Come caricare correttamente le batterie NiMH

2024 Autore: Trinity Chesterton | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 08:19

NiMH sta per Nickel Metal Hydride. Una corretta ricarica è la chiave per mantenere le prestazioni e la longevità. Devi conoscere questa tecnologia per caricare NiMH. Il recupero delle celle NiMH è un processo piuttosto complicato, perché il picco di tensione e la successiva caduta sono minori, e quindi gli indicatori sono più difficili da determinare. Il sovraccarico porta al surriscaldamento e al danneggiamento della cella, dopodiché la capacità viene persa, con conseguente perdita di funzionalità.

Progettazione e principio di funzionamento

La batteria è un dispositivo elettrochimico in cui l'energia elettrica viene convertita e immagazzinata in forma chimica. L'energia chimica si converte facilmente in energia elettrica. NiMH funziona secondo il principio di assorbimento, rilascio e trasporto di idrogeno all'interno di due elettrodi.

Le batterie NiMH sono costituite da due strisce metalliche che fungono da elettrodi positivi e negativi e da un separatore di fogli isolanti tra di loro. Questo "sandwich" energetico viene avvolto e posto in una batteria insieme al liquidoelettrolita. L'elettrodo positivo è solitamente costituito da nichel, l'elettrodo negativo da idruro di metallo. Da qui il nome "NiMH", o "idruro di nichel metallico".

Vantaggi:

1. Contiene meno tossine ed è ecologico e riciclabile.
2. L'effetto della memoria è maggiore di Ni-Cad.
3. Molto più sicuro delle batterie al litio.

Difetti:

1. La scarica profonda riduce la durata e genera calore durante la ricarica rapida e il carico elevato.
2. L'autoscarica è maggiore rispetto ad altre batterie e deve essere presa in considerazione prima di caricare NiMH.
3. Alto livello di manutenzione richiesto. La batteria deve essere completamente scarica per evitare la formazione di cristalli durante la carica.
4. Più costosa della batteria Ni-Cad.

Caratteristiche di carica/scarica

La cella Nickel-Metal Hydride ha molte caratteristiche simili al NiCd, come la curva di scarica (con carica aggiuntiva) che la batteria può accettare. È intollerante al sovraccarico che causa un degrado della capacità, che è un grosso problema per i progettisti di caricabatterie.

Specifiche attuali necessarie per caricare correttamente una batteria NiMH:

1. La tensione nominale è 1,2 V.
2. Energia specifica - 60-120 Wh/kg.
3. Densità energetica - 140-300 Wh/kg.
4. Potenza specifica - 250-1000 W/kg.
5. Efficienza di carica/scarica -90%.

L'efficienza di carica delle batterie al nichel varia dal 100% al 70% della piena capacità. Inizialmente c'è un leggero aumento della temperatura, ma successivamente, quando il livello di carica aumenta, l'efficienza diminuisce, generando calore, di cui bisogna tener conto prima di caricare NiMH.

Quando una batteria NiCD viene scaricata a una certa tensione minima e quindi caricata, è necessario prestare attenzione per ridurre l'effetto di condizionamento (circa ogni 10 cicli di carica/scarica), altrimenti inizierà a perdere capacità. Per NiMH, questo requisito non è richiesto in quanto l'effetto è trascurabile.

Tuttavia, un tale processo di ripristino è conveniente anche per i dispositivi NiMH, si consiglia di prenderlo in considerazione prima di caricare le batterie NiMH. Il processo viene ripetuto da tre a cinque volte prima che raggiungano la piena capacità. Il processo di condizionamento delle batterie ricaricabili garantisce che dureranno per molti anni.

Metodi di recupero NiMH

Ci sono diversi metodi di ricarica che possono essere utilizzati con le batterie NiMH. Come i NiCd, richiedono una fonte di corrente costante. La velocità è solitamente indicata sul corpo cellulare. Non dovrebbe superare gli standard tecnologici. I limiti dei limiti di tariffazione sono chiaramente regolati dai produttori. Prima di utilizzare le batterie, è necessario sapere chiaramente con quale corrente caricare le batterie NiMH. Esistono diversi metodi utilizzati per prevenire il fallimento:

1. Ricarica tramite timer. Uso del tempo perdeterminare la fine del processo è il modo più semplice. Spesso nel dispositivo è integrato un timer elettronico, sebbene molti dispositivi non dispongano di questa funzione. L'approccio presuppone che la cella sia caricata da uno stato noto, ad esempio quando è completamente scarica.
2. Rilevamento termico. La determinazione della fine del processo viene effettuata monitorando la temperatura dell'elemento. Anche se il dispositivo si riscalda quando è sovraccaricato, è difficile misurare con precisione l'aumento della temperatura poiché il centro della batteria sarà molto più caldo dell'esterno.
3. Rilevamento della tensione delta negativa. NiMH rileva la caduta di tensione (5 mV). Prima di caricare le batterie NiMH, viene introdotto il filtro del rumore per catturare in modo affidabile una tale caduta per garantire che il sensore "parassitario" e altri rumori non portino alla fine della carica.

Fornitura parallela di elementi

La carica parallela delle batterie rende difficile determinare qualitativamente la fine del processo. Questo perché non si può essere sicuri che ogni cella o pacchetto abbia la stessa resistenza e quindi alcuni assorbiranno più corrente di altri. Ciò significa che è necessario utilizzare un circuito di carica separato per ciascuna linea nell'unità parallela. Dovrebbe essere stabilito quanta corrente caricare il NiMH bilanciando, ad esempio, utilizzando resistori di un valore tale da dominare i parametri di controllo.

Algoritmi moderni sono stati sviluppati per garantire una carica accurata senza l'uso di un termistore. Questei dispositivi sono simili a Delta V, ma hanno metodi di misurazione speciali per rilevare la carica completa, che di solito implicano un tipo di ciclo in cui la tensione viene misurata su un intervallo di tempo e tra gli impulsi. Per i pacchetti multi-elemento, se non sono nello stesso stato e non sono bilanciati nella capacità, possono riempirsi uno alla volta, segnalando la fine di una fase.

Ci vorranno diversi cicli per bilanciarli. Quando la batteria raggiunge la fine della sua carica, l'ossigeno inizia a formarsi agli elettrodi e a ricombinarsi nel catalizzatore. La nuova reazione chimica crea calore che può essere facilmente misurato con un termistore. Questo è il modo più sicuro per rilevare la fine di un processo durante un ripristino rapido.

Un modo economico per rigenerarsi

La ricarica notturna è il modo più economico per caricare una batteria NiMH a C/10, che è inferiore al 10% della capacità nominale all'ora. Questo deve essere preso in considerazione per caricare correttamente NiMH. Quindi una batteria da 100 mAh si caricherà a 10 mA per 15 ore. Questo metodo non richiede un sensore di fine processo e fornisce una carica completa. Le moderne celle hanno un catalizzatore di riciclo dell'ossigeno che impedisce danni alla batteria se esposta alla corrente elettrica.

Questo metodo non può essere utilizzato se la velocità di ricarica è superiore a C/10. La tensione minima richiesta per una reazione completa dipende dalla temperatura (almeno 1,41 V per cella a 20 gradi), che deve essere considerata per caricare correttamente NiMH. Il recupero prolungato non provoca ventilazione. Scalda leggermente la batteria. Per preservare la durata, si consiglia di utilizzare un timer con un intervallo da 13 a 15 ore. Il caricatore Ni-6-200 ha un microprocessore che segnala lo stato di carica tramite un LED e svolge anche una funzione di sincronizzazione.

Processo di ricarica veloce

Utilizzando il timer, puoi caricare il C/3.33 per 5 ore. Questo è un po' rischioso in quanto la batteria deve essere prima completamente scarica. Un modo per assicurarsi che ciò non accada è scaricare automaticamente la batteria tramite il caricabatterie, che quindi avvia il processo di ripristino per 5 ore. Questo metodo ha il vantaggio di eliminare ogni possibilità di creare una memoria negativa della batteria.

Attualmente, non tutti i produttori producono tali caricatori, ma la scheda a microprocessore viene utilizzata, ad esempio, nel caricatore del controller di carica solare C/10 /NiMH-NiCad e può essere facilmente modificata per eseguire una scarica. Sarà necessario un dissipatore di potenza per dissipare l'energia di una batteria parzialmente carica entro un ragionevole lasso di tempo.

Se viene utilizzato un monitor di temperatura, le batterie NiMH possono essere caricate fino a 1°C, in altre parole, capacità del 100% ampere per 1,5 ore. Il controller di carica della batteria PowerStream lo fa insieme a una scheda di controllo in grado di misurare la tensione e la corrente per algoritmi più complessi. Quando la temperatura aumenta, il processo deve essere interrotto e quandoIl valore dT/dt deve essere impostato su 1-2 gradi al minuto.

Ci sono nuovi algoritmi che utilizzano il controllo a microprocessore quando si utilizza il segnale -dV per determinare la fine della carica. In pratica funzionano molto bene, motivo per cui i dispositivi moderni utilizzano questa tecnologia, che include processi di accensione e spegnimento per misurare la tensione.

Specifiche dell'adattatore

Un problema importante è la durata della batteria, o il costo totale della vita del sistema. In questo caso, i produttori offrono dispositivi con controllo a microprocessore.

Algoritmo per il caricabatterie perfetto:

1. Avvio graduale. Se la temperatura è superiore a 40 gradi o inferiore a zero, iniziare caricando C/10.
2. Opzione. Se la tensione della batteria scarica è superiore a 1,0 V/cella, scaricare la batteria a 1,0 V/cella, quindi procedere alla ricarica rapida.
3. Ricarica rapida. A 1 grado finché la temperatura non raggiunge i 45 gradi o dT indica la carica completa.
4. Al termine della ricarica rapida, caricare a C/10 per 4 ore per garantire una carica completa.
5. Se la tensione di una batteria NiMH carica sale a 1,78 V/cella, interrompere il funzionamento.
6. Se il tempo di ricarica rapida supera 1,5 ore senza interruzioni, verrà interrotto.

In teoria, la ricarica è una velocità di carica sufficientemente veloce da mantenere la batteria completamente carica, ma sufficientemente lenta da evitare un sovraccarico. Determinazione della velocità di ricarica ottimale per una particolare batteriaun po' difficile da descrivere, ma è generalmente accettato che sia circa il dieci percento della capacità della batteria, ad esempio per Sanyo 2500 mAh AA NiMH, la velocità di ricarica ottimale è di 250 mA o inferiore. Deve essere preso in considerazione per caricare correttamente le batterie NiMH.

Processi danni alla batteria

La causa più comune di guasto prematuro della batteria è il sovraccarico. I tipi di caricabatterie che più spesso lo causano sono i cosiddetti "caricatori veloci" per 5 o 8 ore. Il problema con questi strumenti è che in re altà non hanno un meccanismo di controllo del processo.

La maggior parte di loro ha funzionalità semplici. Si caricano a piena velocità per un periodo di tempo fisso (di solito cinque o otto ore), quindi si spengono o passano a una velocità "manuale" inferiore. Se vengono usati correttamente, allora tutto è in ordine. Se vengono applicati in modo errato, la durata della batteria sarà ridotta in diversi modi:

1. Quando le batterie completamente cariche o parzialmente cariche sono inserite nel dispositivo, non può rilevarlo, quindi carica completamente le batterie per cui è stato progettato. Quindi, la capacità della batteria diminuisce.
2. Un' altra situazione comune è l'interruzione del ciclo di ricarica in corso. Tuttavia, questo è seguito da una riconnessione. Sfortunatamente, questo provoca il riavvio di un ciclo di carica completo, anche se il ciclo precedente è quasi completo.

Il modo più semplicePer evitare questi scenari, utilizzare un caricatore intelligente controllato da microprocessore. È in grado di rilevare quando la batteria è completamente carica e quindi, a seconda del design, si spegne completamente o passa alla modalità di carica di mantenimento.

Dispositivi intelligenti iMax B6

Per caricare il NiMH iMax, avrai bisogno di un caricabatterie dedicato, poiché l'utilizzo di un metodo sbagliato può rendere inutilizzabile la batteria. Molti utenti considerano l'iMax B6 la scelta migliore per la ricarica NiMH. Supporta il processo di batterie fino a 15 celle, nonché molte impostazioni e configurazioni per diversi tipi di batterie. Il tempo di ricarica consigliato non deve superare le 20 ore.

In genere, il produttore garantisce 2000 cicli di carica/scarica da una batteria NiMH standard, anche se questo può variare a seconda delle condizioni di utilizzo.

Algoritmo funzionante:

1. Ricarica NiMH iMax B6. È necessario collegare il cavo di alimentazione alla presa sul lato sinistro del dispositivo, tenendo conto della forma all'estremità del cavo per garantire il corretto collegamento. Lo inseriamo fino in fondo e smettiamo di premere quando sullo schermo del display appare un segnale acustico e un messaggio di benvenuto.
2. Utilizzare il pulsante argentato all'estrema sinistra per scorrere il primo menu e selezionare il tipo di batteria da caricare. Premendo il pulsante più a sinistra si confermerà la selezione. Il pulsante a destra scorrerà le opzioni: carica, scarica, saldo, ricarica rapida, conservazione e altri.
3. Due pulsanti di controllo centrale ti aiuteranno a selezionare il numero desiderato. Premendo il pulsante all'estrema destra per accedere, è possibile accedere all'impostazione della tensione scorrendo nuovamente con i due pulsanti centrali e premendo invio.
4. Utilizzare più cavi per collegare la batteria. Il primo set sembra un'attrezzatura da laboratorio. Spesso viene fornito in bundle con clip a coccodrillo. Le prese per il collegamento si trovano sul lato destro del dispositivo vicino alla parte inferiore. Sono abbastanza facili da individuare. Ecco come caricare NiMH con iMax B6.
5. Quindi devi collegare il cavo della batteria gratuito all'estremità dei morsetti rosso e nero, creando un anello chiuso. Questo può essere un po' rischioso, soprattutto se l'utente effettua le impostazioni sbagliate per la prima volta. Tieni premuto il pulsante di invio per tre secondi. Lo schermo dovrebbe quindi informare che sta controllando la batteria, dopodiché all'utente verrà chiesto di confermare l'impostazione della modalità.
6. Mentre la batteria è in carica, puoi scorrere le varie schermate sul display utilizzando i due pulsanti centrali che forniscono informazioni sul processo di ricarica in diverse modalità.

Suggerimenti per ottimizzare le prestazioni della batteria

Il consiglio più comune è di scaricare completamente le batterie e poi ricaricarle. Sebbene si tratti di un trattamento per "l'effetto memoria", è necessario prestare attenzione alle batterie al nichel-cadmio, poiché è facile danneggiarle a causa di una scarica eccessiva, che porta a "inversione di polarità" e processi irreversibili. In alcuni casi, viene prodotta l'elettronica della batteriain un modo che previene i processi negativi spegnendosi prima che si verifichino, ma i dispositivi più semplici come le torce elettriche non lo fanno.

Richiesto:

1. Sii pronto a sostituirli. Le batterie al nichel-metallo idruro non durano per sempre. Dopo la fine della risorsa, smetteranno di funzionare.
2. Acquista un caricabatterie intelligente che controlli elettronicamente il processo e prevenga il sovraccarico. Non solo è migliore per le batterie, ma consuma anche meno energia.
3. Rimuovere la batteria quando la ricarica è completa. Il tempo non necessario sul dispositivo significa che viene utilizzata più energia del getto per caricarlo, aumentando così l'usura e consumando più energia.
4. Non scaricare completamente le batterie per prolungarne la durata. Nonostante tutti i consigli contrari, una dimissione completa abbrevia effettivamente la loro vita.
5. Conservare le batterie NiMH a temperatura ambiente in un luogo asciutto.
6. Il calore in eccesso può danneggiare le batterie e farle scaricare rapidamente.
7. Considera l'utilizzo di un modello a batteria scarica.

Quindi puoi tracciare una linea. In effetti, le batterie NiMH sono più preparate dal produttore per l'ambiente odierno e caricare correttamente le batterie utilizzando un dispositivo intelligente ne garantirà le prestazioni e la longevità.