Nedavno sam dobio set nikl-metal hidridnih punjivih (NiMH) baterija za odvijač Bosch 14.4V, 2.6Ah. Baterije su zapravo imale mali kapacitet, iako su radile pod opterećenjem samo kratko vrijeme i imale su mali broj ciklusa pražnjenja (rada) - punjenja. Iz tog razloga odlučio sam rastaviti baterije, izvršiti njihova mjerenja po elementima kako bih odredio karakteristike i mogući oporavak, upotrijebio „preživjele“ elemente u drugima domaćih proizvoda što zahtijeva veliki izlaz struje u kratkom vremenu. Ovaj je rad opisan u fazama u bilješci "Uređaj za automatsko pražnjenje baterije».
Nakon rastavljanja baterije
izvršeno je pripremno pražnjenje elemenata na navedenom uređaju, s nadzorom minimalnog zaostalog napona od 0,9 ... 1,0 volta, kako bi se isključio duboki iscjedak. Zatim je bio potreban jednostavan i pouzdan punjač da biste ih potpuno napunili.
Zahtjevi za punjač
Proizvođači NiMH baterija preporučuju obavljanje punjenja sa trenutnom vrijednošću u rasponu od 0,75-1,0 C. U tim je uvjetima učinkovitost postupka punjenja, veći dio ciklusa, što veća. Ali na kraju procesa punjenja, učinkovitost se naglo smanjuje i energija prelazi u proizvodnju topline. Unutar elementa temperatura i pritisak naglo se povećavaju. Baterije imaju sigurnosni ventil koji se može otvoriti kad se tlak poveća. U tom će se slučaju svojstva baterije nepovratno izgubiti. Da, i sama temperatura negativno utječe na strukturu elektroda baterije.
Iz tog razloga, za nikl-metal-hidridne baterije vrlo je važno kontrolirati načine i stanje baterije prilikom punjenja, u trenutku kada se proces punjenja završi, kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje ili uništavanje baterije.
Kao što je naznačeno, na kraju procesa punjenja NiMH baterije njegova temperatura počinje rasti. To je glavni parametar za isključivanje punjenja. Obično se porast temperature veći od 1 stupnja u minuti uzima kao kriterij za prestanak punjenja. Ali pri struji male napunjenosti (manjoj od 0,5 ° C), kada temperatura raste dovoljno sporo, teško je detektirati. Za to se može koristiti apsolutna vrijednost temperature. Ova vrijednost uzima se 45-50 ° C. U tom se slučaju punjenje mora prekinuti i obnoviti (ako je potrebno) nakon hlađenja elementa.
Također je potrebno postaviti ograničenje vremena punjenja. Može se izračunati prema kapacitetu baterije, količini struje punjenja i učinkovitosti procesa, plus 5-10 posto. U tom slučaju, pri normalnoj temperaturi procesa, punjač se isključuje u zadano vrijeme.
S dubokim pražnjenjem NiMH baterije (manjom od 0,8 V) struja napunjevanja je prethodno postavljena na 0,1 ... 0,3 C. Ta je faza vremenski ograničena i traje oko 30 minuta. Ako za to vrijeme baterija ne vrati napon od 0,9 ... 1,0 V, tada je ćelija nepromočiva. U pozitivnom slučaju, punjenje se tada vrši s povećanom strujom u rasponu od 0,5-1,0 C.
Pa ipak, o iznimno brzom napunjenosti baterije. Poznato je da pri punjenju do 70% svog kapaciteta nikl-metal hidridna baterija ima učinkovitost punjenja blizu 100 posto. Stoga je u ovoj fazi moguće povećati struju kako bi se ubrzao njezin prolazak. Struje u takvim slučajevima su ograničene na 10C. Visoka struja lako može dovesti do pregrijavanja baterije i uništenja strukture njegovih elektroda. Stoga se upotreba ultra brzog punjenja preporučuje samo uz stalno praćenje postupka punjenja.
Postupak proizvodnje punjača za NiMH bateriju pregledano u nastavku.
1. Uspostavljanje osnovnih podataka.
- Punjenje ćelije sa konstantnom vrijednošću struje od 0,5 ... 1,0 C do nazivnog kapaciteta.
- Izlazna struja (podesiva) - 20 ... 400 (800) ma.
- Stabilizacija izlazne struje.
- Izlazni napon 1,3 ... 1,8 V.
- Ulazni napon - 9 ... 12 V.
- Ulazna struja - 400 (1000) ma.
2. Kao izvor napajanja za memoriju odabiremo mobilni adapter 220/9 volti, 400 ma. Moguće je zamijeniti snažnijim (na primjer, 220 / 1.6 ... 12V, 1000 ma). Promjene u dizajnu memorije neće biti potrebne.
3. Razmislite o krugu punjača
Dizajn varijanta punjača je jedinica za stabilizaciju i ograničavanje struje, a izrađena je na jednom elementu operativnog pojačala (OA) i moćnog kompozitnog n-p-n tranzistora KT829A. Punjač omogućuje podešavanje struje punjenja. Stabilizacija podešene struje događa se povećanjem ili smanjenjem izlaznog napona.
Na mjestu spajanja otpornika R1 i zener diode VD1 stvara se stabilan referentni napon. Promjenom vrijednosti napona uzete iz potenciometra R2 razdjelnika otpornika na neinvertirajućem ulazu operacijskog pojačala (pin 3) mijenjamo vrijednost izlaznog napona (pin 6), a samim tim i struje kroz VT1. Otpornik R5 ograničava struju u krugu akumulatorske baterije. Promjena pada napona na R5 kada struja punjenja odstupa kroz povratnu informaciju (OOS) na invertirani ulaz op-pojačala (pin 2), ispravlja i stabilizira izlaznu struju punjača. Instalirana R2 struja bit će stabilna do kraja punjenja ove i sljedećih baterija istog tipa.
Ovaj krug stabilizatora struje vrlo je svestran i može se koristiti za ograničavanje struje u različitim izvedbama. Krug se lako ponavlja, sastoji se od jednostavnih i pristupačnih radio komponenti, a kada se ispravno instaliraju, oni odmah počinju raditi.
Značajka ovog kruga je mogućnost korištenja dostupnih operativnih pojačala s naponom napajanja od 12 V, na primjer, K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. TZ tranzistor KT829A je glavni element napajanja i kroz njega prolazi sva struja, stoga je nužno instaliran na hladnjaku. Izbor tranzistora određuje se potrebnom strujom punjenja koja je postavljena za punjenje baterije.
4. Odaberite kućište za punjač. Odredit će oblik, dizajn, uvjete uklanjanja topline i izgled memorije. U ovom slučaju odabran je aluminijski spremnik aerosola. Uklanjamo njegov gornji dio.
5. Odvojili smo od univerzalne montažne ploče dio jednak širini prema unutarnjem promjeru cilindra. Poželjno je da ulazak ploče u cilindar ne zapne, bez bacanja.
6. Dopunjavamo memoriju dijelovima prema shemi. Aerosolna kapa je dobro dimenzija kao gumb potenciometra.
7. Počvrstimo tranzistor na radijator i instaliramo radijator na rub ploče, prema fotografiji.
8. Lemljenje tranzistora vodi na jastučiće ploče.
9. Otpor lemljenja, ograničavajući maksimalnu moguću struju punjenja baterije. Budući da cijela struja naboja prolazi kroz otpornik R5, za najbolje hlađenje otpornika, izvodi se iz široko korištenih (MLT-1) četiri paralelno spojena otpora od 22 ohma snage 1 W svaki. Pored toga, serijski je instaliran 1,8-ohmski 5-vatni otpornik. Ukupni otpor R5 bio je oko 7 ohma (prosječna snaga 4 vata). Otpor i oprema otpornika ovise o planiranoj struji punjenja i dostupnosti dijelova proizvođača.
10. Sastavite upravljački dio memorije na ploču krugova ploče. Povezujemo proizvedenu jedinicu za napajanje punjača i spajamo teret - punjivu bateriju. Za provjeru načina rada i uklanjanja pogrešaka, priključite memoriju na podesivi izvor napajanja. Provjeravamo raspon prilagodbe struje punjenja, ako je potrebno, odabiremo vrijednost otpornika R2 i R3.
11. Prenesite kontrolni dio memorije u radni šal
i pričvrstite ga na napajanje.
12. Na ploči sa strane postavite utičnicu za spajanje napajanja punjača (adaptera ili drugog napajanja).
13. Ugradite memoriju u kućište postavljajući radijator u njegov gornji (otvoreni) dio.
Prethodno izbušite niz rupa promjera 6 mm u donjem cilindričnom dijelu kućišta. Radni položaj kućišta punjača je okomit, stoga se u njemu, slično dimnjaku, stvara prirodna vuča. Zrak zagrijavan otpornicima i radijatorom izdiže se iz kućišta prema gore, hladno uvlačeći u donje rupe. Takva ventilacija djeluje učinkovito, jer se zagrijavanjem kućišta praktički ne osjeti značajno zagrijavanje radijatora s 2, 3 sata rada punjača.
14. Punjač je sastavljen s radnim setom i testiran pod opterećenjem, u potpunosti napunivši desetak baterija. Memorija djeluje stabilno. Istodobno se procijenjeno vrijeme punjenja, kao i temperatura baterije, povremeno nadgledaju kako bi se punjač onemogućio na kritičnim vrijednostima. Korištenje "krokodila" za spajanje baterije omogućuje vam povezivanje s ampermetrom za upravljanje memorijom (multimeterom) za podešavanje struje punjenja. Pri punjenju sljedećih elemenata iste vrste, ampermetar nije potreban.
