . Надежных методов для этого нет , повышение температуры инерционно , а перегрев укоротит жизнь аккумулятора . Особенно проблематично определение степени заряда в батарее , где могут быть аккумуляторы по — разному разряженные . Еще одной проблемой является подвод к аккумуляторам зарядного тока . При столь высоких токах плохой контакт может вызвать дополнительный нагрев и даже разрушение аккумулятора . И вообще , это весьма рискованное мероприятие , так как при ошибках зарядного устройства возможен взрыв . Нужно ли так спешить ?

Универсальное зарядное устройство

Аккумуляторы даже одного форм — фактора могут иметь разную емкость . Например , для NiMH аккумуляторов размера AA в настоящее время характерными являются емкости 1000…2500 ма / ч , а для аккумуляторов размера AAA – 500…800 ма / ч . Значения же токов зарядки пропорционально емкости аккумулятора . Если заряжать менее емкий аккумулятор большим током , будет происходить нагрев . Если заряжать аккумулятор меньшим током – возникают неудобства , связанные с увеличением времени зарядки . К тому же , в таких условиях может не работать один из методов определения окончания быстрой зарядки . В идеале универсальное зарядное устройство должно иметь возможность выбора зарядного тока в зависимости от используемых аккумуляторов . Однако на практике чаще всего токи устанавливают для типовых аккумуляторов . В настоящее время для аккумуляторов размера AA можно считать средней емкость примерно 1800 ма / ч , а для аккумуляторов AAA – примерно 650 ма / ч . Нужно отметить , что для аккумуляторов одного форм — фактора с ростом емкости внутреннее сопротивление уменьшается незначительно , как и связанные с ним потери . Поэтому , если ток зарядки устанавливать равным 1 С , температура аккумуляторов большей емкости будет выше . Как указывалось ранее , повышенная температура является причиной неполной зарядки . Поэтому для аккумуляторов размера AA можно рекомендовать не превышать ток зарядки 1.3…1.5 А независимо от их емкости . Иначе нужно применять принудительное охлаждение аккумуляторов во время быстрой зарядки с помощью вентилятора . Поскольку для аккумуляторов разных размеров используются разные посадочные места с раздельными контактами , для изменения зарядного тока между AA и AAA аккумуляторами никаких дополнительных переключателей обычно не требуется .

Проблема выключения питания зарядного устройства

Если во время зарядки питание зарядного устройства было выключено , при включении должен происходить переход на фазу определения наличия аккумулятора . При этом процесс зарядки начнется сначала , но в силу того , что для определения момента окончания быстрой зарядки используются независимые от общего времени зарядки критерии , быстрый заряд продлится необходимое для полной зарядки время . А вот дозарядка будет повторена полностью , несмотря на то , что она , возможно , уже была частично выполнена . Но это практически не создает проблем , так как аккумуляторы , находящиеся в стадии дозарядки , считаются готовыми к использованию , и их можно вынуть в любой момент . Единственным минусом является перезаряд , который испытывают аккумуляторы при многократной дозарядке . Даже если периодически запоминать в энергонезависимой памяти текущее состояние процесса зарядки , это не решит проблем . Невозможно учесть саморазряд , так как неизвестна продолжительность пребывания зарядного устройства в обесточенном состоянии . К тому же , в обесточенном состоянии аккумуляторы могли быть вынуты или заменены . Полностью эта проблема решена в « умных » Li+ аккумуляторных сборках , которые внутри содержат контроллер , измеряющий величину заряда , сообщаемого аккумулятору или полученного от него . Это позволяет в любой момент точно определять степень заряда аккумулятора . Тем не менее , одним из требований , предъявляемых к зарядному устройству , является низкий разряд установленных аккумуляторов при отсутствии питания устройства . Ток разряда через цепи обесточенного зарядного устройства не должен превышать примерно 1 мА .

Определение первичных источников тока

Кроме аккумуляторов , в форм — факторе AA и AAA выпускаются первичные источники тока ( их называют батарейки , хотя это и не совсем правильно ). Основное распространение получили первичные источники двух типов : щелочные (alkaline) и марганцево — цинковые . Щелочные источники имеют емкость в 5-7 раз выше , но они и более дорогие . При установке первичных источников тока в зарядное устройство с режимом быстрой зарядки возможен взрыв , так как вентиляционные отверстия конструкцией первичных источников тока обычно не предусмотрены . Для устранения такой опасности весьма желательно , чтобы зарядное устройство могло отличать первичные источники тока от аккумуляторов и не включать режим быстрой зарядки в случае установки первых . Отличий между аккумуляторами и первичными источниками тока относительно немного . Напряжение тех и других может быть одинаковым , в процессе разряда оно находится примерно в одном и том же диапазоне . Единственным отличием является более высокое внутреннее сопротивление у первичных источников тока . Именно по этому признаку отличают первичные источники тока от аккумуляторов контроллеры DS2711/12 фирма «MAXIM» [1, 2]. Полностью заряженные NiMH аккумуляторы размера AA имеют внутреннее сопротивление порядка 25…50 мОм , размера AAA – 50…100 мОм . В то же время полностью заряженные щелочные батарейки размера AA имеют внутреннее сопротивление порядка 150…250 мОм , размера AAA – 200…300 мОм . Как видно , отличить аккумуляторы от первичных источников тока можно установив предельное значение внутреннего сопротивления порядка 150 мОм . Однако это справедливо только для полностью заряженных аккумуляторов и батареек . При разрядке у тех и других внутреннее сопротивление растет и различия в общем случае исчезают . Для определения первичных источников тока контроллеры DS2711/12 в процессе быстрой зарядки каждые 31 сек выключают зарядный ток и измеряют напряжение на аккумуляторе без тока . По этому и другому значению , измеренному уже с зарядным током , вычисляется внутреннее сопротивление аккумулятора . Если оно оказывается больше установленного предела , то процесс зарядки прерывается с индикацией ошибки . Из — за того , что у разряженных батареек и аккумуляторов внутреннее сопротивление может быть одинаковым , алгоритм не всегда будет работать . Однако есть несколько эффектов , которые делают работу зарядного устройства с таким алгоритмом вполне приемлемым . Если пытаться заряжать батарейку , разряженную до напряжения ниже 0.8 В , то зарядное устройство не включит режим быстрой зарядки , пока в режиме пред — зарядки не будет достигнуто напряжение 0.8 В . Поскольку пред — зарядка ведется относительно малым током , такой режим не может привести к существенному нагреву и разрушению батарейки . Когда напряжение достигнет 0.8 В , то включится режим быстрой зарядки . Если ток быстрой зарядки 1 А и более , то высока вероятность того , что из — за высокого внутреннего сопротивления батарейки напряжение поднимется выше 1.8 В и зарядка сразу будет прервана . Если же этого не произойдет , то зарядку прервет первое измерение внутреннего сопротивления . В режиме быстрой зарядки ( током 1 А и более ) для разряженного аккумулятора времени 31 сек окажется достаточно для того , чтобы его внутреннее сопротивление уменьшилось и проверка ошибки не показала . Если же внутреннее сопротивление окажется выше нормы , процесс зарядки прервется . Поэтому для глубоко разряженного аккумулятора может потребоваться несколько попыток старта процесса зарядки , после чего внутреннее сопротивление аккумулятора станет меньше установленного порога и процесс зарядки пройдет нормально . Таким образом , введение в алгоритм зарядки процедуры определения первичных источников тока может вызвать некоторые побочные эффекты , такие как необходимость перезапуска процесса зарядки глубоко разряженного аккумулятора . Можно , конечно , усовершенствовать алгоритм определения первичных источников тока . Например , сделать порог внутреннего сопротивления зависимым от напряжения на аккумуляторе . Но никто не может гарантировать полной достоверности определения . К тому же , новые разработки первичных источников тока имеют все более близкие параметры к параметрам аккумуляторов . Включать определение первичных источников тока в алгоритм работы зарядного устройства или оставить это на совести пользователя – решать нужно в каждом конкретном случае .

Эффект памяти и восстановление аккумуляторов

Эффект памяти сильнее всего проявляется в NiCd аккумуляторах как снижение емкости аккумулятора при повторяющихся циклах неполной разрядки — зарядки . Суть эффекта состоит в том , что на электродах образуются крупные кристаллические образования , в результате часть объема активного вещества аккумулятора перестает использоваться . Для устранения эффекта памяти рекомендуется полная разрядка аккумулятора ( до напряжения 0.8…1.0 В ) с последующей зарядкой . В особо тяжелых случаях может потребоваться несколько таких циклов . NiMH аккумуляторы практически свободны от эффекта памяти . По заявлением производителей , максимальная потеря емкости , связанная с этим эффектом , не превышает 5%, что заметить крайне сложно . Тем не менее , примерно раз в месяц рекомендуется перед зарядкой NiMH аккумуляторов их полностью разрядить . Желательно , чтобы зарядное устройство имело возможность разрядки аккумулятора с контролем минимального напряжения , по достижению которого разрядка прекращается . Режим разрядки аккумулятора в зарядном устройстве полезен не только с точки зрения восстановления аккумуляторов . Он оказывается очень кстати , когда возникает необходимость зарядить аккумуляторы с разной или неизвестной степенью начального заряда . Перед зарядкой степень заряда всех аккумуляторов желательно выровнять , что проще всего сделать их полной разрядкой . Особенно актуально это для зарядных устройств , заряжающих батарею последовательно соединенных аккумуляторов . Зарядное устройство с функцией разряда может обладать возможностью измерения емкости аккумуляторов , что также очень полезно на практике .

Взаимодействие аккумуляторов в батарее

Отдельные аккумуляторы в батарее могут иметь несколько отличающиеся характеристики . Причиной этого является разброс параметров при производстве аккумуляторов , неравномерное распредление температуры внутри батареи при эксплуатации и разные темпы старения отдельных аккумуляторов . В итоге при зарядке батареи аккумуляторы с меньшей емкостью будут подвергаться перезарядке . Это вызывает дальнейшую деградацию таких акумуляторов и выход их из строя . С другой стороны , если один из аккумуляторв в батарее имеет высокий саморазряд или вовсе закорочен , то при попытке полной зарядки такой батареи перезаряд будут испытывать исправные аккумуляторы . Аккумуляторы с меньшей емкостью будут разрушаться и в процессе разрядки батареи . Эти аккумуляторы окажутся разряженными раньше , дальнейшая разрядка батареи может вызвать очень глубокий разряд таких аккумуляторов и даже их переполюсовку . При этом температура и давление внутри аккумуляторов будет повышаться , что может привести к их разрушению . В результате даже небольшое начальное различие емкости акумуляторов в батарее будет возрастать в процессе эксплуатации , и это может закончиться разрушением одного из аккумуляторов . Поэтому нужно стремится к тому , чтобы степень зарядки отдельных аккумуляторов была по возможности одинаковой . В идеальном случае каждый аккумулятор батареи должен заряжаться отдельно . Однако готовые батареи аккумуляторов часто имеют всего два вывода , поэтому заряжать можно только всю батарею сразу . В таком случае может оказаться полезным выравнивание (balancing) степени зарядки аккумуляторов . Выравнивание обязательно нужно производить для новой или глубоко разряженной батареи . Перед началом выравнивания контролируют напряжение на батарее . Если напряжение батареи менее 0.8 В / акк . ( т . е . в пересчете на каждый аккумулятор ), то производят зарядку до 0.8 В / акк . током примерно 0.1 С . Затем нужно произвести выравнивание , для чего следует полностью зарядить батарею током 0.3 С , ограничив процесс заряда временем 4.0…4.5 часов . Если батарея аккумуляторов долго не находилась в эксплуатации , то рекомендуется дополнительно произвести несколько циклов заряд — разряда стандартными методами .

Ссылки : [1] – http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS2711-DS2712.pdf

[2] – http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN3388.pdf

[3] – http://www.st.com/stonline/pr oducts/literature/an/2074.pdf [4] – ICS1700A.pdf

Ридико Леонид Иванович [email protected]

Ni-MH аккумуляторы

Содержание:

Конструкция

«Эффект памяти»

Как заряжать и разряжать Ni-Mh аккумуляторы для страйкбола

«Тренируем» батареи

Как хранить никелевые батареи

Иные особенности эксплуатации

Несмотря на появление более современных технологий и литиевых аккумуляторов, никель-металлогидридные батареи (Ni-MH) остаются пока наиболее распространенными среди страйкболистов. Это связано с их невысокой ценой, абсолютной безопасностью и возможностью заряжать простыми (неуправляемыми) зарядными устройствами. Но если вы хотите, чтобы никель-металлогидридные аккумуляторы служили долго и не подводили в самый ответственный момент игры, необходимо знать их особенности и правильно эксплуатировать батареи такого типа.

Конструкция

Классический аккумулятор Ni-Mh для страйкбола представляет собой корпус из пластика с выведенными ан него контактами и элементами фиксации, внутри которого располагаются никель-металлогидридные банки емкостью 1,2В.

«Эффект памяти»

Это неприятное свойство, которому подвержены все никелевые аккумуляторы, заключается в том, что если батарею начать заряжать, не исчерпав полностью ее заряд, то при последующем использовании она «не отдает» весь заряд полностью. Батарея как бы «запоминает», что в прошлый раз ее заряд не был исчерпан до конца. Из-за этого можно потерять до 60% емкости аккумулятора.

Как заряжать и разряжать Ni-Mh аккумуляторы для страйкбола

Если вы используете для зарядки никелевых аккумуляторов неуправляемое зарядное устройство, то очень важно соблюдать время зарядки. Ведь такое ЗУ осуществляет заряд батареи постоянным микротоком, а его длительное воздействие на аккумулятор (сверх положенного времени) приводит к порче и потере емкости. Таким образом, оставив батарею на зарядке без присмотра, несложно «убить» ее. Время зарядки рассчитывается по следующей формуле: 1,1*Емкость АКБ/Силу тока ЗУ. Единицы измерения мАч и мА, соответственно.

Так как никелевые аккумуляторы для страйкбола обладают ярко выраженным эффектом памяти, перед полной зарядкой их необходимо разряжать. Но разряд не должен составлять менее, чем 0,9 В на каждую банку. То есть, если общее напряжение батареи 7,2 В (6 элементов по 1,2 В), то после разрядки напряжении на контактах батареи должно составлять не менее 5,4 В. В противном случае вы не сможете зарядить аккумуляторы при помощи обычной зарядки, активировать их можно будет только с использованием специализированного ЗУ, которое зарядит банки до положенных 0,9 В на каждую микротоком 100-150 мА. Дальнейшая зарядка осуществляется уже обычным ЗУ.

Проще всего разряжать аккумуляторы с использованием автомобильных лампочек соответствующего напряжения. Просто присоединяете ее к контактам батареи и оставляете на некоторое время, контролирую напряжение при помощи вольтметра.


«Тренируем» батареи

Из-за вышеупомянутого «эффекта памяти» никель-металлогидридные батареи сразу после покупки должны быть подвергнуты так называемой «тренировке». То есть первые 5-6 раз их необходимо полностью разрядить и зарядить. Только после этого они приобретают номинальную указанную емкость. Поэтому рекомендуется потратить определенное время, чтобы «подготовить» новые аккумуляторы к игре.

Но это касается только высококачественных недешевых аккумуляторов. Недорогим «нонейм» моделям нередко необходимо несколько десятков циклов зарядки, чтобы выйти на полную емкость.


Как хранить никелевые батареи

Заряжать никелевые батареи полностью необходимо накануне игры. Хранить их при полном заряде не рекомендуется. Но и оставлять полностью разряженными на продолжительное время тоже нельзя – так вы со стопроцентной вероятностью «убьете» аккумуляторы. После чего их придется восстанавливать. Процедура эта сложная, долгая и не всегда успешная.

Для продолжительного хранения заряжайте батареи примерно на 40-50% их емкости. Время заряда можно рассчитать по все той же формуле. Так как накопление емкости при зарядке постоянным микротоком происходит практически линейно, просто поделите общее время зарядки пополам.

При очень длительном хранении (от 6 месяцев и более) рекомендуется аккумуляторы периодически разряжать, а потом заряжать микротоком. Но не следует повторять эту процедуру слишком часто, так как с каждым циклом батарея постепенно изнашивается.

Иные особенности эксплуатации

Никель-металлогидридные аккумуляторы очень чувствительны к перепадам температур. Они могут разом терять до половины своей емкости при температурах ниже 5Со. Поэтому перевозить их и хранить рекомендуется в теплом месте, желательно, при комнатной температуре. С разрядом (при длительном использовании) батареи могут ощутимо перегреваться. В таком случае рекомендуется временно прекратить их использование и дать аккумулятору остыть до нормальной температуры. Заряжать перегретые батареи категорически не рекомендуется.

Смотрите также:

Страйкбольные винтовки, или легко ли стать снайпером

Аккумуляторы и ЗУ для страйкбола. Разновидности и особенности

28 Июля 2016

Как заряжать аккумулятор для страйкбола?

Как заряжать аккумулятор для страйкбола

Страйкбольное электропневматическое оружие (ЭПО) для производства выстрела использует энергию аккумуляторной батареи (АКБ). Существует несколько типов аккумуляторов и зарядных устройств (ЗУ) к ним. Данная статья является руководством, которое поможет разобраться с зарядкой АКБ к Вашему приводу.

Внимание!

Эта статья является руководством по зарядке аккумулятора непосредственно перед использованием (игрой). Вопросы разрядки аккумуляторов, зарядка их для длительного хранения и балансировки банок здесь не рассматриваются.

Для удобства мы разделим статью на несколько частей по количеству типов АКБ:

В каждой части мы отдельно выделим способы зарядки различными ЗУ:

  • Простые («тупые») ЗУ
  • Полуавтоматические («полу-умные») ЗУ
  • Программируемые («умные») ЗУ

Выбор тока зарядки аккумулятора для страйкбола

Важно!

При использовании программируемых зарядных устройств, Вам необходимо будет указывать силу тока зарядки, который измеряется в Амперах (A).
Подбирайте значение из следующих соображений:

1С – этой одна емкость аккумулятора. Например АКБ LiPo 11.1V 1600 mAh имеет 1C = 1.6 A по количеству ампер-часов.

Допускается заряжать аккумулятор LiPo с силой тока 1С (не выше, во избежание повреждения АКБ), но для большей долговечности, ток зарядки рекомендуется ставить в 0.5C – 0.6C.

То есть в нашем случае максимальный ток зарядки АКБ LiPo 11.1V 1600 mAh составляет 1.6 A (1C), а рекомендуемый равняется 0.8 A (0.5C). Чем меньше сила тока зарядки – тем медленнее заряжается АКБ, но в то же время тем дольше он проживет и полнее наберет емкость.

NiCd / NiMh

Никель-Кадмиевые и Никель-Металлгидридные аккумуляторные батареи. Самый дешевый тип АКБ. Часто входит в комплект поставки с ЭПО. Напряжение на банку (элемент) составляет 1.2 Вольта. Могут заряжаться всеми типами зарядных устройств.

Перед зарядкой аккумулятор NiCd или NiMh должен быть полностью разряжен. Напряжение на одну банку должно составлять 1 В вместо 1.2 В (но не ниже!). Если дозаряжать неразряженный АКБ NiCd/NiMh, то гарантированно возникнет эффект памяти, который снизит емкость аккумулятора.

Процесс зарядки NiCd / NiMh аккумулятора

1. Убедитесь, что перед вами аккумулятор нужного типа. Это можно сделать, прочитав надписи на этикетке, упаковке или оплетке аккумулятора.


2. Простое ЗУ (на примере штатного безымянного зарядного устройства)

Убедитесь, что зарядное устройство предназначено для заряжания аккумуляторов NiCd / NiMh.

Включите зарядное устройство в сеть.


Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ


Засеките время зарядки. Исходите из формулы: емкость АКБ делённая на ток зарядки ЗУ.

Например, аккумулятор с емкостью 1.1 Ah (1100 mAh) при использовании ЗУ с током заряда 0.25 A (250 mAh) нужно заряжать 4 с половиной часа.

1.1 A (1100 mAh) / 0.25 A (250 mAh) = 4.4 часов

При наборе полной емкости аккумулятор ощутимо нагреется. По истечению срока зарядки отключите его от ЗУ. Не допускайте перезаряда АКБ, иначе он будет поврежден.

3. Полуавтоматическое ЗУ (на примере IPower N3 Compact Charger)

Убедитесь, что зарядное устройство предназначено для заряжания аккумуляторов NiCd / NiMh. Это можно кзнать из наклейки на ЗУ, либо из инструкции.


Включите зарядное устройство в сеть


Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

Следите за индикацией зарядного устройства. Как правило, на корпусе ЗУ написано, какой индикатор что означает. На данном конкретном примере зеленый индикатор Power Light означает, что ЗУ штатно получает энергию от электросети, а светодиод Charging Light отвечает за статус зарядки: красный свет значит, что идет процесс зарядки, а зеленый сигнализирует о полной зарядке аккумулятора.


По окончанию зарядки отсоедините АКБ от зарядного устройства и выключите последнее из сети.


4. Программируемое ЗУ (на примере SkyRC iMax B6AC ver.2)


Включите зарядное устройство в сеть

 

Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

 

Задайте необходимые параметры зарядки:

Нажмите Stop, выберите тип батареи «NiMh» нажимая кнопки «Stop» и «<», нажмите «Enter»

  

Появится информация с выбором тока зарядки. Нажмите «Enter», клавишами «<» и «>» выберите нужное значение в А.
Нажмите и удерживайте «Enter» до появления надписи «Battery Check».

 

После проверки аккумуляторной батареи (BATTERY CHECK) ЗУ запустит процесс зарядки.

 

Во время зарядки на экране будет отображаться тип аккумулятора (NiMh) подаваемый ток зарядки (1.2А), текущее напряжение (8.72V), время зарядки (CHG 000:08), заряженная емкость в mAh (00001). После окончания зарядки ЗУ подаст звуковой сигнал и автоматически перестанет подавать напряжение на АКБ.

После окончания зарядки отключите АКБ и выключите ЗУ из розетки.

Li-Po / Li-Ion

Литий-Полимерные и Литий-Ионные АКБ. Li-Po является самым распространенным и эффективным АКБ по соотношению цена/качество. Li-Ion имеет такой же режим зарядки, как и Ли-По, чуть лучше переносит отрицательные температуры. Напряжение на элемент (банку) составляет 3.6 (LiIon) и 3.7 (LiPo) Вольта. Оба АКБ могут заряжаться всеми типами зарядных устройств с соответствующими режимами.

Процесс зарядки LiPo / LiIon аккумулятора

1. Убедитесь, что перед вами LiPo или LiIon. Это можно сделать, прочитав надписи на этикетке, упаковке или оплетке аккумулятора.

2. Простое ЗУ 

Простое («тупое») зарядное устройство очень редко встречается в природе для LiPo и LiIon аккумуляторов. По этой причине подробно рассматривать его мы не будем, ограничившись лишь списком порядка действий:

3. 1. Убедитесь, что перед Вами устройство, предназначенное для зарядки Li-Po и Li-Ion АКБ. Это можно узнать из надписи на этикетке.

3. 2. Включите зарядное устройство в сеть.

3. 3. Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ.

3. 4. Засеките время зарядки. Исходите из формулы: емкость АКБ делённая на ток зарядки ЗУ.
Например, аккумулятор с емкостью 1.1 Ah (1100 mAh) при использовании ЗУ с током заряда 0.25 A (250 mAh) нужно заряжать 4 с половиной часа.
1.1 A (1100 mAh) / 0.25 A (250 mAh) = 4.4 часов

3. 5. При наборе полной емкости аккумулятор ощутимо нагреется. По истечению срока зарядки отключите его от ЗУ. Не допускайте перезаряда АКБ, иначе он будет поврежден.

4. Полуавтоматическое ЗУ (на примере IPower B3 Compact)

Убедитесь, что перед Вами подходящее для LiPo или LiIon зарядное устройство (по надписи на этикетке).


Включите зарядное устройство в сеть

 

Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ


Следите за индикацией зарядного устройства. Как правило, на корпусе ЗУ написано, какой индикатор что означает. На данном конкретном примере есть три индикатора светодиода, каждый из которых отвечает за один элемент (банку). Красный цвет означает процесс зарядки, зеленый цвет означает полную зарядку элемента. Таким образом, АКБ из трех банок будет заряжен, как только все три светодиода станут зелеными.


По окончанию зарядки отсоедините АКБ от зарядного устройства и выключите последнее из сети.



3. Программируемое ЗУ (на примере SkyRC iMax B6AC ver.2)

Включите зарядное устройство в сеть

 

Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

 

Подключите балансировочный разъем. Это необходимо для равномерной зарядки всех банок.

Задайте необходимые параметры зарядки:

Выберите тип батареи «LiPo» нажимая кнопки «Stop» и «<», нажмите ENTER

 

Выберите необходимый ток заряда A (в амперах) и количество элементов S (банок) в АКБ при помощи кнопок «<» и «>» и «Start».

В данном случае мы ставим ток зарядки в половину емкости аккумулятора (1.2 А) и три банки по 3.7В каждая (11.1В) для аккумулятора LiPo 11.1V 2200mAh.

Нажмите и удерживайте ENTER.

После проверки аккумуляторной батареи (BATTERY CHECK) на экране ЗУ появится информация с количеством элементов.

Нажмите ENTER для запуска процесса зарядки.

Во время зарядки на экране будет отображаться тип аккумулятора и количество банок (LP 3s) подаваемый ток зарядки (в А), текущее напряжение (11.38V), время зарядки (CHG 000:01), заряженная емкость в mAh (00000). После окончания зарядки ЗУ подаст звуковой сигнал и автоматически перестанет подавать напряжение на АКБ.

После окончания зарядки отключите АКБ и выключите ЗУ из розетки.

LiFePO4

Литий-фосфатные аккумуляторы обладают самой высокой устойчивостью к отрицательным температурам. Напряжение на элемент составляет 3.3 Вольта. Могут заряжаться всеми типами ЗУ.

Процесс зарядки

1. Убедитесь, что перед вами LiFePO4, посмотрев на этикетку, упаковку или оплетку аккумулятора.


2. Простое ЗУ

Простое («тупое») зарядное устройство очень редко встречается в природе для LiFePo4 аккумуляторов. По этой причине подробно рассматривать его мы не будем, ограничившись лишь списком порядка действий:

2.1. Убедитесь, что зарядное устройство предназначено для заряжания аккумуляторов LiFe (надпись на упаковке)

2.2. Включите зарядное устройство в сеть

2.3. Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

2.4. Засеките время зарядки. Исходите из формулы: емкость АКБ делённая на ток зарядки ЗУ.

Например, аккумулятор с емкостью 1.1 Ah (1100 mAh) при использовании ЗУ с током заряда 0.25 A (250 mAh) нужно заряжать 4 с половиной часа.
1.1 A (1100 mAh) / 0.25 A (250 mAh) = 4.4 часов.

2.5. При наборе полной емкости аккумулятор ощутимо нагреется. По истечению срока зарядки отключите его от ЗУ. Не допускайте перезаряда АКБ, иначе он будет поврежден.

3. Полуавтоматическое ЗУ (на примере IPower IP 2020)

3.1. Убедитесь, что перед Вами подходящее для LiPo или LiIon зарядное устройство (по надписи на этикетке).


3.2. Включите зарядное устройство в сеть

 

3.3. Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ


3.4. Установите нужный тип аккумулятора, нажав соответствующую кнопку «LiFe»


3.5. Следите за индикацией зарядного устройства. Как правило, на корпусе ЗУ написано, какой индикатор что означает. На данном конкретном примере есть три индикатора — светодиода, каждый из которых отвечает за свой тип аккумуляторной батареи. 

Постоянный свет диода означает ожидание (без подключенного АКБ) либо полную зарядку аккумулятора.

Мигающий свет значит, что аккумуляторная батарея находится в процессе зарядки.

Быстро мигающая лампочка сигнализирует об ошибке зарядки (неисправность ЗУ либо АКБ).

По окончанию зарядки отсоедините АКБ от зарядного устройства и выключите последнее из сети.

4. Программируемое ЗУ (на примере SkyRC IMax B6)


4.1. Включите зарядное устройство в сеть при помощи подходящего блока питания (приобретается отдельно).

 

4.2. Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

 

4.3. Подключите балансировочный разъем. Это необходимо для равномерной зарядки всех банок.


4.4. Задайте необходимые параметры зарядки

Выберите тип батареи «LiFe» нажимая кнопки «Stop» и «<», нажмите «Enter».

*Если у вас отсутствует заданный режим «LiFe», а установлен «LiPo», выберите кнопками «Stop» и «<» опцию USER SET PROGRAM, нажмите «Enter»

 

Установите тип элементов — нажмите «Start», кнопками «<» и «>» выберите «LiFe», нажмите «Enter» и вернитесь в меню нажав клавишу «Stop»

 

В меню выберите режим LiFe BATT, нажмите «Enter»


Выберите необходимый ток заряда A (в амперах) и количество элементов S (банок) в АКБ при помощи кнопок Status и Start исходя из параметров аккумулятора.

В нашем случае для аккумулятора LiFePO4 9.9V 1100mAh устанавливаем значение в 1.1 А и 9.9 В (3 элемента).

После установки параметров нажмите и удерживайте «Enter»до появления надписи BATTERY CHECK.

 

После проверки аккумуляторной батареи (BATTERY CHECK) ЗУ покажет экран с количеством элементов. Нажмите «Enter» для старта процесса зарядки.

Во время зарядки на экране будет отображаться тип аккумулятора и количество банок (Li3s) подаваемый ток зарядки (в А), текущее напряжение (10.40V), время зарядки (CHG 000:28), заряженная емкость в mAh (00008). После окончания зарядки ЗУ подаст звуковой сигнал и автоматически перестанет подавать напряжение на АКБ.


После окончания зарядки отключите АКБ и выключите ЗУ из розетки.


© Планета Страйкбола, 2018 
Частичная или полная публикация материала без указания авторства запрещена.

Статьи :: Справочная :: Рекомендации по зарядке/разрядке Ni-Mh аккумуляторной батареи

Для вычисления времени зарядки необходимо использовать следующую формулу:
Время зарядки = (Емкость батарей, мАч + 10%) / Сила тока ЗУ, мА

Для нормальной работы Ni-Mh батареи необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Храните Ni-Mh батареи с небольшим количеством заряда (30 — 50%).
  2. Никель-металгидридные батареи более чуствительны к нагреву чем никель-кадмиевые, поэтому не перегружайте их. Перегрузка может отрицательно сказаться на способности батареи держать и выдавать заряд. Если у вас есть интелектуальное зарядное устройство с технологией «Delta Peak» (определение пика напряжения зарядки) , то вы можете заряжать аккумуляторы без риска перезарядки и разрушения оных.
  3. Никелевые батареи, когда выходят из завода, необходимо подвергать «тренировке». Использование 4-6 циклов (количество циклов, необходимое для достижения полной емкости, разное у разных производителей) ЗУ заряда/разряда при нормальном использовании выводит их в рабочий режим. Батареи, собранные из высококачественных элементов японских производителей, достигают показателей после 4-6 циклов. Другие батареи могут потребовать 50-100 циклов для достижения приемлемых уровней емкости. Процесс тренировки требуется только для новых батарей.
  4. Всегда давайте остыть батарее до комнатной температуры (~20o C) перед зарядом. Заряд батарей при температурах ниже 5o C или выше 50o C значительно снижает срок службы батарей.
  5. Если хотите разрядить Ni-Mh батарею, то не разряжайте её менее чем до 0,9 В для каждого элемента. Когда напряжение никелевых батарей падает ниже 0,9 В на элемент, обычное электронное зарядное устройство (быстрое или медленное (trickle)) может не смочь активировать батарею и завершить успешный заряд. Такие батареи нужно зарядить до напряжения 0,9 В/элемент током 100-150 mA, затем зарядить до полной емкости током 300 mA (для балансировки элементов).
  6. Необходимо периодически полностью разряжать аккумуляторную сборку (один раз в месяц) приблизительно до 0,9 В на элемент (например при 10,8-вольтовой сборке, состоящей из 9 элементов по 1,2 В, разрядить её до ~ 9 В, но не ниже!).

Таблица для «медленного» (trickle) заряда типовых элементов
Емкость элементов Форм-фактор Стандартный режим зарядки Пиковый ток зарядки Максимальный ток разрядки
160 мА/ч 1/3 AAA 16 мА ~ 14-16 часов 160 мА 480 мА
400 мА/ч 2/3 AAA 50 мА ~ 7-8 часов 400 мА 1200 мА
730 мА/ч AAA 100 мА ~ 8-9 часов 500 мА 1.0 A
1000 мА/ч AAA 100 мА ~ 11-12 часов 500 мА 1.0 A
250 мА/ч 1/3 AA 25 мА ~ 14-16 часов 250 мА 750 мА
700 мА/ч 2/3 AA 100 мА ~ 7-8 часов 500 мА 1.0 A
850 мА/ч FLAT 100 мА ~ 10-11 часов 500 мА 3.0 A
1100 мА/ч 2/3 A 100 мА ~ 12-13 часов 500 мА 3.0 A
1200 мА/ч 2/3 A 100 мА ~ 13-14 часов 500 мА 3.0 A
1300 мА/ч 2/3 A 100 мА ~ 13-14 часов 500 мА 3.0 A
1500 мА/ч 2/3 A 100 мА ~ 16-17 часов 1.0 A 30.0 A
1400 мА/ч AA 100 мА ~ 15-16 часов 1.0 A 15.0 A
1700 мА/ч AA 100 мА ~ 18-19 часов 1.0 A 20.0 A
2000 мА/ч 4/5 A 150 мА ~ 13-15 часов 1.5 A 30.0 A
2150 мА/ч 4/5 A 150 мА ~ 14-16 часов 1.5 A 10.0 A
2600 мА/ч AA 100 мА ~ 28-29 часов 500 мА 5.0 A
2700 мА/ч A 100 мА ~ 26-27 часов 1.5 A 10.0 A
4200 мА/ч Sub C 420 мА ~ 11-13 часов 3.0 A 35.0 A
4500 мА/ч Sub C 450 мА ~ 11-13 часов 3.0 A 35.0 A
4000 мА/ч 4/3 A 500 мА ~ 9-10 часов 2.0 A 10.0 A
5000 мА/ч C 500 мА ~ 11-12 часов 3.0 A 20.0 A
10000 мА/ч D 600 мА ~ 14-16 часов 3.0 A 20.0 A

Данные в таблице актуальны для полностью разряженных аккумуляторов

Необходимо ли полностью разряжать Ni-MH аккумуляторы перед их зарядкой?

За последние годы уход за батареями NimH и их питание заняли слишком много времени. 🙂

Для аккумуляторов NimH гораздо лучше НЕ разряжать их полностью перед их зарядкой.

Жизнь NimH может быть существенно увеличена, никогда не разряжаясь полностью. Даже при использовании нескольких комплектов во время дневной съемки, если вам удастся оставить последние 10% емкости батареи, вы получите от них значительно больший срок службы. Точно так же, если вы не зарядите их до полной емкости, это также продлит срок службы. Последнее сложнее сделать, но если вы сможете контролировать свое зарядное устройство и если вы используете «быстрое зарядное устройство» (около 1 часа для полной зарядки), то вы обнаружите, что батареи очень горячие в конце зарядки. Если вы прекратите зарядку, когда температура батареи начнет быстро расти, они будут благодарны вам за это в течение длительного времени.

Если вы выберете, скажем, только 50%, вы получите более чем в 2 раза больше жизненных циклов, так что чистая выгода в долларовом эквиваленте. Например, если вы получаете 500 циклов глубокого разряда (и он варьируется), вы можете получить 1200-1500 циклов 50% разряда.
500 х 100% = 500 циклов.
1200 — 1500 x 50% = 600 — 750 полных циклов эквивалента.

НЕТ эффекта памяти в батареях Nimh. Одной из проблем с никель-кадмиевыми батареями было то, что повторный частичный разряд вызывал «эффект памяти», и батареи теряли емкость. Много было написано об этом за многие годы. Современные батареи NimH НЕ имеют эффекта памяти в такой степени, которую вы когда-либо заметите. Если вы несколько раз осторожно разложите их на одно и то же место несколько раз, вы можете обнаружить, что произошло очень очень небольшое уменьшение доступной емкости. Но это удаляется, как только вы разряжаете их в любую другую точку, а затем перезаряжаете. Это вообще не проблема. Таким образом, это означает, что вам НИКОГДА не нужно разряжать свои клетки NimH, и вам следует избегать этого.

Обратите внимание, что современные клетки NimH НЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ЗАРЯЖЕННЫМИ.
Подзарядка современных NimH-ячеек даже ОЧЕНЬ скромными темпами очень сильно сократит их срок службы. В некоторых случаях старые клетки могут быть безопасно заряжены до уровня C / 20 или даже выше. Современные не могут. (C / 20 = мАч / 20. Si C / 20 для ячейки 2000 мАч = 2000/20 = 100 мА).

Более старые элементы NimH AA (емкостью до 1500-1800 мАч) имели встроенные устройства для рекомбинации образующихся газов во время перезарядки. Стремление к достижению максимальной производительности привело к удалению этого механизма из современных ячеек. ЛЮБАЯ перезарядка приведет к образованию газа. Это приведет к срабатыванию предохранительных клапанов и потере газа и воды. Аккумулятор быстро высохнет и погибнет. В качестве «бонуса» газоотводчик будет нести в себе некоторую едкую жидкость, которая может повредить соответствующее оборудование.


Зарядка NimH:

Для ячеек AA и AAA я рекомендую зарядное устройство-анализатор Powerex MH-C9000 WizardOne.
Несмотря на глупое название, это превосходное устройство. Магазин вокруг — цена варьируется довольно широко.
C9000 будет заряжать, разряжать, анализировать, циклически повторять и «восстанавливать» элементы NimH AA и AAA. Он обеспечивает скорость зарядки до 2 А / элемент и скорость разряда до 1 А / элемент. Это устройство не идеально, но намного лучше, чем все, кроме нескольких зарядных устройств в этом классе, о которых я знаю. Они сделаны из Тайваня. Я лично пользуюсь им, и думаю, что их достаточно, чтобы купить один, чтобы отвезти его в Китай на завод, чтобы помочь им в тестировании батареи.


Следующий совет, приведенный в разделе « Аккумуляторы для меньшего количества страниц», на который ссылается Эшвар, неверен. Не его вина, конечно. 🙂 Но, это не принесет слишком много вреда.

Никель-металлогидридные батареи необходимо подвергать глубокому циклу раз в 3 месяца или каждые 40 циклов зарядки, чтобы предотвратить «эффект памяти». Это рекомендуется для всех Ni-MH аккумуляторов.

Начальные циклы кондиционирования , которые они рекомендуют также делать мало вреда , но из спорного использования. Ячейка NimH будет иметь низкую емкость в течение первых 1-3 циклов. (Я видел, что многие ячейки к 2-му циклу становятся очень близкими к полной).


Добавлено — май 2014:

Вот еще несколько ссылок. Обратите внимание, что ссылка на Википедию относится к статье 2002 года.

Вот статья об университете батареи . БУ обычно является отличным источником информации о батарее. Здесь они несколько противоречат моим первоначальным утверждениям. Часть того, что они говорят, идет вразрез с большинством современного мнения в другом месте. Поэтому я буду ссылаться на то, что они говорят, а также на несколько других мнений.

Вот комментарий пользователя форума Candlepower — CPF обычно (не всегда) является отличным источником практической информации. Стоит прочитать.

Википедия — упоминает NimH в первых нескольких предложениях, затем никогда больше. Ссылка Cites 2002.

Зеленые батареи.
Склонность к снижению напряжения, требующая управления.

Батареи говорят: старшее поколение и батареи с другим химическим составом подвергались воздействию памяти. Это когда батарея должна быть полностью разряжена перед перезарядкой или ее емкость уменьшается. Аккумуляторы NIMH нового поколения не создают эффекта памяти и могут заряжаться в любое время в течение цикла использования. Если вы не уверены относительно уровня или состояния заряда аккумулятора, зарядите его.

Краткое руководство Дэна по эффекту памяти, вы, идиоты .
ОТМЕЧАЕТ снижение напряжения, которое НЕ является эффектом памяти, но может вызвать проблемы. Также указывает на то, что разгрузка целой пачки часто является очень плохой идеей — и предлагает альтернативы.

Зарядка для NiMH аккумуляторов: olegart — LiveJournal

Правильная зарядка для аккумуляторов — это зарядка, умеющая определять dU/dt. Дело в том, что по ходу зарядки напряжение на аккумуляторе равномерно растёт, а по достижении полной ёмкости — как минимум скорость роста резко падает, а как максимум напряжение может даже начать уменьшаться. Соответственно, если отслеживать производную dU/dt, то в ходе зарядки она будет примерно постоянна, а в момент достижения аккумулятором полной ёмкости резко упадёт, а то и вовсе уйдёт в минус. Это событие всегда наступает в момент достижения полной ёмкости и не зависит от того, был ли аккумулятор изначально разряжен полностью, наполовину или как-то ещё. Некоторые производители ЗУ прямо указывают контроль dU/dt, но у большинства ключевыми словами являются «микропроцессорный контроль зарядки».

В дешёвых же зарядках, владельцам которых предлагается самостоятельно рассчитать время заряда исходя из зарядного тока и ёмкости аккумулятора, на самом деле надо учитывать ещё и то, насколько разряженным был аккумулятор изначально. Если он был разряжен только наполовину — соответственно, время заряда надо сократить вдвое. Понятно, что это очень неудобно и легко приводит к перезаряду аккумуляторов, что плохо сказывается на сроке их службы. Впрочем, если ток зарядки достаточно мал, то аккумуляторы без особых проблем переносят перезарядку — основываясь на этом, многие производители дешёвых маломощных ЗУ рекомендуют держать в них аккумуляторы постоянно; если же ток большой (от 500 мА и выше для современных AA-аккумуляторов), то перезарядка может привести к перегреву и немедленному выходу аккумулятора из строя.

Кроме того, правильная зарядка должна иметь также термодатчик и таймер. Первое нужно на случай, если по каким-либо причинам не сработала отсечка по dU/dt — например, аккумулятор настолько убитый, что изменение производной мало и процессор зарядки его не отловил. По достижении полной ёмкости начинает расти температура аккумулятора и давление в нём, а потому, если этот процесс не остановить, аккумулятор попросту взорвётся. В правильной зарядке защита от перегрева должна срабатывать где-то при 80°C. Ну а таймер — на случай, если акукмулятор настолько дохлый, что годится только на роль крупногабаритного резистора. Просто чтобы бессмысленно электричество не расходовать. В некоторых устройствах термодатчик используется для контроля окончания заряда по изменению скорости роста температуры аккумуляторов (метод dT/dt) — но это технически сложнее, чем контроль dU/dt, а потому встречается реже.

Правильные зарядки бывают с разным числом каналов — один, два или четыре. Первая позволяет одновременно заряжать ровно столько аккумуляторов, сколько в ней гнёзд, вторая — один, два или четыре (при условии, что гнёзд четыре штуки), третья — один, два, три или четыре (зарядок более чем на четыре гнезда я что-то не припомню). Если вам надо заряжать два аккумулятора одновременно — лучше выбрать двухканальную зарядку, если четыре — лучше поискать четырёхканальную. Дело в том, что время зарядки разных аккумуляторов может немного отличаться — соответственно, оптимальный режим для каждого из них может обеспечить только зарядка с числом каналов, не меньшим числа аккумуляторов. В любом случае, в одно- и двухканальных зарядках никогда не устанавливайте в один канал аккумуляторы разных типов или разряженные в разной степени. Количество каналов обычно или прямо указано в инструкции (как правило — для 4-канальных ЗУ), либо определяется по возможным для данного ЗУ комбинациям аккумуляторов (опять же, см. инструкцию). Косвенно можно судить также по количеству светодиодов на ЗУ, но только косвенно — например, на двухканальном Sanyo светодиод всего один.

Зарядный ток имеет смысл не как абсолютная величина, а относительно ёмкости аккумуляторов, обычно его указывают как коэффициент от ёмкости. То есть ток 0,1C для аккумулятора ёмкостью 2400 мА*ч равен 240 мА, ток 0,5C — 1200 мА и так далее. Идеальным считается зарядный ток 0,1С, однако при нём на зарядку комплекта аккумуляторов потребуется 16 часов, что весьма немало. Увеличение зарядного тока уменьшает срок службы аккумуляторов, однако для значений тока до 0,5C этот эффект незначителен, при этом таким током аккумулятор заряжается за два с небольшим часа, что вполне удовлетворительно. Гнаться же за сверхбыстрыми ЗУ с токами 2C (зарядка за полчаса) и 4C (зарядка за 15 минут) стоит только в том случае, если вам жизненно необходима такая быстрая работа — на сроке службы аккумуляторов они сказываются плохо. Аналогично, если в вашей зарядке есть два режима, и вы никуда не торопитесь — лучше выбрать медленный режим. Кроме того, малый ток зарядки позволяет достичь максимальной ёмкости аккумуляторов — после зарядки же токами порядка 1C для достижения максимума ёмкости рекомендуется подзарядка током 0,1C на протяжении пары часов.

Вообще, время зарядки определяется как k*(ёмкость аккумулятора в мА*ч)/(ток зарядки в мА), где k — некоторый коэффиент, обратно пропорциональный зарядному току. Для тока более 1C k приближается к 1, для тока 0,1C k=1,6. Впрочем, при наличии правильного ЗУ определять время и не требуется. Время разрядки, кстати, тоже зависит от разрядного тока нелинейно — установка вдвое более ёмких аккумуляторов увеличит время работы более чем в два раза.

При использовании аккумуляторы желательно разряжать полностью, иначе у них начинает проявляться эффект памяти — временная потеря ёмкости. Восстанавливается аккумулятор одним-двумя чередующимися циклами полного заряда и полного разряда, причём некоторые ЗУ умеют проводить эту тренировку в автоматическом режиме. Если вы собираетесь подзаряжать аккумуляторы не когда они сядут, а когда бог на душу положит — лучше будет приобрести подобное ЗУ и раз в два-три месяца тренировать аккумуляторы. Если ёмкость аккумулятора после тренировки не восстанавливается, а, наоборот, ещё больше падает — значит, он умер. Купите новый, этому уже не помочь.

Абсолютно минимальный срок жизни хорошего аккумулятора, заряжаемого током 0,5C — не менее 500 циклов заряд-разряд, средний срок жизни — порядка 1000 циклов. При регулярной зарядке в сверхбыстрых ЗУ с токами 2C…4C аккумулятор может умереть и раньше.

Наши советы по использованию NiMH аккумуляторов

NiMH — это сокращение от Nickel-Metal Hydride. NiMH батареи — одни из самых распространенных перезаряжаемых батарей, которые мы видим в бытовой электронике. Из-за своего превосходного химического состава никель-металлгидридные батареи вытеснили никель-кадмиевые батареи. Поскольку они не используют кадмий (токсичное химическое вещество при использовании в аккумуляторных батареях) и, кроме того, не имеют тех же проблем с памятью, которые преследовали NiCD, NiMH явно является лучшим вариантом из двух. Портативные энергоемкие решения с высоким энергопотреблением являются одними из самых востребованных для аккумуляторных приложений, поэтому мы собрали этот сборник советов по использованию никель-металлгидридных аккумуляторов в вашем проекте! Если вы хотите пропустить вперед и найти несколько NiMH аккумуляторов, мы предлагаем полный спектр вариантов аккумуляторов от Pololu.Вы можете увидеть наш ассортимент здесь.

Какие типы NiMH аккумуляторов доступны?

Обычно мы видим никель-металлгидридные аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких отдельных ячеек, соединенных последовательно (см. Диаграмму выше). Это совершенно безопасно делать с никель-металлгидридными батареями, в отличие от их литий-полимерных аккумуляторов. Каждая из этих отдельных ячеек рассчитана на 1,2 В, что означает, что мы видим никель-металлгидридные аккумуляторные батареи, рассчитанные на напряжение, кратное 1,2 В. В частности, у нас есть аккумуляторные батареи на 1,2, 2,4, 3,6, 4,8, 6,0, 7,2 и 8,4 В.

Идея, лежащая в основе расчета огибающей, заключается в том, что напряжение самой батареи зависит от разницы химической потенциальной энергии между электродами внутри. Это означает, что каждый элемент батареи NiMH будет иметь номинальное напряжение 1,2 В независимо от физического размера элемента. На что указывает физический размер ячейки, так это на емкость батареи. Как правило, чем больше размер элемента, тем больше мАч у вашей батареи.

Краткое описание этой связи можно увидеть в таблице ниже:

Какие области применения подходят для NiMH аккумуляторов и почему?

Как мы упоминали выше, NiMH аккумуляторы идеально подходят для кратковременного (<30 дней) использования с высоким разрядом.Некоторые потребительские приложения, в которых мы видим, что NiMH используются, - это цифровые камеры, коммуникационное оборудование, личное косметическое оборудование и аккумуляторы для ноутбуков

Впоследствии, для чего не следует использовать никель-металлгидридные аккумуляторы?

У никель-металлгидридных аккумуляторов

есть несколько недостатков, главным образом в том, что они саморазряжаются. Когда аккумулятор не используется, он медленно истощает свой заряд, и если оставить его на достаточно долгое время, ваши аккумуляторы могут быть безвозвратно повреждены. Приблизительная оценка разряда никель-металлгидридной батареи: 20% уровня заряда батареи разряжается в течение первых 24 часов после зарядки с дальнейшим разряжением на 10% через 30 дней после этого.

Как заряжать NiMH аккумуляторы?

Для зарядки никель-металлгидридного аккумулятора вам понадобится специальное зарядное устройство, поскольку использование неправильного метода зарядки аккумулятора может сделать аккумулятор бесполезным. Нашим лучшим выбором для зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов является зарядное устройство iMax B6. Он поддерживает зарядку аккумуляторов до 15 NiMH аккумуляторов, а также имеет множество настроек и конфигураций для различных типов аккумуляторов. Обязательно заряжайте NiMH аккумуляторы не более 20 часов, так как продолжительная зарядка может повредить аккумулятор!

Сколько раз можно заряжать никель-металлгидридные аккумуляторы?

Обычно мы ожидаем 2000 циклов зарядки / разрядки от стандартной никель-металлгидридной батареи, хотя ваш пробег может отличаться.Это связано с тем, что каждая батарея не идентична. Использование батареи также может определять количество циклов, в течение которых батарея выдержит. В общем, 2000 (или около того) циклов от батареи — это довольно много для перезаряжаемого элемента!

Рекомендации по зарядке NiMH аккумуляторов?

Чтобы продлить срок службы аккумулятора, следует учитывать несколько моментов:

  • Капельная зарядка — самый безопасный метод зарядки аккумулятора.Для этого убедитесь, что вы заряжаете с минимально возможной скоростью, при которой общее время зарядки будет НИЖЕ 20 часов, и выньте аккумулятор в этот момент. Этот метод, по сути, будет заряжать вашу батарею со скоростью, которая не будет перезаряжать вашу батарею, но будет поддерживать ее заряженной.
  • Не допускайте перезарядки никель-металлгидридных аккумуляторов . Проще говоря, это означает, что после полной зарядки аккумулятора вы перестаете заряжать его. Есть несколько способов узнать, когда ваш аккумулятор будет полностью заряжен, но лучше всего позволить зарядному устройству справиться с этим.Новые зарядные устройства для аккумуляторов являются «умными» и могут обнаруживать небольшие изменения напряжения / температуры аккумулятора, которые указывают на полностью заряженный элемент.

Память NiMH аккумуляторов?

Изначально были широко распространены проблемы с никелевыми батареями и памятью. По сути, если вы не полностью разрядите аккумулятор перед его зарядкой, вы потеряете часть емкости аккумулятора. Со временем это превратит вашу батарею в большую бумажную массу, наполненную химикатами.У никель-металлгидридных аккумуляторов, которые мы видим сегодня, нет этих проблем, хотя, если вы не полностью разряжаете аккумулятор при каждом использовании, вы все равно можете наблюдать тот же эффект. Новые никель-металлгидридные аккумуляторы можно восстановить, «потренировав» аккумулятор (полностью зарядив и разрядив аккумулятор несколько раз).

Замена щелочных батарей на NiMH батареи?

Это совершенно нормально! Если вы сжигаете тонну батареек AA, вы можете заменить их на несколько никель-металлгидридных батарей.Разница в напряжении (щелочные 1,5 В, NiMH 1,2 В) нивелируется падением напряжения, возникающим при использовании щелочных батарей.

Это почти охватывает все, что вам нужно знать, вкратце, о NiMH батареях. Как мы уже говорили ранее, каждая батарея немного отличается, и качество батарей обычно зависит от производителя батареи. Обязательно ознакомьтесь с техническим описанием аккумуляторов / информацией о продукте, прежде чем заряжать его в первый раз, последнее, что вам нужно сделать, — это кирпичный новый аккумулятор! Благодарим вас за то, что вы уделили время изучению никель-металлгидридных аккумуляторов. Сообщите нам, была ли эта статья полезной для вас или есть что-то еще, что мы должны включить!

NiMH — это аббревиатура от Nickel-Metal Hydride.NiMH аккумуляторы — одни из самых распространенных аккумуляторных батарей, которые мы видим в …

NiMH зарядное устройство FAQ

Часто задаваемые вопросы о зарядных устройствах NiMH и NiCD

[Примечание: в этом разделе часто задаваемых вопросов в основном рассматриваются вопросы о зарядных устройствах, предназначенных для аккумуляторов NiMH или NiCD. Он не распространяется конкретно на свинцово-кислотные, герметичные свинцово-кислотные (SLA) или литий-ионные зарядные устройства.]

В чем разница между быстрой зарядкой и быстрой зарядкой?

Оба термина по сути бессмысленны.В отрасли нет стандарта, поэтому производители могут использовать эти термины по-разному. Одна из проблем с такими терминами заключается в том, что время, необходимое для зарядки аккумулятора, зависит от емкости заряжаемого аккумулятора. Зарядное устройство, которое может зарядить NiCD аккумулятор стандартной емкости AAA (180 мАч) всего за один час, может занять 8 часов для зарядки NiMH аккумулятора большой емкости (1500 мАч). Лучше не обращать внимания на такие термины и сделать приблизительный расчет того, насколько быстро зарядное устройство может заряжать аккумуляторы.(Для этого вы можете использовать наш калькулятор времени зарядки аккумулятора . )

Вернитесь к началу страницы

Сколько времени потребуется зарядному устройству для зарядки аккумуляторов?

Довольно легко оценить, сколько времени это займет. Просто разделите емкость аккумулятора на скорость зарядки зарядного устройства, а затем увеличьте время примерно на 20%, чтобы учесть определенную неэффективность. Например, аккумулятор емкостью 1600 мАч потребует около 4 часов для полной зарядки зарядным устройством со скоростью заряда 500 мА.(1600 мАч / 500 мА x120%). Кстати, этот пример применим к стандартной NiMH батарее AA и типичному «быстрому зарядному устройству». Имейте в виду, что частично разряженный аккумулятор будет заряжен за меньшее время.

Если это кажется слишком сложным, воспользуйтесь нашим калькулятором времени зарядки аккумулятора .

Вернитесь к началу страницы

Может ли зарядное устройство повредить аккумулятор (сократить срок его службы или уменьшить емкость)?

Да. Самая частая причина преждевременного выхода из строя аккумулятора — это чрезмерный заряд. Тип зарядных устройств, наиболее часто вызывающих перезарядку, — это так называемые «быстрые зарядные устройства» на 5 или 8 часов. Проблема с этими зарядными устройствами в том, что у них действительно нет механизма контроля заряда. Большинство из них представляют собой простые конструкции, которые заряжаются с полной скоростью в течение фиксированного периода времени, обычно пять или восемь часов, а затем отключаются или переключаются на более низкий уровень «струйной» зарядки. С этими зарядными устройствами при правильном использовании все в порядке. При неправильном использовании они могут сократить срок службы батареи несколькими способами.

Сначала предположим, что в зарядное устройство вставлены полностью заряженные или частично заряженные аккумуляторы. Зарядное устройство не может это почувствовать, поэтому оно полностью заряжает батареи, на которые оно было рассчитано. Нет ничего необычного в том, чтобы поместить частично заряженные батареи в зарядное устройство, поскольку довольно легко перепутать батареи и случайно вставить полностью заряженные батареи в зарядное устройство. Сделайте это несколько раз с одним из этих зарядных устройств, и емкость аккумулятора начнет падать.

Другая распространенная ситуация — цикл зарядки прерывается на этапе зарядки. Зарядное устройство отключают, чтобы посмотреть, насколько нагреваются батареи, или использовать электрическую розетку для чего-нибудь еще. Затем зарядное устройство снова подключается. К сожалению, это приведет к повторному запуску полного цикла зарядки, даже если предыдущий цикл зарядки был почти завершен.

Самый простой способ избежать этих сценариев — использовать интеллектуальное зарядное устройство, зарядное устройство с микропроцессорным управлением.Интеллектуальное зарядное устройство может определить, когда аккумулятор полностью заряжен, а затем, в зависимости от его конструкции, либо полностью отключить, либо переключиться на непрерывный заряд. В большинстве наших зарядных устройств используется микропроцессорное управление. Для получения конкретной информации см. Нашу сравнительную таблицу зарядных устройств .

Вернитесь к началу страницы

Что такое капельный заряд?

Теоретически капельный заряд — это скорость заряда, которая достаточно высока, чтобы поддерживать полностью заряженный аккумулятор, но достаточно низка, чтобы избежать перезарядки.Плата за обслуживание — это еще один способ описания постоянной зарядки. Определение оптимальной скорости непрерывного заряда для конкретной батареи немного сложно описать, но обычно считается, что она составляет около десяти процентов от емкости батареи, т.е. е. Оптимальная скорость непрерывной подзарядки Sanyo 2500 мАч AA NiMH не превышает 250 мА. Одна из причин, по которой вам важно понимать оптимальную скорость непрерывного заряда для зарядного устройства и аккумуляторов, заключается в компенсации саморазряда NiCD и NiMH аккумуляторов.Другая причина заключается в том, что перезарядка аккумулятора определенно сократит срок его службы. Хотя большинство производителей не рекомендуют оставлять батарею в зарядном устройстве на длительное время, многие люди оставляют свои батареи в зарядном устройстве на непрерывной подзарядке на несколько дней или недель, чтобы сохранить свои батареи «готовыми к использованию». Если вы знаете скорость непрерывного заряда, которую производит ваше зарядное устройство, и она составляет около одной десятой емкости аккумулятора или меньше, тогда все будет в порядке, если вы собираетесь делать это время от времени.Вообще говоря, вы не хотите оставлять зарядное устройство подключенным к сети без присмотра на длительное время.

Вредна ли непрерывная зарядка для аккумуляторов?

Многие производители аккумуляторов не рекомендуют длительную (за несколько месяцев) непрерывную зарядку. Если используется непрерывная зарядка, то скорость зарядки должна быть очень низкой, низкой или только прерывистой. Лучшие интеллектуальные зарядные устройства будут отправлять импульсный заряд аккумулятору только после того, как он зарядится.Они не применяют постоянную низкую ставку заряда. Некоторые реселлеры аккумуляторов заявляют, что применение непрерывной непрерывной подзарядки примерно на 1/10 емкости аккумулятора не является вредным. Однако мы не видели, чтобы производители аккумуляторов одобряли такую ​​практику.

Лучше полностью зарядить батареи, а затем хранить их полностью заряженными в морозильной камере, чем оставлять их на непрерывной подзарядке на очень длительные периоды времени.

Вернитесь к началу страницы

Уменьшает ли быстрая зарядка срок службы батарей?

Несущественно.Если для этого используется правильно спроектированное интеллектуальное зарядное устройство, большинство никель-металлгидридных аккумуляторов можно перезарядить примерно за час без каких-либо повреждений или значительного сокращения их срока службы. Однако никель-металлгидридные аккумуляторы можно быстро заряжать только с помощью зарядного устройства, специально предназначенного для зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов. Зарядные устройства, предназначенные для быстрой зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, могут перезарядить никель-металлогидридные аккумуляторы. Хотя может быть правда, что быстрая зарядка NiMH аккумуляторов может сократить срок службы аккумулятора на небольшую величину (вероятно, менее чем на 10%), это должно быть более чем компенсировано неудобством всегда медленной зарядки аккумуляторов.

Вернитесь к началу страницы

В чем разница между зарядным устройством для никель-металлгидридных аккумуляторов и зарядным устройством для никель-кадмиевых аккумуляторов.

Наибольшие различия заключаются в скорости заряда (насколько быстро зарядное устройство может заряжать батареи) и в управлении зарядкой (как заряд определяет, когда остановить заряд). Многие из недорогих зарядных устройств для никель-металлгидридных аккумуляторов представляют собой просто зарядные устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов, которые были немного изменены. Обычно 5-часовое зарядное устройство NiCd оснащено переключателем, который позволяет увеличить время зарядки с пяти до восьми часов.Таким образом, зарядное устройство NiCd на 5 часов превращается в зарядное устройство NiMh на 8 часов. Как мы упоминали выше, мы не рекомендуем этот тип зарядного устройства. Хотя зарядное устройство с таймером дешевле в производстве, чем интеллектуальное зарядное устройство, оно может привести к перезарядке и повреждению аккумулятора, если аккумуляторы часто заряжаются до того, как они разрядятся (то есть аккумуляторы используются в течение короткого времени, а затем полностью заряжаются снова. ).

Интеллектуальные зарядные устройства

NiMH на самом деле были разработаны, чтобы определять, когда NiMH аккумулятор полностью заряжен, а затем отключаться или переходить в режим непрерывной зарядки.Из-за более сложной схемы этот тип зарядного устройства стоит дороже, но должен продлить срок службы батареи . Некоторые из этих зарядных устройств лишь немного дороже «глупых» зарядных устройств. Мы настоятельно рекомендуем приобрести интеллектуальное зарядное устройство для ваших никель-металлгидридных или никель-кадмиевых аккумуляторов.

Вернитесь к началу страницы

Могу ли я использовать старое зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов для зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов?

Ответ на этот вопрос зависит от типа зарядного устройства NiCd. В зависимости от типа используемого никель-кадмиевого зарядного устройства, старое зарядное устройство может не заряжать никель-металлогидридные батареи (скорее всего), заряжать их чрезмерно (что менее вероятно) или заряжать никель-металлогидридные батареи должным образом (но это вряд ли произойдет автоматически и может займет очень много времени).Давайте посмотрим на три случая.

Многие из старых никель-кадмиевых зарядных устройств представляют собой простые зарядные устройства с синхронизацией по времени, которые заряжают батареи в течение определенного времени, а затем отключаются. К сожалению, поскольку никель-кадмиевые батареи имеют гораздо меньшую емкость, чем никель-металлогидридные батареи, таймер, вероятно, отключится задолго до полной зарядки никель-металлгидридных батарей. Это не повредит батареи, но никель-металлгидридные батареи не будут полностью заряжены, так как таймер остановит цикл зарядки слишком рано.

Среди старых никель-кадмиевых зарядных устройств распространены также так называемые «ночные» зарядные устройства, которые заряжают аккумуляторы с низкой скоростью, пока зарядное устройство подключено к электросети. Зарядное устройство этого типа может полностью заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы, но это может занять очень много времени. Сделай так. Возможно, что старому зарядному устройству NiCd потребуется до 48 часов для полной зарядки новых NiMH аккумуляторов большой емкости! Этот тип зарядного устройства вряд ли повредит никель-металлогидридные батареи, если батареи не будут оставлены в зарядном устройстве на несколько недель, но это может быть не очень удобно в использовании.Если у вас есть такое зарядное устройство, вы можете определить, сколько времени вам понадобится для зарядки аккумуляторов, с помощью калькулятора, указанного выше.

Последняя возможность состоит в том, что старое зарядное устройство NiCd представляет собой быстрое зарядное устройство, которое заряжает никель-металл-гидридные батареи, но не имеет необходимой схемы для остановки цикла зарядки после полной зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов. Если зарядное устройство NiCd предназначено для зарядки аккумуляторов менее чем за два часа, это может быть именно этот тип. В этом случае существует риск того, что старое зарядное устройство перезарядит NiMH аккумуляторы.Это станет очевидным, если батареи сильно нагреются во время цикла зарядки. (NiMH аккумуляторы обычно нагреваются при полной зарядке, особенно при быстрой зарядке). Если никель-металлгидридные батареи становятся слишком горячими для использования и остаются в таком состоянии более 20 или 30 минут, то зарядное устройство, скорее всего, перезаряжает никель-металлогидридные батареи и может сократить их срок службы. Вы, скорее всего, столкнетесь с этим типом зарядного устройства, если оно предназначено для быстрой зарядки автомобильных аккумуляторов радиоуправления (RC).Мы не рекомендуем использовать быстрое зарядное устройство NiCD для зарядки NiMH аккумуляторов.

Вернитесь к началу страницы

Какие батареи лучше: NiCD или NiMH?

Это действительно зависит от того, для чего вы собираетесь их использовать. Батареи NiCD обычно используются для электроинструментов, и по этой емкости они во многих отношениях превосходят батареи NiMH. Для цифровых устройств с высоким энергопотреблением, где вес имеет первостепенное значение, лучше всего подходят никель-металлгидридные батареи. NiMH батареи также считаются экологически чистым химическим составом батарей.NiCD токсичны, и их переработка обязательна.

Вернуться к началу страницы

Что такое зарядка батареи или упражнения?

Когда вы намеренно разряжаете батарею до определенного минимального напряжения, а затем перезаряжаете ее, это называется кондиционированием или восстановлением батареи. Это также иногда называют упражнениями на батарейках. Это особенно важно для уменьшения того, что некоторые называют эффектом памяти, испытываемым при использовании никель-кадмиевых батарей, если вы обычно не полностью разряжаете их при каждом использовании.Для аккумуляторов NiCD это необходимо делать периодически, примерно каждые 10 циклов зарядки / разрядки или около того, иначе аккумуляторы начнут терять емкость. Для никель-металлгидридных аккумуляторов кондиционирование не требуется, чтобы уменьшить эффект памяти, потому что в этом типе аккумуляторов он незначителен. Однако восстановление очень удобно как для NiMH, так и для NiCD аккумуляторов, потому что новые аккумуляторы не заряжаются, когда вы их получаете, и их необходимо заряжать и разряжать три-пять раз, прежде чем они достигнут своей полной емкости.Кроме того, время от времени кондиционирование перезаряжаемых батарей помогает гарантировать, что они прослужат вам годы или прослужат вам, и сэкономят вам как можно больше денег, прежде чем вы отправите их на переработку и получите новые.

Вернуться к началу страницы

Что такое канал заряда или цепь заряда?

Зарядные устройства

имеют один или несколько каналов зарядки, также называемых цепями зарядки. Каждый канал зарядки может заряжать одну или несколько батарей. Например, зарядные устройства типа AA и AAA обычно имеют четыре зарядные станции и два канала зарядки.Это означает, что каждый канал заряда заряжает две батареи в одной цепи. Вот почему вы видите, что многие люди рекомендуют хранить батареи в наборах, чтобы оптимизировать их зарядку. В основном это рекомендуется, потому что вы, вероятно, используете зарядное устройство с двумя батареями в каждом канале зарядки, например, наш TurboCharger 4000.

Вернуться к началу страницы

Что такое зарядная станция?

В зарядном устройстве для аккумуляторов зарядная станция — это место, куда вы помещаете аккумулятор для его подзарядки.Многие зарядные устройства имеют зарядные станции, которые подходят для аккумуляторов разных типов и размеров. Например, большинство зарядных устройств типа AA также поддерживают батареи AAA, а некоторые «универсальные» зарядные устройства также могут работать с другими типами на той же зарядной станции. например, клетки AA, AAA, C и D. У универсальных зарядных устройств других типов есть адаптеры, которые входят в комплект или должны приобретаться отдельно, чтобы использовать батареи разных типов и размеров.

Что делает зарядное устройство «умным зарядным устройством»?

Любое зарядное устройство, использующее компьютерный чип для управления различными аспектами процесса зарядки, можно считать интеллектуальным зарядным устройством.Технически даже зарядное устройство, которое может определять и регулировать скорость зарядки на основе батареи, вставленной в зарядную станцию, может считаться интеллектуальным зарядным устройством, но все, что является либо ручным (постоянная скорость зарядки, пока оно подключено), либо использует таймер Чтобы управлять процессом зарядки, мы не рассматриваем настоящее умное зарядное устройство. Есть даже разные уровни умных зарядных устройств. Различные функции, которые работают вместе, иногда загадочным образом, потому что у аккумуляторов и зарядных устройств очень много переменных.Чтобы мы считали зарядное устройство для аккумулятора умным зарядным устройством, оно должно иметь общую функцию зарядки, известную как отрицательная дельта V. Отрицательная дельта V — это, по сути, технический метод для зарядного устройства, чтобы узнать, когда батарея достигла своей зарядной емкости, а затем выключить отключение зарядки или иногда переход в режим непрерывной зарядки. Другими функциями, которые способствуют «умному» статусу зарядных устройств, являются: спасение батареи (реализовано различными способами, чтобы попытаться «отскочить» от чрезмерно разряженной батареи — i.е. менее 1,0 или 0,9 вольт — так что он будет заряжаться), датчики температуры, функции разряда и кондиционирования, функции тестирования батареи и даже таймеры для ограничения общей продолжительности заряда, поэтому, даже если вы оставите его подключенным, он сам поворачивается выключится по истечении заданного времени. Помните, что все производители считают свои зарядные устройства «умными» с некоторыми или всеми этими функциями, и все они не одинаковы !? Эй, мы тоже …

Вернуться к началу страницы

8 советов по использованию NiMH аккумуляторов (никель-металлогидридные)

NiMH — это сокращение от никель-металлгидрид.Никель-металлгидридные аккумуляторы — наши самые распространенные аккумуляторные батареи в бытовой электронике. Благодаря своим превосходным химическим свойствам никель-металлогидридные батареи заменили никель-кадмиевые батареи. Поскольку NiMH не использует кадмий (использование токсичных химикатов в батареях), а также не имеет тех же проблем с памятью, что и NiCD, NiMH батареи — лучший выбор. В то же время портативные методы обработки с высокой мощностью являются одними из самых популярных методов обработки при использовании батарей. Сегодня мы познакомились с методами использования никель-металлгидридных аккумуляторов.

Каковы классификации Ni-MH аккумуляторов?

Обычно мы видим никель-металлогидридные аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких отдельных батарей, соединенных последовательно. По сравнению с литий-полимерными батареями (LiPO) никель-металлогидридные батареи более безопасны в использовании. Номинальное напряжение каждой отдельной батареи составляет 1,2 В, что означает, что мы видим, что номинальное напряжение никель-металлгидридной аккумуляторной батареи кратно 1,2 В. В частности, мы поставляем аккумуляторные батареи на 1,2, 2,4, 3,6, 4,8, 6,0, 7,2 и 8,4 В.Независимо от физического размера батареи, номинальное напряжение каждой никель-металлгидридной батареи составляет 1,2 В. Физический размер батареи указывает на ее емкость. Как правило, чем больше батарея, тем больше мАч у батареи

.

Применение Ni-MH аккумулятора

Как упоминалось выше, Ni-MH батареи очень подходят для кратковременного (<30 дней) высокого потребления воды. Мы видели, как некоторые потребители используют никель-металлогидридные батареи в цифровых камерах, коммуникационном оборудовании, личном косметическом оборудовании и батареях для ноутбуков.

Как использовать NiMH аккумуляторы?

Ni-MH аккумуляторы могут иметь дефекты, но важно то, что они сами разряжаются. Когда аккумулятор не используется, он постепенно разряжается. Если оставшееся время работы от аккумулятора достаточно велико, аккумулятор может быть безвозвратно поврежден. Приблизительная оценка разряда никель-металлгидридных батарей состоит в том, что 20% заряда батареи будет разряжено в течение первых 24 часов после зарядки, а 10% будет разряжаться каждые 30 дней после этого.

Как зарядить Ni-MH аккумулятор?

Чтобы зарядить Ni-MH аккумулятор, нам необходимо специальное зарядное устройство, поскольку неправильный метод зарядки аккумулятора может сделать аккумулятор непригодным для использования. Следует отметить, что время зарядки Ni-MH аккумулятора составляет менее 20 часов, поскольку длительная зарядка может привести к повреждению аккумулятора.

Сколько циклов можно заряжать NiMH аккумуляторы?

Обычно предполагается, что цикл зарядки / разрядки стандартной Ni-MH батареи составляет 2000 раз, но разный пробег может отличаться.Это потому, что все батареи разные. Использование батареи также может определить количество циклов, которое она выдержит. В целом, 2000 циклов (или около) батареи довольно впечатляют для перезаряжаемой батареи.

Каковы меры предосторожности при зарядке Ni-MH аккумуляторов?

Чтобы продлить срок службы аккумулятора, следует помнить о некоторых мерах предосторожности: непрерывная зарядка — это самый безопасный способ зарядки аккумулятора. Для этого убедитесь, что вы заряжаете с минимально возможной скоростью, общее время зарядки составляет менее 20 часов, и выньте аккумулятор в это время.Этот метод в основном заряжает аккумулятор со скоростью, которая не приводит к перезарядке аккумулятора, но сохраняет его заряженным. Не перезаряжайте никель-металлгидридный аккумулятор. Короче говоря, как только аккумулятор полностью зарядится, он перестанет заряжаться. Есть несколько способов узнать, когда аккумулятор разряжен. Все зарядные устройства, представленные на рынке, являются «умными», что позволяет тестировать небольшие изменения напряжения / температуры аккумулятора и может указывать на то, что аккумулятор разряжен.

Как хранить Ni-MH аккумуляторы?

Изначально никелевые батареи и накопители имели широко распространенные проблемы.Обычно, если аккумулятор не полностью разряжен перед зарядкой, со временем эта часть емкости аккумулятора будет медленно разряжаться. Однако современные никель-металлогидридные батареи не имеют этих проблем, но если вы не полностью разрядите их, вы все равно сможете увидеть тот же эффект. Более новый Ni-MH можно восстановить, «потренировав» аккумулятор (полностью зарядив и разрядив аккумулятор несколько раз).

Могут ли NiMH батареи заменить щелочные батареи?

Это вполне возможно.Если вы используете щелочные батареи, вы можете заменить их никель-металлгидридными батареями. Падение напряжения, которое испытывают щелочные батареи во время использования, компенсирует разницу напряжений (щелочные 1,5 В, NiMH 1,2 В). Каждый аккумулятор немного отличается, и качество аккумулятора также отличается. Перед первой зарядкой обязательно ознакомьтесь с техническими данными аккумулятора / информацией о продукте.

Хотите узнать больше о никель-металлогидридных батареях? вы можете проконсультироваться с нами напрямую, мы предоставим вам профессиональные решения для аккумуляторов.

Адрес электронной почты: [email protected]

Щелкните, чтобы получить дополнительную информацию о никель-металлгидридных батареях: https://www.grepow.com/page/nimh-battery.html

Линейное зарядное устройство

для никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей сокращает количество деталей

Хотя перезаряжаемый литий-ионный и литий-полимерные батареи имеют в последнее время был предпочтительным аккумулятором в высоком производительность портативных продуктов, старая рабочая лошадка никель кадмий (NiCd) и новый никель-металлгидрид (NiMH) батареи по-прежнему важны источники портативного питания.Никель аккумуляторы на базе прочные, способные высокой скорости разряда, хорошего срока службы и относительно недороги. NiMH батареи заменяют NiCd во многих приложений из-за более высокого номинальная мощность (на 40-50% выше) и из-за экологических проблем кадмий, содержащийся в элементах NiCd. В этой статье рассказывается о батареях NiCd / NiMH. основы зарядки и знакомит с Линейное зарядное устройство LTC4060.

Различные способы зарядки Батареи на никелевой основе делятся на категории по скорости: медленно, быстро и быстро.В Самый простой тип зарядного устройства — медленный зарядное устройство с таймером, относительно низкий ток заряда около 14 часов. Это тоже может быть долго для многих портативных приложений. Для более короткого времени зарядки, быстрой и быстрые зарядные устройства применяют постоянный ток при мониторинге напряжения аккумуляторной батареи и / или температуру для определения когда прекратить или прекратить заряд цикл. Время зарядки обычно варьируется от 3 до 4 часов (быстро зарядки) примерно до 0,75–1,5 часов (быстрая зарядка).

Зарядные устройства для быстрой и быстрой зарядки постоянный ток заряда и разрешить напряжение батареи подняться до уровня требуется (в определенных пределах) заставить это Текущий.Во время цикла зарядки зарядное устройство измеряет напряжение аккумулятора через регулярные промежутки времени, чтобы определить, когда для завершения цикла зарядки. В течение цикл заряда, напряжение аккумулятора повышается по мере принятия заряда (см. рисунок 1). Ближе к концу цикла зарядки напряжение батареи начинает сильно расти быстрее достигает пика, затем начинает падать. Когда напряжение батареи упало фиксированное количество мВ от пика (–ΔV), аккумулятор полностью заряжен и цикл зарядки заканчивается.

Рисунок 1.Типичный профиль заряда для 4-элементного никель-металлгидридного аккумулятора емкостью 2000 мАч, заряжаемого со скоростью 1С.

Аккумулятор имеет внутреннюю защиту против завышения. В то время как напряжение на ячейке падает со своего пика, температура батареи и внутренняя давление быстро повышается. Если быстрая зарядка продолжается в течение значительного количества время после достижения полной зарядки герметичное уплотнение аккумулятора может на мгновение открываются, вызывая выход газа. Этот не обязательно катастрофичен для батарея, но когда ячейка вентилирует, некоторые также выделяется электролит.Если вентиляция происходит часто, клетка со временем неудача. Кроме того, после вентиляции уплотнение может закрываться неправильно, и электролит может высохнуть.

Напряжение холостого хода (номинальное 1,2 В) и напряжение в конце срока службы (от 0,9 В до 1 В) почти идентичны между двумя типы аккумуляторов, но характеристики зарядки несколько отличаются. Все элементы NiCd может заряжаться непрерывно, но некоторые NiMH-элементы не могут и могут быть поврежденным, если капельный заряд продолжается после достижения полной зарядки.Также профиль напряжения батареи во время цикл быстрой зарядки различается между два типа батарей.

Для NiMH ячеек снижение напряжение аккумуляторной батареи (–ΔV) после достижения пик составляет примерно половину NiCd ячеек, таким образом заряжая прекращение на основе –ΔV слегка труднее. Кроме того, NiMH повышение температуры батареи во время цикл заряда выше, чем у NiCd, и чем выше температура, тем выше уменьшает величину –ΔV, которая возникает при достижении полной зарядки. Для Ячейки NiMH, –ΔV практически не существует при высоких температурах для зарядки ставки меньше, чем C / 2.(См. Боковую панель для определение «C»). Старые батареи и несоответствие элементов еще больше сокращают уже минута падает в батарее Напряжение.

Другие различия между двумя химия включает более высокую энергию плотность и значительно пониженное напряжение депрессия или «эффект памяти» для NiMH ячеек, хотя никель-кадмиевые по-прежнему предпочтительны для приложений с большим током утечки. NiCd-элементы также обладают более низким саморазрядом. характеристики, но NiMH технологиям есть куда совершенствоваться в этом отношении, в то время как технология NiCd довольно зрелый.

LTC4060 — это полностью NiCd или Контроллер линейного зарядного устройства NiMH что обеспечивает постоянный ток заряда и прекращение заряда для быстрого зарядка до четырех последовательно соединенных клетки. Простой в использовании и требующий минимум внешних компонентов, IC управляет недорогим внешним PNP транзистор для обеспечения тока заряда. Базовая конфигурация требует только пять внешних компонентов, хотя включены дополнительные функции, такие as, вход NTC для температуры батареи квалификация, регулируемое напряжение перезарядки, выходы состояния, способные управлять светодиод и входы выключения и паузы.Выбор химического состава аккумулятора и количество заряжаемых ячеек достигнуто закрепив булавки, а ток заряда программируется с помощью резистор стандартного номинала. При адекватном тепловое управление, ток заряда возможно до 2А, а то и выше ток при использовании внешнего тока чувствительный резистор параллельно с внутренний резистор считывания.

Как только аккумуляторная химия и количество ячеек установлено, необходимо определить правильный ток заряда. LTC4060 разработан для быстрого зарядка никелевых аккумуляторов и использует –ΔV в качестве окончания заряда метод.Температура батареи может также следует контролировать, чтобы избежать чрезмерного температура аккумулятора во время зарядки, а таймер безопасности отключает зарядное устройство, если прекращение заряда не происходит. Типичное напряжение быстрой зарядки профиль (быстрый подъем, затем падение по напряжению батареи (–ΔV) ближе к концу цикла заряда) происходит только при относительно высокий ток заряда. Если ток заряда слишком низкий, аккумулятор напряжение не дает необходимого падение напряжения батареи после достижения пик, необходимый для LTC4060 для завершения цикла зарядки.При очень низком токе заряда –ΔV делает не происходит вообще. С другой стороны, если ток заряда слишком велик, аккумулятор может сильно нагреться требует наличия термистора NTC, расположенного рядом с аккумулятором, чтобы приостановить заряд цикл, позволяющий батарее остыть перед возобновлением цикла зарядки.

При достаточном входном напряжении, аккумулятор не подключен и правильный ток заряда, время заряда и соединения термистора на месте, выходное напряжение зарядного устройства очень близко к входному напряжению.Подключение разряженный аккумулятор к зарядному устройству тянет понизить выходное напряжение зарядного устройства ниже 1,9 • V CELL (V CELL — общая напряжение батареи, деленное на количество заряжаемых ячеек) цикл зарядки.

Если температура АКБ, как измеряется термистором NTC, составляет вне окна от 5 ° C до 45 ° C, цикл зарядки приостанавливается и не заряжается ток течет до приемлемого температура достигнута. Когда температура АКБ в допустимых пределах, напряжение аккумулятора измеряется и должно быть ниже максимального предела.

Если напряжение V CELL ниже 900 мВ, зарядное устройство начинает капельный заряд 20% от запрограммированный ток заряда до напряжение превышает 900 мВ, после чего полный запрограммированный ток заряда начинается. Несколько сотен миллисекунд после начала цикла зарядки, если напряжение аккумулятора превышает 1,95 В, цикл зарядки прекращается. Это перенапряжение состояние обычно означает аккумулятор неисправен, требуется, чтобы зарядное устройство сбросить вручную, заменив аккумулятор, переключая контакт выключения, или снятие и повторное включение питания.

После запрограммированной константы ток заряда начинает течь, период времени, известное как «время задержки». Это время задержки колеблется от 4 минут до 15 минут в зависимости от ток заряда и время заряда настройки. Во время задержки окончание –ΔV отключено, чтобы предотвратить ложное прекращение начисления. А аккумулятор, который сильно разряжен или не был заряжен в последнее время может демонстрируют падение напряжения батареи во время ранняя часть цикла зарядки, который может быть ошибочно принят за действительный –ΔV прекращение.

Во время цикла зарядки аккумулятор напряжение медленно повышается. Когда аккумулятор приближается к полной зарядке, напряжение аккумулятора начинает расти быстрее, достигает пика, затем начинает падать. Зарядное устройство непрерывно измеряет напряжение батареи каждые 15-40 секунд, в зависимости от тока заряда и таймера настройки. Если каждое измеренное значение напряжения меньше, чем предыдущее значение, для четырех последовательных чтений, а общее падение напряжения батареи превышает 8 мВ / элемент для NiMH или 16 мВ / элемент для NiCd, ток заряда прекращается, окончание цикл зарядки.Открытый сток выходной штифт «CHRG», который был вытащен низкий во время цикла зарядки, теперь становится высоким импедансом.

Подзарядка, программируемая пользователем функция запускает новый цикл зарядки, если напряжение аккумулятора падает ниже установленного уровень напряжения из-за саморазряда или нагрузка на аккумулятор. Кроме того, если полностью заряженный аккумулятор более 1,3 В подключенный к зарядному устройству, клемма –ΔV схема обнаружения включена немедленно, без перерыва, таким образом сокращая цикл зарядки для аккумулятор, который уже почти полностью заряжен плата.

Если батарея достигает примерно 55 ° C во время цикла зарядки зарядное устройство приостанавливает работу до тех пор, пока температура падает до 45 ° C, затем возобновляет зарядку пока окончание –ΔV не закончит цикл зарядки. Если нет прекращения –ΔV происходит, таймер безопасности останавливается цикл зарядки. Если таймер остановит цикл зарядки, считается неисправностью состояние и зарядное устройство должно быть сбросить, удалив и заменив аккумулятор, переключение контакта SHDN или переключение входная мощность зарядного устройства.

Правильный ток заряда всегда зависит от емкости аккумулятора или просто «C».Буква «C» — это термин, используемый для обозначения заявленной производителем разрядной емкости аккумулятора, которая измеряется в мА • час. Например, батарея с номиналом 2000 мАч может обеспечивать нагрузку 2000 мА в течение одного часа, прежде чем напряжение элемента упадет до 0,9 В или нулевой емкости. В том же примере зарядка той же батареи со скоростью C / 2 будет означать зарядку с током 1000 мА (1 А).

Правильный ток заряда для быстрой зарядки никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов составляет примерно от C / 2 до 2C . Этот уровень тока необходим для того, чтобы элемент демонстрировал требуемый изгиб –ΔV, который возникает, когда элемент достигает полного заряда, хотя зарядка при 2 ° C может вызвать чрезмерное повышение температуры аккумулятора, особенно с небольшими NiMH элементами большой емкости.Из-за химических различий между двумя химическими составами аккумуляторов NiMH-элементы выделяют больше тепла при быстрой зарядке.

Не подключайте нагрузку напрямую к аккумулятор при зарядке. Заряд ток должен оставаться относительно постоянным для прекращения заряда –ΔV чтобы быть эффективной. Нагрузки с изменением текущие уровни приводят к небольшим изменениям в напряжении батареи, которое может сработать ложное прекращение заряда –ΔV. Для приложения, требующие нагрузки, см. к показанным компонентам силового тракта на рисунке 2.Когда входное напряжение в настоящее время нагрузка питается от входное питание через диод Шоттки D1 и аккумулятор изолирован от Загрузка. Снятие входного напряжения тянет ворота Q2 на низкий уровень, включая его обеспечение пути тока с низким сопротивлением между аккумулятором и нагрузкой.

Рис. 2. Зарядное устройство для 4-элементных никель-металлгидридных аккумуляторов 2 А с термистором NTC и управлением цепью питания

Минимизируйте сопротивление постоянному току между зарядное устройство и аккумулятор. Некоторые держатели батарей имеют пружины и контакты с чрезмерным сопротивлением.Повышенное сопротивление в серия с аккумулятором может предотвратить цикл зарядки с момента запуска из-за состояние перенапряжения аккумулятора один раз начинается полный зарядный ток. Плохо сконструированные держатели аккумуляторов также могут произвести ложное прекращение обвинения, если движение батареи вызывает преждевременное –ΔV чтение.

В отличие от литий-ионных элементов, которые могут быть параллельно для увеличения емкости, NiCd или никель-металлгидридные элементы не должны подключаться параллельно, особенно при быстрой зарядке. Взаимодействие между ячейками мешает правильному прекращение заряда.Если больше емкости требуется, выберите ячейки большего размера.

Не все батареи NiCd или NiMH ведут себя так же при зарядке. Производители различаются материалами и строительство, приводящее к некоторому различные профили напряжения заряда или количество выделяемого тепла. Аккумулятор может быть разработан для общего назначения использовать или оптимизировать для большой емкости, быстрая зарядка или высокая температура операция. Некоторые батареи могут не предназначен для сильноточного (2C) заряда скорости, приводящие к высокой температуре ячейки при зарядке.Кроме того, самые новые клетки сформированы не полностью и требуют некоторой подготовки, прежде чем они достигают своей номинальной мощности. Кондиционирование состоит из многократного заряда и циклы разряда.

Термистор, установленный рядом с аккумулятором упаковка, желательно контактирующая с одной или несколькими ячейками, очень рекомендуется, как в целях безопасности и для увеличения срока службы батареи. В отличие от литий-ионных батарей, которые очень небольшое повышение температуры при зарядке, Никелевые батареи нагреваются во время цикл зарядки, особенно NiMH батареи.Минимизация продолжительности времени аккумулятор подвергается воздействию повышенной температуры продлевает срок службы батареи.

NiCd и NiMH батареи идеально подходят источники аккумуляторной энергии для многие портативные продукты и резервное копирование Приложения. Эта статья помогает ознакомить пользователя с некоторыми из зарядные характеристики никеля на основе аккумуляторов и как они применяются к зарядному устройству LTC4060. Зарядка Аккумуляторы NiCd и NiMH правильно и безопасность упрощается с помощью LTC4060 линейный контроллер зарядного устройства.

Работа от аккумуляторной батареи

Q1. Могу ли я использовать аккумуляторные батареи 1,2 В в устройствах, которые обычно используют одноразовые батареи 1,5 В?

Q2. Нужно ли мне заряжать новые аккумуляторные батареи при их получении перед первым использованием?

Q3. Мои аккумуляторы нагреваются, когда я их заряжаю. Это нормально?

Q4. Сколько раз я могу зарядить свои NiMH аккумуляторы?

Q5. Как я могу продлить срок службы аккумуляторной батареи?

Q6.Могу ли я оставить аккумуляторы в зарядном устройстве до тех пор, пока оно мне не понадобится?

Q7. Почему так важно держать мои батареи вместе по 2 или 4 батареи?

Q8. Как долго аккумуляторы могут держать заряд, если я оставлю их на полке (срок годности)?

Q9. Почему индикатор заряда аккумулятора на моем устройстве показывает, что уровень заряда аккумулятора достаточен непосредственно перед тем, как оно перестает работать?

Q10. Я не использовал свои NiMH аккумуляторы несколько месяцев, и они не держат свой заряд.Как я могу это исправить?

Q11. Могу ли я перезарядить обычные щелочные одноразовые батарейки?

Ответы на вопросы об использовании аккумуляторной батареи

1 кв. Могу ли я использовать аккумуляторные батареи 1,2 В в устройствах, которые обычно используют одноразовые батареи 1,5 В?

Да, определенно. Использование аккумуляторных батарей 1,2 В не повлияет на использование оборудования.Действительно, щелочная батарея имеет только напряжение 1,5 В в начале ее разряда. Затем оно постоянно падает до уровня значительно ниже 1,2 В. Наконец, оно падает примерно до 0,6 В. Большая часть оборудования будет нормально работать при любом диапазоне от 0,9 В до 1,5 В. В отличие от щелочных батарей, где напряжение быстро падает, аккумуляторные батареи предлагают более постоянное напряжение. около 1,25 В на протяжении всего периода использования. Вот почему новейшие аккумуляторные батареи фактически превзойдут щелочные батареи в оборудовании, требующем постоянного и высокого уровня энергопотребления, таком как цифровые фотоаппараты, вспышки, видеокамеры, компьютеры, портативные телефоны, проигрыватели компакт-дисков, игрушки, гаджеты — ну почти все. .

(НАЗАД)

2 кв. Нужно ли мне заряжать новые аккумуляторные батареи при их получении перед первым использованием?

Да, перед первым использованием новых никель-металлгидридных аккумуляторов необходимо полностью зарядить их. Обратите внимание, что для новых никель-металлгидридных аккумуляторов часто необходимо циклически * их заряжать не менее трех-пяти раз, прежде чем они достигнут максимальной производительности и емкости. Первые несколько раз, когда вы используете свои NiMH аккумуляторы, вы можете обнаружить, что они быстро разряжаются (разряжаются) во время использования.Не волнуйтесь, это нормально, пока батареи не сформируются.

* Что мы подразумеваем под «циклом»?

1. Полностью зарядите аккумуляторы.

2. Дайте им остыть, прежде чем помещать их в камеру или оборудование.

3. Используйте свое оборудование как обычно, пока батареи не разрядятся и их не потребуется подзарядка.

Это один полный цикл.

(НАЗАД)

3 кв. Мои аккумуляторы нагреваются, когда я их заряжаю.Это нормально?

При зарядке аккумуляторных батарей их температура значительно повышается из-за внутреннего сопротивления. Таким образом, после завершения зарядки батареи могут нагреваться. Согласно спецификации, большинство никель-металлгидридных аккумуляторов могут нагреваться до 55 ° C во время быстрой зарядки. Некоторым это, безусловно, может показаться жарким. Это вполне нормально. На это повлияет количество разряда и, конечно же, скорость заряда. Вот почему мы рекомендуем следующее:

1.Не закрывайте крышку (если она есть в зарядном устройстве для никель-металлгидридных аккумуляторов) во время зарядки аккумуляторов. Лучше всего дать как можно больше тепла рассеяться.

2. Всегда дайте батареям остыть, прежде чем помещать их в камеру или оборудование.

(НАЗАД)

4 кв. Сколько раз я могу зарядить свои NiMH аккумуляторы?

Количество раз, которое вы можете перезарядить батареи, будет зависеть от рабочих параметров, таких как скорость разряда, уход за батареей и т. Д.Как правило, при желаемых условиях никель-металлгидридные аккумуляторы рассчитаны на 500 перезарядок. В идеальных условиях никель-металлгидридные аккумуляторы рассчитаны на 1000 перезарядок.

(НАЗАД)

Q5. Как я могу продлить срок службы аккумуляторной батареи?

Хотя есть много вещей, которые продлят срок службы ваших никель-металлгидридных батарей, мы перечислили наиболее важные ниже:

1.Никогда не роняйте никель-металлгидридные батареи на пол или твердую поверхность. Это может серьезно повредить их.

2. Обязательно используйте хорошо разработанное зарядное устройство, которое предотвратит перезарядку. Вероятно, это самая большая причина преждевременного выхода из строя никель-металлгидридных аккумуляторов — неправильная или чрезмерная зарядка. Самый быстрый — не всегда лучший.

3. Никогда не носите никель-металлгидридные батареи в кармане незакрепленно. Монеты или другие металлические предметы могут вызвать их короткое замыкание, что приведет к серьезным ожогам или даже возгоранию.

(НАЗАД)

Q6.Могу ли я оставить аккумуляторы в зарядном устройстве до тех пор, пока оно мне не понадобится?

При использовании ночного зарядного устройства или быстрого зарядного устройства с автоматическим отключением никель-металлгидридные аккумуляторы можно оставить в зарядном устройстве на длительный период времени без утечки, взрыва или деформации. Однако не храните аккумуляторы в зарядном устройстве, если в этом нет необходимости, и не оставляйте аккумуляторы в зарядном устройстве, если оно включено и заряжается (если в нем нет автоматического таймера для его выключения). Всегда храните заряженные батареи в прохладном месте.Все наши зарядные устройства поставляются с полными инструкциями по эксплуатации.

(НАЗАД)

Q7. Почему так важно хранить батареи в одинаковых наборах по 2 или 4 штуки?

Просто потому, что вы получите лучшую производительность от ваших батарей, если будете хранить их вместе в согласованных наборах. Например, если у вас в комплекте одна слабая батарея, она разряжается раньше остальных и сокращает время работы. Также возможно, что разряженная батарея изменит полярность и повредит батарею.В зарядном устройстве, если у вас есть одна сильная батарея, это приведет к преждевременному отключению зарядного устройства, что приведет к неполному заряду оставшейся батареи в том же банке зарядов.
(НАЗАД)

8 кв. Как долго аккумуляторы могут держать заряд, если я оставлю их на полке (срок годности)?

При нормальной комнатной температуре никель-металлгидридные батареи могут сохранять 70% своего заряда через 30 дней.Нормальный саморазряд NiMH аккумуляторов составляет около 1 процента в день при нормальной комнатной температуре. Конечно, факторы окружающей среды и более высокие температуры будут играть важную роль в указанном выше значении и заставят NiMH аккумуляторы разряжаться с несколько большей скоростью. С другой стороны, более низкие температуры (от 40 ° до 60 ° F) заставят NiMH аккумуляторы дольше сохранять заряд.

(НАЗАД)

9 кв. Почему индикатор заряда аккумулятора на моем устройстве показывает, что уровень заряда аккумулятора достаточен непосредственно перед тем, как оно перестает работать?

Это происходит из-за различных характеристик разряда щелочных и никель-металлгидридных аккумуляторов.Поскольку напряжение щелочной батареи падает с очень предсказуемой скоростью, можно оценить оставшуюся емкость щелочной батареи, основываясь исключительно на ее напряжении. Многие бытовые электронные устройства имеют цифровой измеритель напряжения, показывающий оставшуюся емкость батареи. Важно отметить, что эти измерители отображают напряжение батареи как оценку оставшейся емкости. По сравнению с щелочными батареями сложнее определить, сколько энергии остается в перезаряжаемой батарее, из-за постоянного постоянного рабочего напряжения.Эти дисплеи будут точно отображать напряжение ваших никель-металлгидридных аккумуляторов, но из-за характеристик разрядки никель-металлгидридных аккумуляторов они не смогут точно оценить оставшуюся емкость аккумулятора. Никель-металлгидридные батареи, как правило, показывают меньше, чем полную емкость, когда они полностью заряжены (около 1,4 В), и быстро падают примерно до половины емкости (около 1,2 В) на этих цифровых измерителях. Они будут оставаться близкими к этим показаниям до момента отключения. Чтобы продлить срок службы батарей, меняйте их при первом появлении предупреждения о низком заряде батарей.

(НАЗАД)

Q10. Я не использовал свои NiMH аккумуляторы несколько месяцев, и они не держат свой заряд. Как я могу это исправить?

Батареи

NiMH, как и любые другие аккумуляторные батареи, саморазряжаются, если их не использовать. Как правило, в течение 30–60 дней батареи почти полностью разряжаются. При их использовании вам необходимо сначала перезарядить их. После длительного хранения вам может потребоваться несколько раз включить их цикл, как при первом использовании, или даже несколько раз подготовить батареи для восстановления нормальной работы.

(НАЗАД)

Q11. Могу ли я перезарядить обычные щелочные одноразовые батарейки?

Нет. Выброшенные батареи не подлежат перезарядке. Никогда не пытайтесь перезарядить обычные одноразовые щелочные батареи, так как это может привести к возгоранию. Заряжать можно только NiMH и NiCd аккумуляторы.

(НАЗАД)

Правила техники безопасности для никель-металлогидридных батарей

3,0 Никель-металлогидридные (NiMH)

3.1 Принципы работы NiMH

Принципы работы NiMH-элементов основаны на их способности поглощать, выделять и переносить (перемещать) водород между электродами внутри элемента. В следующих разделах будут обсуждаться химические реакции, происходящие внутри элемента при заряде и разряде, а также неблагоприятные эффекты условий перезаряда и переразряда.

Успех технологии NiMH аккумуляторов связан с использованием в отрицательном электроде редкоземельных водородопоглощающих сплавов (обычно известных как металлы Misch).Эти металлические сплавы способствуют высокой плотности энергии отрицательного электрода NiMH, что приводит к увеличению объема, доступного для положительного электрода. Это основная причина большей емкости и более длительного срока службы никель-металлгидридных батарей по сравнению с конкурирующими вторичными батареями.

3.2 Химическая реакция при зарядке

Когда NiMH-элемент заряжается, положительный электрод выделяет водород в электролит. Водород, в свою очередь, поглощается и накапливается в отрицательном электроде.Реакция начинается, когда гидроксид никеля (Ni (OH) 2) в положительном электроде и гидроксид (OH) из электролита объединяются. В результате образуется оксигидроксид никеля (NiOOH) внутри положительного электрода, вода (h30) в электролите и один свободный электрон (e¯). На отрицательном электроде металлический сплав (M) в отрицательном электроде, вода (h30) из электролита и электрон (e¯) реагируют с образованием гидрида металла (MH) в отрицательном электроде и гидроксида (OH¯) в электролит. См. Рисунок 3.2 Химические уравнения и Рисунок 3.3 Транспортная диаграмма.

Поскольку тепло генерируется как часть общей химической реакции во время зарядки NiMH элемента, описанная выше реакция зарядки является экзотермической. Когда элемент заряжается, тепловыделение может не накапливаться, если оно эффективно рассеивается. Если аккумулятор чрезмерно заряжен, могут возникнуть экстремально высокие температуры. См. Разделы 3.4 Перегрузка и 3.5 Переразряд.

Рисунок 3.2 Химические уравнения
Положительный электрод: Ni (OH) 2 + OH — заряд

разряд
NiOOH + h3O + e —
Отрицательный электрод: e + h — заряд

разряд
MH + OH —
Общая реакция: Ni (OH) 2 + M заряд

разряд
NiOOH + MH
Рис.3 Схема транспортировки

3.3 Химическая реакция разряда

Когда NiMH элемент разряжается, химические реакции противоположны тем, что происходят при зарядке. Водород, хранящийся в металлическом сплаве отрицательного электрода, выделяется в электролит с образованием воды. Эта вода затем выделяет ион водорода, который поглощается положительным электродом с образованием гидроксида никеля. См. Рис. 3.2. Химические уравнения и рис. 3.3. Транспортная диаграмма. Для NiMH ячеек процесс перемещения или транспортировки водорода от отрицательного электрода к положительному электроду поглощает тепло и, следовательно, является эндотермическим.Тепло продолжает поглощаться до тех пор, пока элемент не достигнет состояния чрезмерного разряда, когда внутри элемента происходит вторичная реакция, приводящая к повышению температуры. См. Раздел 3.5 Чрезмерный разряд.

3.4 Перегрузка

Никель-металлогидридные элементы разработаны с механизмом рекомбинации кислорода, который замедляет нарастание давления, вызванное перезарядкой. Перезаряд ячейки происходит после того, как положительный электрод 1) больше не имеет гидроксида никеля для реакции с гидроксидом из электролита, и 2) начинает выделять кислород.Кислород диффундирует через сепаратор, где отрицательный электрод рекомбинирует кислород с накопленным водородом с образованием избытка воды в электролите. Если эта рекомбинация кислорода происходит медленнее, чем скорость, с которой кислород выделяется из положительного электрода, результатом является накопление избыточного кислорода (газа), что приводит к увеличению давления внутри ячейки. Для защиты от первых стадий перезаряда NiMH-элементы сконструированы с отрицательным электродом, имеющим емкость (или активный материал) больше, чем положительный электрод.Это помогает замедлить рост давления за счет наличия более активного материала в отрицательном электроде для эффективной рекомбинации выделяющегося кислорода. См. Рисунок 3.4, Диаграмма полезной емкости.

Чрезмерная перезарядка никель-металлгидридного элемента может привести к необратимой потере емкости и срока службы. Если элемент перезаряжается до точки, при которой давление начинает расти, возникают повышенные температуры, которые могут привести к потере электролита в сепараторе. Потеря электролита внутри сепаратора (или «высыхание сепаратора») препятствует правильному переносу водорода к электродам и от них.Кроме того, если элемент сильно перезаряжен и выделяется чрезмерное количество кислорода (газа), давление может быть сброшено через предохранительный клапан в положительном выводе. Это удаляет элементы из ячейки, необходимые для правильного функционирования. Для защиты от разрушительного воздействия перезарядки необходимо использовать соответствующие устройства для зарядки. См. Раздел 3.8.2 Прекращение зарядки NiMH.

Рисунок 3.4 Диаграмма полезной емкости

3.5 Чрезмерный разряд

Существует две фазы избыточной разрядки NiMH элемента.На первом этапе активный материал положительного электрода полностью истощается, и начинается образование газообразного водорода. Поскольку отрицательный электрод содержит более активный материал (гидрид металла), он способен поглощать часть газообразного водорода, выделяемого положительным электродом. Любой водород, не поглощенный отрицательным электродом, начинает накапливаться в ячейке, создавая давление. Вторая фаза начинается, когда весь отрицательный электрод полностью истощает активный материал. Когда оба электрода полностью разряжены, отрицательный электрод поглощает кислород, что приводит к потере полезной емкости.

Сильный избыточный разряд никель-металлгидридного элемента приводит к чрезмерному выделению газов на электроды, что приводит к необратимым повреждениям в двух формах. Во-первых, емкость отрицательного электрода уменьшается, когда кислород постоянно занимает место хранения водорода, а во-вторых, избыточный водород выделяется через предохранительный клапан, уменьшая количество водорода внутри элемента. Для защиты от разрушающего воздействия чрезмерного разряда необходимо использовать соответствующие концевые заделки разряда. См. Рисунок 3.7.4 NiMH-разъединитель по низкому напряжению или отключение по напряжению.

3.6 Возможности скорости

Максимальная скорость, которую может достичь ячейка для короткого пакета, зависит от конструкции ячейки, температуры и способа, которым она собирается в блок. Это станет более ясным после просмотра Раздела 3.7.1 «Емкость NiMH».

3.7 Разрядные характеристики NiMH

Разрядные характеристики NiMH аккумуляторов (как элементов, так и аккумуляторных блоков) зависят от многих факторов. Эти факторы включают емкость, напряжение, скорость разряда, прекращение разряда (или отключение напряжения), согласование (элементов в аккумуляторной батарее), внутреннее сопротивление и температуру.

3.7.1 Емкость NiMH

Инженеров и проектировщиков обычно больше всего интересует, как долго батарея будет обеспечивать ток, необходимый для работы части оборудования или устройства. Продолжительность времени прямо пропорциональна емкости аккумулятора и скорости разряда. Емкость, определяемая как C, — это содержание электрического тока в батарее, выраженное в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч). Емкость батареи определяется путем разряда батареи известным постоянным током до тех пор, пока не будет достигнуто заданное конечное напряжение.Количество времени, необходимое для разрядки батареи до конечного напряжения, умноженное на скорость тока, при которой батарея была разряжена, является номинальной емкостью батареи. Следовательно, батарея будет рассчитана на 1500 мАч, если она будет разряжена со скоростью 150 мА до конечного напряжения 1,0 В на элемент и разряжается в течение 10 часов.

Для пояснения, скорость тока (заряда или разряда), подаваемого на батарею, часто определяется в терминах номинальной емкости C батареи.Например, аккумулятор емкостью 1500 мАч, который разряжается со скоростью C / 2 (или 0,5 ° C), будет иметь 750 мАч, разряженных от аккумулятора в час. Таким образом, скорость разряда C / 2 аккумулятора емкостью 1500 мАч составляет 750 мА, но это не означает, что заряда аккумулятора хватит на 2 часа!

Одно из самых больших заблуждений относительно никель-металлгидридных элементов состоит в том, что номинальная емкость — это емкость, которую получит пользователь. Это было бы верно только в том случае, если бы пользователь заряжал и разряжал при тех же самых скоростях тока, на которых производилась оценка ячейки.

Номинальная мощность была определена Международной электротехнической комиссией (МЭК) в документе № 61436.1.3.4 как заряд 0,1C в течение 16 часов. Затем следует разряд от 0,2 ° C до напряжения 1,00 В на элемент. Однако это число иногда может быть изменено по максимальному, типичному и минимальному рейтингу ячеек. Например, количество 1000 ячеек может варьироваться от 1000 до 850 мАч. Тогда максимальная емкость будет равна 1000, даже если только небольшое количество ячеек достигает этой емкости.Номинальная емкость составит 900 мАч, и большинство протестированных элементов будут иметь эту емкость. Все эти элементы должны соответствовать минимум 850 мАч. Мы обнаружили, что для рассмотрения с другими производителями мы также должны соответствовать этой процедуре оценки элементов.

Результаты, полученные при испытании аккумуляторных батарей с никель-металлгидридной технологией на предмет емкости, могут резко измениться в зависимости от:

  • Температура
  • Скорость заряда
  • Разряд скорость
  • Количество ячеек в упаковке / Увеличение отсечки напряжения на ячейку

Все эти условия должны быть приняты во внимание при сравнении, проводящемся от упаковки к упаковке и от ячейки к ячейке.

Поляризации

Когда элемент NiMH подвергается действию тока, внутри элемента происходит химическое изменение. Препятствия на пути тока известны как поляризации. Поляризации следующие:

Омическая
Омическая поляризация — это внутреннее сопротивление ячейки против тока. Импеданс имеет соответствующее падение напряжения, которое можно увидеть на профиле напряжения любого NiMH элемента. Во время заряда тока это напряжение добавляется к общему напряжению ячейки.Однако во время разряда это напряжение вычитается из общего напряжения элемента. Величина падения напряжения будет прямо пропорциональна общему внутреннему импедансу элемента и скорости тока (заряда / разряда), которому подвергается элемент. Если ячейка имеет более высокий импеданс, падение будет больше. По мере увеличения тока, подаваемого на элемент, падение напряжения будет увеличиваться. Это очень важно, когда установлено заранее заданное напряжение завершения. Если элемент разряжается при достаточно высоком токе, он может мгновенно вызвать напряжение элемента ниже 1.00 В, хотя осталось почти 100% емкости.
Концентрация
Концентрация поляризации прямо пропорциональна площади поверхности анода и катода ячейки. Чем больше площадь поверхности этих активных пластин, тем сильнее уменьшается эта поляризация. Это определяется во время проектирования и изготовления самого элемента, и после этого мало что можно сделать.
Активация
Активационная поляризация — это количество энергии, затрачиваемое на химическую реакцию.Ничто не является эффективным на 100%, поэтому любое химическое изменение требует затрат энергии. На молекулярном уровне температура имеет большое влияние на количество энергии, необходимое для осуществления реакции. Как правило, все измерения проводятся при 20-25 ° C, по мере увеличения или уменьшения температуры количество энергии при разряде будет меняться.

Зная, что влияет на химию NiMH, мы можем провести тестирование, чтобы выделить любую переменную, которая может привести к противоречивым результатам.

Например, элемент заряжается до 0,5 C с нагрузкой –dV.Когда проверка емкости выполняется при разряде 0,5 ° C, можно ожидать снижения емкости элемента на 5-7% по сравнению с номиналом IEC. Это объясняется, во-первых, омической поляризацией при разряде, а во-вторых, изменением заряженной энергии с использованием режима заряда –dV.

Для того, чтобы на NiMH-элементе было видно –dV, он должен подвергаться небольшому перезаряду. Это состояние перезаряда вызывает понижение напряжения. Это происходит, когда весь активный материал в ячейке химически реагирует, и кислород выделяется, а затем диффундирует в отрицательный электрод.Отрицательный электрод спроектирован так, чтобы быть больше положительного, поэтому он принимает на себя часть диффузии кислорода, однако внутри элемента все еще создается давление, которое генерирует тепло. Затем тепло вызывает падение напряжения на ячейке. Прямое сравнение энергии, вводимой во время заряда, и выходной энергии во время разряда не может быть выполнено, потому что часть входящей энергии была потрачена на выделение кислорода и никогда не рекомбинировалась. Чтобы получить% от номинальной емкости, мы должны рассчитать энергию, полученную во время разряда нашего теста, с номинальной емкостью этого элемента IEC

3.7.2 Напряжение NiMH

Профиль напряжения разряда NiMH батареи считается «плоским» (см. Рисунок 3.7.2 Профиль разряда C / 10 при 25 ° C) и изменяется в зависимости от скорости разряда и температуры. Когда полностью заряженная батарея разряжается, напряжение начинается с 1,5 вольт, а затем резко падает до 1,3 вольт. Напряжение остается в пределах от 1,3 до 1,2 В примерно на 75% профиля, пока не произойдет второе внезапное падение напряжения, когда полезная емкость батареи начнет истощаться.На этом этапе разрядный ток (или нагрузка) прерывается на безопасном уровне напряжения (см. Раздел 5.4 «Отключение при низком напряжении или отсечка по напряжению»). При повышенных скоростях разряда весь профиль разряда уменьшается из-за потерь в омической поляризации (внутреннее сопротивление). При высоких температурах профиль разряда увеличивается за счет увеличения потенциала (напряжения) между электродами. При температурах ниже 10 ° C (50 ° F) концентрационная поляризация значительно снижает напряжение и полезную емкость.Это вызвано увеличением энергии, необходимой для переноса молекул внутри батареи. См. Раздел 2 «Принципы работы и конструкции».

Промышленный стандарт для номинального напряжения никель-металлгидридных элементов составляет 1,2 вольт. Это значение представляет собой номинальное напряжение элемента, который разряжается со скоростью C / 10 при температуре 25 ° C (77 ° F) до конечного напряжения 1,0 вольт. Этот отраслевой стандарт используется в основном для обозначения номинального напряжения аккумуляторных батарей. Например, аккумуляторная батарея, состоящая из трех последовательно соединенных ячеек, будет оценена как 3.Аккумулятор на 6 В. Рисунок 3.7.2, Профиль разряда C / 10 при 25 ° C, показывает, что номинальное напряжение никель-металлгидридного элемента чуть выше 1,2 вольт.

Для технических приложений и расчетов номинальное напряжение аккумуляторной батареи дает полезное приближение к среднему напряжению во время разряда. Номинальное напряжение можно просто рассчитать после разрядки аккумулятора. Чтобы рассчитать номинальное напряжение, разделите энергию батареи [ватт-часы (Втч)] на емкость [ампер-часы (Ач)].Этот расчет оказывается полезным, когда батарея разряжается при высоких температурах, поскольку в этих условиях номинальное напряжение будет увеличиваться.

Рисунок 3.7.2 Профиль нагнетания C / 10 при 25 ° C

3.7.3 Скорость разряда NiMH

Поставляемая емкость и номинальное напряжение батареи зависят от величины тока, при котором батарея разряжается. Для никель-металлгидридных аккумуляторов существенного влияния на емкость и напряжение при скорости разряда ниже 1С не наблюдается. Снижение номинального напряжения происходит при скорости разряда от 1С до 3С для всех размеров NiMH ячеек, за исключением серии ячеек с высокой скоростью.

3.7.4 NiMH-выключатель низкого напряжения или отсечка напряжения

Чтобы предотвратить возможное непоправимое повреждение батареи из-за изменения полярности одного или нескольких элементов во время разряда, нагрузка (ток разряда) должна быть отключена до полной разрядки батареи. . Повреждения можно избежать, прекратив разряд в точке, где практически вся емкость аккумулятора была получена, но при этом сохраняется безопасный уровень напряжения. Такое снятие нагрузки называется отключением по низкому напряжению или отсечкой по напряжению.Емкость батареи немного зависит от отсечки напряжения, используемой в конце разряда. Продолжение разряда до более низких конечных напряжений может немного увеличить передаваемую емкость, однако, если конечное напряжение установлено ниже рекомендуемого напряжения отсечки, срок службы батареи сократится. В следующей таблице приведены рекомендации по отключению напряжения для скоростей разряда менее 1С:

Рисунок 3.7.4 График отключения напряжения
Количество ячеек в серии Отключение по низкому напряжению / отключение по напряжению
от 1 до 6 1 вольт на ячейку
от 7 до 12 [(MPV-150mV) (n-1)] — 200mv

Где MPV — среднее напряжение отдельной ячейки при заданной скорости разряда (обычно 1.3), а n — количество ячеек в пачке. При скорости разряда более 1C MPV будет уменьшаться.

3.7.5 Сопоставление NiMH

Сопоставление относится к группировке отдельных элементов NiMH с аналогичной емкостью, которые будут использоваться в аккумуляторном блоке. Обычно соответствие ячеек в аккумуляторной батарее находится в пределах 2%. Согласование исключает возможность изменения полярности одной или нескольких ячеек в аккумуляторной батарее из-за слишком большого диапазона емкости объединенных ячеек. Согласование становится более важным по мере увеличения количества ячеек в аккумуляторной батарее.Это связано с тем, что потенциал одной ячейки имеет емкость, значительно меньшую, чем средняя емкость других оставшихся ячеек. В результате ячейка с наименьшей емкостью имеет потенциал изменить полярность, в то время как другие элементы остаются на безопасном уровне напряжения до достижения отсечки напряжения. Если в аккумуляторной батарее одна или несколько ячеек перевернуты до того, как будет достигнуто отключение напряжения, производительность и срок службы будут снижены.

3.7.6 Внутреннее сопротивление NiMH

Внутреннее сопротивление NiMH элементов зависит от размера, конструкции и химического состава.В различных элементах NiMH используются разные материалы для достижения желаемых рабочих характеристик. Выбор этих материалов также влияет на внутреннее сопротивление ячейки. Поскольку NiMH-элементы разного размера, конструкции и химического состава различны, не существует единого значения внутреннего сопротивления, которое можно было бы определить в качестве стандарта. Внутреннее сопротивление каждой ячейки измеряется в м на частоте 1000 Гц.

3.7.7 Температура NiMH

Для достижения оптимальной емкости и срока службы никель-металлгидридной батареи рекомендуемый диапазон температуры при разряде стандартной батареи составляет от 0 ° C (32 ° F) до 40 ° C (104 ° F). .Из-за характеристик эндотермического разряда NiMH-элементов, разрядная мощность умеренно увеличивается при более высоких температурах, но при этом сокращается срок службы. При более низких температурах производительность снижается более значительно из-за поляризации ячеек. См. Раздел 3.7.7. Это вызвано снижением транспортных возможностей (способности перемещать ионы внутри электродов). Для большинства никель-металлгидридных батарей следующая таблица показывает типичное влияние температуры на емкость при скорости разряда C / 5.

Рисунок 3.7.7 Зависимость разрядной емкости от температуры

3.8 Обзор характеристик заряда NiMH

Зарядка или перезарядка NiMH аккумуляторов (как элементов, так и аккумуляторных блоков) — это процесс замены энергии, которая была удалена или разряжена из аккумулятора. Производительность аккумулятора, а также продолжительность цикла зависят от эффективной зарядки. Три основных критерия эффективной зарядки:

  • Выберите подходящую скорость зарядки
  • Выберите подходящую технику завершения зарядки
  • Контроль температуры

3.8.1 Нормы зарядки NIMH

По мере увеличения емкости NiMH элементов возрастает потребность в более быстрой зарядке. Это приводит к более высокой скорости зарядки, что требует осторожности, чтобы обеспечить полную зарядку при минимизации потенциального ущерба от перезарядки. Медленная зарядка по-прежнему является надежным методом, но не все батареи можно медленно заряжать без какой-либо нагрузки. Некоторые химические элементы NiMH-элементов имеют более высокую емкость и лучше подходят для более популярных методов быстрой зарядки.

3.8.2 Прекращение зарядки NIMH

Правильное управление зарядкой NiMH батареи имеет решающее значение для достижения оптимальных характеристик. Контроль заряда включает в себя надлежащее прекращение заряда, чтобы предотвратить перезарядку аккумулятора. Под перезарядкой батареи понимается состояние, при котором батарея больше не может принимать (хранить) энергию, поступающую в батарею. В результате внутри ячейки повышаются давление и температура. Если ячейке позволяют оставаться в состоянии перезарядки, особенно при высоких скоростях заряда, давление, создаваемое внутри ячейки, может быть сброшено через предохранительный клапан, расположенный внутри положительного вывода.Это может привести к повреждению батареи, что приведет к сокращению срока службы и емкости.

Чтобы предотвратить повреждение аккумулятора, прекращение заряда является одним из наиболее важных элементов, применяемых к любому методу контроля заряда. Управление зарядкой может использовать один или несколько из следующих методов прекращения зарядки. Три основных метода прекращения заряда — это время, напряжение и температура.

3.8.2.1 Время

Методы управления зарядкой на основе времени прекращают зарядку аккумулятора по истечении заданного промежутка времени.Этот метод следует использовать при медленной зарядке, чтобы избежать чрезмерной перезарядки, и использовать в качестве резервного вторичного терминирования для всех методов быстрой зарядки.

3.8.2.2 Напряжение

Методы управления зарядом, основанные на напряжении, привлекательны из-за предсказуемого профиля напряжения заряда никель-металлгидридной батареи (см. Раздел 3.8.3 Номенклатура окончания заряда). Профиль напряжения заряда никель-металлгидридной батареи неизменен независимо от уровня заряда батареи. Однако методы прекращения заряда на основе напряжения обычно возникают после того, как батарея уже достигла состояния перезаряда.Кроме того, методы, основанные на напряжении, могут быть неприменимы при скоростях ниже C / 4 и подвержены ложному завершению из-за радиочастотного шума. Также необходимо включить датчики температуры для прекращения заряда, если температура станет слишком высокой. К таким устройствам относятся термостаты и сбрасываемые предохранители с положительным температурным коэффициентом.

Обнаружение пикового напряжения (PVD)

Рекомендуемым методом для прекращения заряда на основе напряжения является обнаружение пикового напряжения или PVD. Этот метод включает определение падения напряжения после того, как батарея достигла пикового напряжения и перезарядилась (см. Раздел 3.8.3 Номенклатура прекращения начислений). Этот метод рекомендуется, потому что он снижает риски перезарядки по сравнению с другими методами завершения заряда напряжения. Чтобы предотвратить существенное повреждение аккумулятора, рекомендуется максимальное падение напряжения на элемент до 3 мВ перед отключением, чтобы ограничить величину избыточного заряда аккумулятора. Кроме того, для повышения чувствительности частота дискретизации микросхемы зарядного устройства более высокая.

Отрицательная дельта V (-ΔV)

Отрицательная дельта V (-ΔV), как и PVD, следует той же концепции определения падения напряжения батареи после того, как батарея достигла своего пикового напряжения.Разница в том, что изменение или падение напряжения увеличивается до 3-5 мВ на элемент до того, как заряд завершится. Этот метод позволяет батарее подвергаться более длительному перезаряду и обычно не рекомендуется. См. Раздел 3.8.3 Номенклатура прекращения зарядки

3.8.2.3 Температура

Экзотермический характер заряжаемых никель-металлгидридных аккумуляторов связан с выделением тепла, когда аккумулятор заряжается, особенно непосредственно перед и во время перезарядки. Завершение заряда на основе температуры определяет это повышение температуры и прекращает заряд, когда батарея достигает температуры, которая указывает, когда приближается полная зарядка.Этот тип прекращения заряда рекомендуется из-за его надежности при обнаружении перезаряда, однако он требует осторожности при выборе уставок в схеме заряда, чтобы избежать преждевременного прекращения заряда или невозможности обнаружения перезаряда, когда аккумулятор подвергается воздействию экстремальных температур.

Изменение температуры (ΔT)

Изменение температуры или ΔT — это метод, который измеряет разность повышения температуры батареи выше начальной (окружающей) температуры во время зарядки.Заряд прекращается, когда скорость изменения температуры достигает заданного значения. См. Раздел 3.8.3 Номенклатура завершения зарядки

Изменение температуры / изменение во времени (dT / dt)

Рекомендуемый метод завершения зарядки на основе температуры для всех методов быстрой зарядки — dT / dt (см. Раздел 6.3 Номенклатура прекращения зарядки ). Этот метод отслеживает изменение температуры T по сравнению с изменением во времени t и считается наиболее точным, поскольку он определяет начало перезарядки раньше, чем другие методы.Базовая температура прекращения dT / dt составляет 1 ° C в минуту, но зависит от конструкции блока. При использовании терминатора dT / dt рекомендуется подзарядка для полной зарядки аккумулятора (см. Раздел 3.8.6.5 Подзарядка).

Температурное отключение (TCO)

Температурное отключение или TCO — это вторичное завершение, необходимое для всех методов быстрой зарядки с использованием dT / dt и / или PVD. Этот метод основан на абсолютной температуре батареи и рекомендуется только в качестве отказоустойчивой стратегии, чтобы избежать разрушительного нагрева в случае отказа любого или всех других методов прекращения заряда.См. Раздел 3.8.3 Номенклатура прекращения заряда

3.8.3 Номенклатура прекращения заряда NIMH

Рисунок 3.8.3 Номенклатура прекращения заряда NiMH

3.8.4 NIMH Температура и эффективность зарядки

Рекомендуемая температура зарядки составляет от 10 ° C (50 ° F) до 40 ° C (104 ° F). Если NiMH аккумулятор подвергается воздействию высоких температур (выше 40 ° C, 104 ° F) из-за перезарядки или внешних источников тепла, эффективность заряда (увеличение емкости аккумулируемых элементов на единицу входящего заряда) будет снижена.Чтобы избежать снижения эффективности заряда, в аккумуляторных батареях следует применять методы контроля заряда, ограничивающие количество генерируемого избыточного тепла. Кроме того, крайне важно не размещать батареи в непосредственной близости от других источников тепла или в отсеках с ограниченным охлаждением или вентиляцией.

При температурах ниже 10 ° C (50 ° F) эффективность зарядки также снижается, что приводит к увеличению времени, необходимого для зарядки. Низкие температуры подавляют транспортные возможности (способность перемещать ионы внутри электродов), вызывая низкую эффективность заряда (см. Раздел 3.7.1 «Производственные мощности и конструкция NiMH»; Возможности скорости). Зарядка при температуре ниже 0 ° C (32 ° F) не рекомендуется.

3.8.5 Методы зарядки NIMH

Не все методы зарядки рекомендуются для всех химических элементов NiMH, поскольку они не одинаковы. В различных элементах NiMH используются разные материалы для достижения определенных требуемых рабочих характеристик. Выбор этих материалов также влияет на зарядные характеристики аккумуляторов. Таким образом, для каждого метода зарядки отмечен любой метод, который может вызвать проблемы с некоторыми батареями.См. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки для получения информации о рекомендуемых токах зарядки и окончании зарядки.

Рисунок 3.8.5 Характеристики метода заряда
Метод заряда Ток заряда Прекращение заряда Комментарии
Медленно 0,02-0,1C 1. Нет1 или Таймер с номиналом 160472 % Таймер .
Стандартный 0,1C 1. Таймер Таймер установлен на 16 часов.
Время 0,1-0,2C 1. Таймер и
2. TCO = 55 ° C
Таймер рассчитан на 160% C при 0,1 ° C до 120% C при 0,2 ° C.
Rapid 2 0,25-0,5C 1. PVD, или dT / dt, или
ΔT, и
2. Таймер, и
3. TCO = 55 ° C
PVD = -ΔV 3-5 мВ / элемент
dT / dt = ~ 1 ° C / 1 мин подъем.
Таймер с номиналом от 140% C при 0,2 ° C до 120% C при 0,5 ° C.
Быстро 2 0.5-1.0C 1. PVD, или dT / dt, или
ΔT, и
2. Таймер, и
3. TCO = 55 ° C
PVD = -ΔV 3-5 мВ / ячейка
dT / dt = ~ 1 ° C / 1 мин подъем.
Таймер с номиналом 125% C.
Техническое обслуживание 0,002–0,008C 1. Нет Рекомендуется 5–10% C в день при импульсе от C / 128 до C / 512.
1 Не все батареи можно заряжать без нагрузки.
2 См. Процедуру быстрой / быстрой зарядки (раздел 3.8.6)
3.8.5.1 Медленная зарядка

Когда время зарядки не является проблемой и требуется максимальная емкость аккумулятора, часто используется метод медленной зарядки. В этом методе используется заряд менее 0,1 ° C в течение более 16 часов (см. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки). Тем не менее, с недавними разработками некоторых химических элементов NiMH, которые лучше подходят для более быстрых методов зарядки, медленная зарядка не рекомендуется для всех NiMH аккумуляторов.

3.8.5.2 Стандартная зарядка

Этот метод может использоваться для большинства химических элементов NiMH.Стандартная зарядка представляет собой простую систему со скоростью заряда 0,1C в течение 16 часов (см. Рисунок 3.8.5 Способы зарядки NiMH). Поскольку скорость зарядки низкая и заряд прекращается через 16 часов, снижается риск перезарядки и повышения температуры. Обратной стороной этого метода является невозможность определить уровень заряда аккумулятора в момент начала зарядки. Таким образом, аккумулятор с глубиной заряда 60% (DOD) или 40% уровнем заряда (SOC), который заряжается с помощью этого метода, будет иметь такое же количество заряда, что и полностью разряженный аккумулятор.Это приводит к перезарядке частично разряженной батареи до истечения времени.

3.8.5.3 Зарядка по времени

Для более быстрого метода заряда батареи обычно можно заряжать за 6–16 часов. Этот метод зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов требует особого внимания перед выбором. Поскольку в этом методе используются более высокие значения тока (см. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки), необходимы два метода завершения: синхронизированный и TCO. Последний из двух выводов потребует, чтобы в батарее был термистор для определения температуры во время цикла зарядки.Если использовалось только синхронизированное завершение зарядки, аккумулятор может перезарядиться, особенно если частично разряженный аккумулятор был заряжен с помощью этого метода. Для некоторых химических элементов NiMH это может значительно ухудшить характеристики батареи.

3.8.5.4 Rapid Charge

Метод Rapid Charge хорош для приложений, которым требуется более быстрое время зарядки, но батарейный отсек не позволяет хорошо отводить тепло. Методы быстрой зарядки обычно заряжают от 2,5 до 6 часов при нулевом уровне заряда.От 25 ° C до 0,5 ° C (см. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки). Этот метод зарядки использует PVD, — ΔV, dT / dt или ΔT с резервированием по времени. Дополнительные сведения о зарядке см. В разделе 3.8.6 Процедура быстрой / быстрой зарядки. В этой системе обычно используется резервная температура для защиты от перезарядки. Преимущество этого метода зарядки — возможность безопасно заряжать аккумуляторы, находящиеся в любом состоянии заряда. Другими словами, частично разряженный аккумулятор можно заряжать без риска перезарядки. Недостатком этого типа системы является дополнительная сложность и дороговизна зарядного устройства.

3.8.5.5 Быстрая зарядка

Когда время ограничено и есть хороший отвод тепла, методы быстрой зарядки являются лучшим подходом. Методы быстрой зарядки позволяют заряжать аккумуляторы менее чем за 2,5 часа. Как и метод быстрой зарядки, этот метод имеет повышенные тарифы и требует трех отдельных завершений зарядки (см. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки). Некоторые из никель-металлгидридных аккумуляторов большей емкости не выдерживают постоянной скорости заряда 1,0 ° C. В настоящее время хорошее правило — не заряжать постоянно выше 1.0C или 3,0 ампер. Дополнительные сведения о зарядке см. В разделе 3.8.6 Процедура быстрой / быстрой зарядки. Как и в случае с Быстрая зарядка, преимущества метода быстрой зарядки — это возможность безопасно заряжать аккумуляторы, находящиеся в любом состоянии заряда, за короткий период времени. К минусам, опять же, относятся добавленная сложность зарядного устройства и стоимость.

3.8.5.6 Техническая зарядка

В отличие от предыдущих шести методов, метод поддерживающей зарядки не считается средством зарядки разряженной батареи до полной емкости.Скорее, этот метод используется для предотвращения саморазряда батареи, когда она не используется. См. Раздел 3.9 Хранение батареи.

3.8.6 Процедура быстрой / быстрой зарядки NIMH

Следующая процедура описывает шесть шагов для быстрой или быстрой зарядки NiMH аккумулятора. Эти шаги позволят понять, что производители микросхем зарядных устройств пытались встроить в свои микросхемы.

3.8.6.1 Зарядка при инициализации

Перед быстрой или быстрой зарядкой аккумулятора рекомендуется подзарядить капелькой.Запуск импульсной подзарядки C / 10-C / 50 хорош по двум причинам. Во-первых, чтобы повысить температуру, если батареи холодные, а во-вторых, чтобы убедиться в отсутствии проблем с батареями или схемой зарядки.

3.8.6.2 Измерение температуры

Перед тем, как можно будет начать быструю или быструю зарядку, температура должна быть от 10 ° C до 40 ° C. Это делается как часть этапа подзарядки. Если аккумулятор подвергался воздействию более низких температур, перед началом быстрой зарядки необходимо поднять температуру аккумулятора выше 10 ° C.Кроме того, обратите внимание, что параметры dT / dt будут достигнуты в начале быстрой зарядки холодного аккумулятора, что приведет к преждевременному завершению работы. Многие зарядные устройства включают «низкотемпературный запрет», чтобы свести на нет это событие.

3.8.6.3 Измерение напряжения аккумуляторной батареи (PVM)

Измерение напряжения аккумуляторной батареи также является частью этапа непрерывного заряда. Измерение напряжения батареи (PVM) может использоваться для проверки того, что батарея находится на надлежащем уровне напряжения, и для проверки наличия тока для зарядки.Время (от нескольких секунд до 10 минут) и напряжение (1,1 В x количество ячеек) зависят от типа и количества используемых ячеек. Если напряжение аккумулятора не достигается за установленное время (обычно около 20 минут), заряд прекращается. Для PVM рекомендуется импульсная зарядка со скоростью от C / 10 до C / 50, но можно использовать постоянную скорость заряда от C / 10 до C / 50.

3.8.6.4 Быстрая / быстрая зарядка

Методы быстрой зарядки или быстрой зарядки требуют трех режимов завершения:

  1. PVD, или –ΔV, или dT / dt, или ΔT
  2. Таймер
  3. Температурное отключение (TCO) .

См. Таблицу 3.8.5 Спецификация метода зарядки для получения информации о тарифах.

3.8.6.5 Подзарядка

Подзарядка используется только в том случае, если быстрая зарядка или быстрая зарядка не полностью заряжают батареи. Это происходит с некоторыми окончаниями dT / dt и T. Перед использованием быстрой зарядки dT / dt или T параметры зарядки и завершения необходимо протестировать внутри устройства. Поскольку добавочный заряд постоянным током имеет тенденцию к отщеплению энергии, дополнительный заряд лучше всего выполнять в виде импульсного заряда.Дозаправка прекращается по времени и составляет от C / 10 до C / 40 от скорости быстрой зарядки.

3.8.6.6 Техническое обслуживание

Техническая зарядка сохраняет полный заряд аккумулятора до тех пор, пока он не будет извлечен из зарядного устройства. В течение первых 24 часов после зарядки аккумулятор теряет около 5% своей энергии из-за саморазряда аккумулятора. Стандартный поддерживающий заряд со скоростью C / 128 предназначен для предотвращения этого саморазряда. Некоторые химические компании NiMH способны выдерживать расходы на техническое обслуживание до уровня C / 64.Непрерывная зарядка на низких скоростях не очень эффективна, поэтому рекомендуется импульсная зарядка.

3.9 Обзор хранилища NiMH аккумуляторов

Со временем емкость и напряжение NiMH аккумуляторных батарей уменьшаются при хранении или неиспользовании. Это вызвано химической реакцией, происходящей внутри клеток, обычно называемой саморазрядом. Влияние саморазряда будет сведено к минимуму, если неиспользуемые батареи будут храниться должным образом. Правильное хранение NiMH аккумуляторов требует как контроля температуры, так и управления запасами.

3.9.1 Температура хранения NiMH и смена батареи

Температура является основным фактором, влияющим на скорость саморазряда неиспользуемой батареи. По мере увеличения температуры хранения увеличивается скорость саморазряда, что приводит к уменьшению максимального времени хранения батареи. Лучше всего хранить батареи в среде с контролируемой температурой, чтобы можно было точно определить максимальное время хранения. Рисунок 3.9.1 Зависимость температуры хранения от времени хранения показывает диапазон температур хранения, при котором могут храниться никель-металлогидридные аккумуляторы, и максимальный период времени, в течение которого аккумулятор может оставаться неиспользованным до того, как придется циклически заменять его.

Рисунок 3.9.1 Зависимость температуры хранения от времени хранения
Температура хранения Максимальное время хранения (частота циклов)
От 40 ° C до 50 ° C (от 104 ° F до 122 ° F) Менее 30 дней
от 30 ° C до 40 ° C (от 86 ° F до 104 ° F) от 30 до 90 дней
от -20 ° C до 30 ° C (от -4 ° F до 86 ° F) 180–360 дней

Емкость аккумулятора уменьшится, если аккумулятор полностью саморазрядится.Влияние саморазряда можно исправить, если батареи подвергаются циклам зарядки и разрядки. В начальном цикле зарядки / разрядки аккумулятор достигает примерно 95% номинальной емкости. Полная мощность будет достигнута на втором и третьем циклах.

3.9.2 Состояние заряда NiMH

Состояние заряда (SOC) неиспользуемой NiMH батареи не влияет на требуемую температуру хранения или максимальное время хранения (см. Рисунок 3.9.1 Зависимость температуры хранения отВремя хранения). Полностью разряженный аккумулятор прослужит при хранении до тех пор, пока аккумулятор полностью заряжен. Таким образом, NiMH аккумуляторы можно хранить в любом состоянии заряда.

3.9.3 Рекомендации по хранению никель-металлгидридных аккумуляторов

Ключом к правильному хранению никель-металлгидридных аккумуляторных батарей является внедрение надлежащих методов управления запасами. Чтобы продлить срок службы батареи и сохранить работоспособность батареи, соблюдайте следующие пять рекомендаций:

  1. Практикуйте ротацию запасов по принципу FIFO (первым пришел — первым ушел).
  2. Никогда не храните батареи под нагрузкой.
  3. Храните батареи в среде с контролируемой температурой (см. Рисунок 3.9.1 Зависимость температуры хранения от времени хранения).
  4. Переключайте батареи (см. Рисунок 3.9.1 Зависимость температуры хранения от времени хранения).
  5. Храните батареи при влажности 65% (± 20%).

NiMH / NiCd Зарядное устройство Switchmode имеет

Аннотация: Эта схема включает зарядное устройство (MAX712) и понижающий импульсный стабилизатор (MAX5089) для управления силовой частью зарядного устройства.Управляя регулятором, MAX712 действует как контроллер заряда батареи, вырабатывая выходные сигналы от 7 до 16 В. Он работает от любого источника постоянного тока, способного обеспечить требуемый ток быстрой зарядки, при следующем условии: выходное напряжение должно быть равно 1,7 В, умноженному на сумму (два плюс количество батарей, заряжаемых последовательно).

Похожая версия этой статьи появилась в выпуске журнала Portable Design от 17 декабря 2008 года.

Все зарядные устройства можно рассматривать как источники питания постоянного тока, но они отличаются от источников питания двумя важными аспектами: зарядные устройства для аккумуляторов (по конструкции) блокируют все пути разряда от аккумулятора к зарядному устройству при любых условиях.Они также включают схему, которая определяет, когда аккумулятор полностью зарядился (сигнализируя, когда ток полной зарядки должен быть уменьшен), и когда процесс зарядки должен быть прекращен.

Существует несколько методов определения того, когда никель-кадмиевый или никель-металлгидридный аккумулятор полностью заряжен. Наиболее распространенный из них основан на прекращении заряда, когда клеммы аккумулятора достигают определенного уровня напряжения, основанного на характеристическом увеличении положительной крутизны напряжения во времени.

Это не лучший метод, потому что абсолютное значение напряжения оконечной нагрузки сильно зависит от температуры окружающей среды и скорости заряда (уровень «C»).Таким образом, конечный результат может быть недостаточным или чрезмерно заряженным. Перезарядка никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов не так серьезна, как литиевые аккумуляторы, которые гораздо более чувствительны к повреждениям. Никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы — более надежные устройства. Недостаточная зарядка является проблемой просто потому, что запас заряда будет меньше ожидаемого.

Большинство лучших методов отключения основаны на том факте, что зарядка преобразует электрическую энергию в накопленную (потенциальную) химическую энергию. Зарядка — это эндотермический процесс.Это означает, что температура батареи не только не повышается; он фактически немного падает во время зарядки.

Когда аккумулятор полностью заряжен, реакции, преобразующие электрическую энергию в химическую, прекращаются. Любая дополнительная электрическая энергия, подаваемая зарядным устройством в аккумулятор, преобразуется в тепло, что увеличивает температуру аккумулятора. В этот момент зарядка должна прекратиться, потому что аккумулятор накопил 100% своей емкости.

Вы можете ощутить это повышение температуры и использовать его в качестве сигнала для прекращения зарядки, но это измерение подразумевает, что термодатчик находится в тесном контакте с аккумулятором, что не всегда возможно.Вы также можете почувствовать повышение температуры по изменению напряжения на клеммах аккумулятора, которое является чувствительным индикатором изменений внутренней температуры. Таким образом, зарядка аккумулятора дает положительный наклон на графике зависимости напряжения от времени. Положительный наклон становится отрицательным, когда никель-кадмиевый аккумулятор достигает полного заряда, и становится нулевым (разряженным), когда никель-металл-гидридный аккумулятор достигает полного заряда.

Рисунок 1 показывает зависимость напряжения на клеммах от времени для заряжаемой никель-кадмиевой батареи. Шкала времени для изменения наклона, которая может варьироваться от минут до десятков минут в зависимости от размера батареи, зависит от тепловой постоянной времени батареи и ее корпуса.Это также зависит от скорости заряда (т. Е. От зарядного тока), потому что повышение температуры и скорость ее увеличения зависят от теплоемкости аккумулятора и подаваемой мощности (которая, в свою очередь, зависит от зарядного тока).


Рис. 1. Эти кривые показывают характеристики напряжения и температуры никель-кадмиевого элемента по мере его приближения и прохождения полностью заряженного состояния.

Для обнаружения изменений наклона контроллер заряда должен запустить алгоритм обнаружения, который выполняет последовательные измерения напряжения через длительные интервалы времени, а затем сохраняет результаты для сравнения.Эта возможность, которая не может быть реализована в аналоговой форме, должна выполняться комбинацией АЦП, памяти, таймера и секвенсора.

Зарядные устройства для аккумуляторов

IC, такие как MAX712 (для никель-металлгидридных аккумуляторов) и MAX713 (для никель-кадмиевых аккумуляторов), используют алгоритмы прекращения заряда с определением наклона напряжения dV / dt. Силовая часть этих устройств линейна и имеет ограниченный КПД, но подходит для батарей меньшей емкости.

Схема Рис. 2 включает в себя зарядное устройство MAX712 или MAX713, а также импульсный стабилизатор (MAX5089), который управляет силовой частью зарядного устройства.Этот регулятор работает с более высокой эффективностью и более высокой частотой коммутации (2 МГц), что, в свою очередь, позволяет создавать зарядные устройства меньшего размера, способные обеспечивать более высокую скорость быстрой зарядки, но при этом не требующие особого теплоотвода.


Рис. 2. Это переключаемое зарядное устройство для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов использует их поведение dV / dt в качестве индикатора завершения заряда.

Понижающий регулятор MAX5089 управляется MAX712 или MAX713, выступая в качестве контроллера заряда аккумулятора.Он производит выходные сигналы от 7 В до 16 В и работает от любого источника постоянного тока, способного выдавать желаемый ток быстрой зарядки, при следующем условии: выходное напряжение должно равняться 1,7 В, умноженному на сумму (два плюс количество заряжаемых аккумуляторов). серии).

Схема, показанная на Рисунке 2, заряжает блок от 1 до 8 ячеек токами быстрой зарядки до 2,5 А и сохраняет все программируемые функции, описанные в технических характеристиках MAX712 / MAX713. Когда зарядка завершена, устройства MAX712 / MAX713 переходят в состояние, называемое «непрерывный заряд», в котором они подают небольшую часть полного тока заряда (для компенсации всегда присутствующего саморазряда).Таким образом, вы можете оставить аккумулятор подключенным к зарядному устройству и при необходимости обнаружить, что он заряжен до + 100%. Технические характеристики MAX712 / MAX713 и MAX5089 доступны на сайте www.maximintegrated.com.

©, Maxim Integrated Products, Inc.
Содержимое этой веб-страницы защищено законами об авторских правах США и зарубежных стран. Для запросов на копирование этого контента свяжитесь с нами.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4496:
ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ 4496, г. AN4496, AN 4496, г. APP4496, Appnote4496, Appnote 4496

maxim_web: en / products / power / battery-management, maxim_web: en / products / power, maxim_web: en / products / power / battery-management / battery-chargers, maxim_web: en / products / power / Switches-Regators / step -пуховик

maxim_web: en / products / power / battery-management, maxim_web: en / products / power, maxim_web: en / products / power / battery-management / battery-chargers, maxim_web: en / products / power / Switches-Regators / step -пуховик

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *