Nedávno som dostal súpravu akumulátorov NiMH (NiMH) pre skrutkovač Bosch 14.4V, 2.6Ah. Batérie mali skutočne malú kapacitu, hoci boli prevádzkované pri zaťažení iba krátku dobu a mali malý počet cyklov vybíjania (práce) - nabíjanie. Z tohto dôvodu som sa rozhodol batérie rozobrať, vykonať ich merania jednotlivých prvkov, aby sa určili vlastnosti a možné obnovenie, v ostatných sa používajú prvky „prežívajúce“ domáce produkty vyžaduje veľký prúdový výstup v krátkom čase. Táto práca je popísaná postupne v poznámke „Automatické vybíjanie batérie».
Po demontáži batérie
uskutočnil sa prípravný výboj prvkov na špecifikovanom zariadení s kontrolou minimálneho zvyškového napätia 0,9 ... 1,0 V, aby sa vylúčil hlboký výboj. Ďalej sa vyžadovala jednoduchá a spoľahlivá nabíjačka na ich úplné nabitie.
Požiadavky na nabíjačku
Výrobcovia batérií NiMH odporúčajú vykonať nabíjanie s aktuálnou hodnotou v rozmedzí 0,75 - 1,0 ° C. Za týchto podmienok je účinnosť procesu nabíjania, väčšina cyklu, čo najvyššia. Na konci procesu nabíjania však účinnosť prudko klesá a energia prechádza na výrobu tepla. Vo vnútri prvku prudko stúpa teplota a tlak. Batérie majú núdzový ventil, ktorý sa môže otvoriť pri zvýšení tlaku. V takom prípade sa nenávratne stratia vlastnosti batérie. Áno, a samotná teplota má negatívny vplyv na štruktúru elektród batérie.
Z tohto dôvodu je pre nikel-metal hydridové batérie veľmi dôležité riadiť režimy a stav batérie pri nabíjaní, keď je proces nabíjania ukončený, aby sa zabránilo prebíjaniu alebo zničeniu batérie.
Ako je uvedené, na konci procesu nabíjania batérie NiMH sa jej teplota začína zvyšovať. Toto je hlavný parameter na vypnutie nabíjania. Za kritérium ukončenia nabíjania sa zvyčajne považuje zvýšenie teploty o viac ako 1 stupeň za minútu. Ale pri nízkych nabíjacích prúdoch (menej ako 0,5 ° C), keď teplota stúpa dostatočne pomaly, je ťažké ju zistiť. Na tento účel sa môže použiť absolútna hodnota teploty. Táto hodnota sa meria pri 45 - 50 ° C. V tomto prípade musí byť náboj prerušený a po ochladení prvku obnovený (ak je to potrebné).
Je tiež potrebné stanoviť časový limit nabíjania. Dá sa vypočítať na základe kapacity batérie, množstva nabíjacieho prúdu a efektivity procesu plus 5 - 10 percent. V takom prípade sa pri normálnej prevádzkovej teplote nabíjačka vypne v nastavenom čase.
Pri hlbokom vybití NiMH batérie (menej ako 0,8 V) je nabíjací prúd predbežne nastavený na 0,1 ... 0,3 ° C. Táto fáza je časovo obmedzená a trvá asi 30 minút. Ak v tomto čase batéria neobnoví napätie 0,9 ... 1,0 V, potom je bunka nekompromisná. V pozitívnom prípade sa potom vykoná náboj so zvýšeným prúdom v rozmedzí 0,5 až 1,0 ° C.
A predsa o ultrarychlom nabíjaní batérie. Je známe, že pri nabíjaní až 70% svojej kapacity má nikel-kovová hydridová batéria účinnosť nabíjania takmer 100 percent. Preto je v tejto fáze možné zvýšiť prúd, aby sa urýchlil jeho prechod. Prúdy sú v takýchto prípadoch obmedzené na 10 ° C. Vysoký prúd môže ľahko viesť k prehriatiu batérie a zničeniu štruktúry jej elektród. Preto sa odporúča používať ultrarýchle nabíjanie iba pri stálom sledovaní procesu nabíjania.
Výrobný proces nabíjačky pre NiMH batériu recenzované nižšie.
1. Stanovenie základných údajov.
- Nabíjanie bunky konštantnou hodnotou prúdu 0,5 ... 1,0 ° C na menovitú kapacitu.
- Výstupný prúd (nastaviteľný) - 20 ... 400 (800) ma.
- Stabilizácia výstupného prúdu.
- výstupné napätie 1,3 ... 1,8 V.
- vstupné napätie - 9 ... 12 V.
- Vstupný prúd - 400 (1 000) ma.
2. Ako zdroj energie pre pamäť vyberieme mobilný adaptér 220/9 voltov, 400 ma. Je možné nahradiť výkonnejšou (napríklad 220 / 1,6 ... 12 V, 1 000 ma). Zmeny v dizajne pamäte sa nebudú vyžadovať.
3. Zoberme si nabíjací obvod
Konštrukčný variant nabíjačky batérií je stabilizačná a prúd obmedzujúca jednotka a je vyrobený na jednom prvku operačného zosilňovača (op amp) a výkonného zloženého n-p-n tranzistora KT829A. Nabíjačka umožňuje nastavenie nabíjacieho prúdu. K stabilizácii nastaveného prúdu dochádza zvýšením alebo znížením výstupného napätia.
V mieste spojenia odporu R1 a zenerovej diódy VD1 sa generuje stabilné referenčné napätie. Zmenou veľkosti napätia odobratého z potenciometra R2 rezistora na neinvertujúcom vstupe operačného zosilňovača (kolík 3) zmeníme veľkosť výstupného napätia (kolík 6), a teda aj prúd cez VT1. Odpor R5 obmedzuje prúd v obvode nabíjateľnej batérie. Zmena úbytku napätia pri R5, keď sa nabíjací prúd odchýli cez spätnú väzbu (OOS) na invertujúci vstup op-amp (kolík 2), koriguje a stabilizuje výstupný prúd nabíjačky. Inštalovaný prúd R2 bude stabilný až do konca nabíjania tohto a následných batérií rovnakého typu.
Tento obvod stabilizátora prúdu je veľmi univerzálny a môže sa použiť na obmedzenie prúdu v rôznych prevedeniach. Okruh sa ľahko opakuje, pozostáva z jednoduchých a cenovo dostupných rádiových komponentov a po správnej inštalácii okamžite začnú fungovať.
Charakteristikou tohto obvodu je schopnosť používať dostupné operačné zosilňovače s napájacím napätím 12V, napríklad K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. Tranzistor KT829A je hlavným výkonovým prvkom a prechádza ním všetok prúd, preto je nevyhnutne nainštalovaný na chladiči. Výber tranzistora je určený požadovaným nabíjacím prúdom nastaveným na nabíjanie batérie.
4. Vyberte kryt nabíjačky. Určuje tvar, dizajn, podmienky odvádzania tepla a vzhľad pamäte. V tomto prípade bola vybraná hliníková aerosólová nádobka. Odstránime jeho hornú časť.
5. Z univerzálnej montážnej dosky sme odrezali diel s rovnakou šírkou ako vnútorný priemer valca. Je výhodné, ak nie je doska zatiahnutá, doska sa vojde do valca.
6. Pamäť dokončujeme časťami podľa schémy. Aerosólový uzáver má veľkú veľkosť ako gombík potenciometra.
7. Tranzistor pripevníme na radiátor a radiátor namontujeme na okraj dosky podľa fotografie.
8. Spájka tranzistora vedie k doštičkám dosky.
9. Spájajte odpor a obmedzte maximálny možný prúd nabitia batérie. Pretože celý nabíjací prúd prechádza cez odpor R5, pre najlepšie ochladenie rezistora sa čerpá zo široko používaných (MLT-1) štyroch paralelne zapojených rezistorov s 22 ohmami, každý s výkonom 1 W. V sérii je navyše nainštalovaný 1,8 ohmový 5-wattový rezistor. Celkový odpor R5 bol asi 7 ohmov (priemerný výkon 4 watty). Odpor a vybavenie odporov závisí od plánovaného nabíjacieho prúdu a dostupnosti súčiastok od výrobcu.
10. Zložte riadiacu časť pamäte na dosku plošných spojov. Pripojíme vyrobenú napájaciu jednotku nabíjačky a pripojíme záťaž - nabíjateľnú batériu. Ak chcete skontrolovať režimy prevádzky a ladenia, pripojte pamäť k nastaviteľnému zdroju energie. Skontrolujeme rozsah nastavenia nabíjacieho prúdu, v prípade potreby vyberieme hodnotu odporov R2 a R3.
11. Preneste riadiacu časť pamäte do pracovného šálu
a pripojte ho k napájacej jednotke.
12. Na doske na bočnej strane nainštalujte zásuvku na pripojenie napájacieho zdroja nabíjačky (adaptér alebo iný napájací zdroj).
13. Nainštalujte pamäť do puzdra a chladič umiestnite do jeho hornej (otvorenej) časti.
V dolnej valcovej časti krytu predvŕtajte sériu otvorov s priemerom 6 mm. Pracovná poloha krytu nabíjačky je vertikálna, preto sa v nej, podobne ako v komíne, vytvára prirodzená trakcia. Vzduch vyhrievaný odpormi a chladič stúpa z krytu nahor, pričom do dolných otvorov vťahuje chlad. Takáto ventilácia funguje efektívne, pretože ohrevom skrine prakticky nezaznieva výrazné zahrievanie chladiča s 2, 3-hodinovou prevádzkou nabíjačky.
14. Nabíjačka je vybavená pracovnou súpravou a testovaná pri zaťažení, pričom úplne nabíja tucet batérií. Pamäť funguje stabilne. Zároveň sa pravidelne monitoruje odhadovaná doba nabíjania, ako aj teplota batérie, aby sa nabíjačka deaktivovala pri kritických hodnotách. Použitie „krokodílov“ na pripojenie batérie vám umožňuje pripojiť sa k ampérmetru na reguláciu pamäte (multimeter) na úpravu nabíjacieho prúdu. Pri nabíjaní následných prvkov rovnakého typu nie je potrebný ampérmeter.
