Nyligen fick jag en uppsättning av uppladdningsbara (NiMH) -batterier av nickel-metallhydrid för Bosch 14.4V, 2.6Ah skruvmejsel. Batterierna hade faktiskt en liten kapacitet, även om de endast kördes under belastning under en kort tid och hade ett litet antal urladdning (arbete) - laddningscykler. Av denna anledning beslutade jag att ta isär batterierna, utföra sina element-för-element-mätningar för att bestämma egenskaper och möjlig återhämtning, använda de "överlevande" elementen i hemgjorda produkter som kräver en stor strömutgång på kort tid. Detta arbete beskrivs stegvis i anteckningen "Automatisk batteriladdningsanordning».
Efter demontering av batteriet
en förberedande urladdning av elementen på den specificerade anordningen utfördes, med en kontroll över den minsta restspänningen på 0,9 ... 1,0 volt, för att utesluta en djup urladdning. Därefter krävdes en enkel och pålitlig laddare för att ladda dem helt.
Krav på laddare
Tillverkare av NiMH-batterier rekommenderar att det laddas med ett aktuellt värde i intervallet 0,75-1,0C. Under dessa förhållanden är laddningsprocessens effektivitet, mest av cykeln, så hög som möjligt. Men i slutet av laddningsprocessen minskar effektiviteten kraftigt och energin går till värmeproduktion. Inuti elementet stiger temperaturen och trycket kraftigt. Batterier har en nödventil som kan öppnas när trycket ökar. I det här fallet går batteriets egenskaper oåterkalleligt bort. Och själva den höga temperaturen påverkar batteriets elektroder negativt.
Av detta skäl är det för nickelmetallhydridbatterier mycket viktigt att kontrollera batteriets lägen och tillstånd vid laddning, i det ögonblick som laddningsprocessen slutar, för att förhindra överladdning eller förstörelse av batteriet.
Som antyds börjar temperaturen att stiga vid slutet av NiMH-batteriets laddningsprocess. Detta är huvudparametern för att stänga av laddningen. Vanligtvis tas en temperaturökning på mer än 1 grad per minut som kriterium för laddningens slut. Men vid lågladdningsströmmar (mindre än 0,5 ° C), när temperaturen stiger tillräckligt långsamt, är det svårt att upptäcka. Ett absolut temperaturvärde kan användas för detta. Detta värde tas 45-50 ° C. I detta fall måste laddningen avbrytas och förnyas (vid behov) efter att elementet har kylts.
Det är också nödvändigt att ställa in en tidsgräns för laddning. Det kan beräknas med batterikapacitet, mängden laddningsström och processeffektivitet, plus 5-10 procent. I detta fall stängs laddaren av vid normal processtemperatur vid inställd tid.
Med en djup urladdning av NiMH-batteriet (mindre än 0,8V) ställs laddningsströmmen in preliminärt till 0,1 ... 0,3C. Detta steg är begränsat i tid och tar cirka 30 minuter. Om batteriet under denna tid inte återställer spänningen 0,9 ... 1,0 V, är cellen kompromisslös. I det positiva fallet utförs sedan laddning med en ökad ström i intervallet 0,5-1,0 ° C.
Och ändå, om den extremt snabba batteriladdningen. Det är känt att när laddning av upp till 70% av sin kapacitet har nickel-metallhydridbatteriet en laddningseffektivitet nära 100 procent. Därför är det i detta skede möjligt att öka strömmen för att påskynda dess passage. Strömmar i sådana fall är begränsade till 10C. Hög ström kan lätt leda till överhettning av batteriet och förstöring av strukturen på dess elektroder. Därför rekommenderas användning av ultrasnabb laddning endast med konstant övervakning av laddningsprocessen.
Laddningstillverkningsprocess för NiMH-batteri granskas nedan.
1. Upprätta basdata.
- Ladda cellen med ett konstant strömvärde på 0,5 ... 1,0 C till den nominella kapaciteten.
- Utgångsström (justerbar) - 20 ... 400 (800) ma.
- Stabilisering av utgångsströmmen.
- Utgångsspänning 1,3 ... 1,8 V.
- Ingångsspänning - 9 ... 12 V.
- Ingångsström - 400 (1000) ma.
2. Som en strömkälla för minnet väljer vi en mobiladapter 220/9 volt, 400 ma. Det är möjligt att ersätta en kraftfullare (till exempel 220 / 1,6 ... 12V, 1000 ma). Ändringar i minnets utformning krävs inte.
3. Tänk på laddarkretsen
En designvariant av batteriladdaren är en stabiliserings- och strömbegränsande enhet och är tillverkad på ett element i en operationsförstärkare (op amp) och en kraftfull komposit n-p-n-transistor KT829A. Laddaren gör det möjligt att justera laddningsströmmen. Stabiliseringen av inställd ström sker genom att öka eller minska utgångsspänningen.
Vid kopplingspunkten för motståndet R1 och zenerdioden VD1 genereras en stabil referensspänning. Genom att ändra spänningsvärdet från potentiometern R2 på motståndsdelaren vid den icke-inverterande ingången till operationsförstärkaren (stift 3), ändrar vi värdet på utgångsspänningen (stift 6), och därför strömmen genom VT1. Motstånd R5 begränsar strömmen i det laddningsbara batteriets krets. Förändringen i spänningsfallet vid R5 när laddningsströmmen avviker genom återkopplingen (OOS) till inverteringsingången på op-förstärkaren (stift 2), korrigerar och stabiliserar laddarens utgångsström. Installerad R2-ström kommer att vara stabil tills slutet på laddningen av denna och efterföljande batterier av samma typ.
Denna strömstabilisatorkrets är mycket mångsidig och kan användas för att begränsa strömmen i olika utföranden. Kretsen är lätt att upprepa, består av enkla och prisvärda radiokomponenter, och när de installeras korrekt börjar de omedelbart fungera.
En egenskap hos denna krets är förmågan att använda tillgängliga driftsförstärkare med en matningsspänning på 12V, till exempel K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. KT829A-transistorn är det huvudsakliga kraftelementet och all ström passerar genom den, därför är den nödvändigtvis installerad på kylflänsen. Valet av transistor bestäms av den laddningsström som krävs för att ladda batteriet.
4. Välj hus för laddaren. Han kommer att bestämma form, design, värmeavlägsningsförhållanden och utseendet på minnet. I detta fall valdes en aerosolburk av aluminium. Vi tar bort dess övre del.
5. Vi skär från en universalmonteringsplatta en del lika bred i cylinderns innerdiameter. Det är att föredra framför att täta kortets inträde i cylindern utan att luta.
6. Vi kompletterar minnet med delar enligt schemat. Aerosollocken är väl dimensionerad som en potentiometervred.
7. Vi fixar transistorn på kylaren och installerar kylaren på kanten av brädet, enligt bilden.
8. Löd transistorn leder till skivans kuddar.
9. Löd motståndet, begränsar den maximala batteriladdningsströmmen. Eftersom hela laddningsströmmen passerar genom motståndet R5, för bästa kylning av motståndet, dras den från det allmänt använda (MLT-1) fyra parallelltkopplade motstånd på 22 ohm med en effekt på 1 W vardera. Dessutom installeras ett motstånd på 1,8 ohm 5 watt i serie. Det totala motståndet för R5 var cirka 7 ohm (medeleffekt 4 watt). Motståndens motstånd och utrustning beror på den planerade laddningsströmmen och tillgängligheten av delar från tillverkaren.
10. Sätt i styrdelen av minnet på ett brädskortskretskort. Vi ansluter laddarens tillverkade kraftaggregat och ansluter lasten - ett laddningsbart batteri. För att kontrollera drift- och felsökningslägen, anslut minnet till en justerbar strömförsörjning. Vi kontrollerar justeringsområdet för laddningsströmmen, vid behov väljer vi värdet på motstånd R2 och R3.
11. Flytta kontrolldelen av minnet till arbetssjalen
och anslut den till elenheten.
12. På kortet, på sidan, installera uttaget för anslutning av strömförsörjningen till laddaren (adapter eller annan strömförsörjning).
13. Installera minnet i huset och placera kylaren i den övre (öppna) delen.
Förborra en serie hål med en diameter på 6 mm i husets nedre cylindriska del. Laddningshusets arbetsläge är vertikalt, därför skapas en naturlig dragkraft i den, liknande en skorsten. Luft uppvärmt av motstånd och en kylare stiger upp från höljet uppåt och drar kallt in i de nedre hålen. Sådan ventilation fungerar effektivt eftersom betydande uppvärmning av kylaren med 2, 3-timmars drift av laddaren praktiskt taget inte känns av uppvärmningen av höljet.
14. Laddaren monteras med en arbetssats och testas under last och laddar ett dussin batterier helt. Minnet fungerar stabilt. Samtidigt övervakas den uppskattade laddningstiden såväl som batteritemperaturen regelbundet för att inaktivera laddaren vid kritiska värden. Använda "krokodiler" för att ansluta batteriet tillåter dig att ansluta till minneskontrollampern (multimeter) för att justera laddningsströmmen. Vid laddning av efterföljande element av samma typ behövs ingen ammeter.
