Sådan oplades NiMH-batterier korrekt

2024 Forfatter: Trinity Chesterton | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 08:15

NiMH står for nikkelmetalhydrid. Korrekt opladning er nøglen til at opretholde ydeevne og lang levetid. Du skal kende denne teknologi for at oplade NiMH. Gendannelsen af NiMH-celler er en ret kompliceret proces, fordi spændingstoppen og det efterfølgende fald er mindre, og derfor er indikatorerne sværere at bestemme. Overopladning fører til overophedning og beskadigelse af cellen, hvorefter kapaciteten går tabt, hvilket resulterer i tab af funktionalitet.

Design og funktionsprincip

Batteri er en elektrokemisk enhed, hvor elektrisk energi omdannes og lagres i kemisk form. Kemisk energi omdannes let til elektrisk energi. NiMH arbejder efter princippet om at absorbere, frigive og transportere brint inde i to elektroder.

NiMH-batterier består af to metalstrimler, der fungerer som positive og negative elektroder, og en isolerende folieseparator mellem dem. Denne energi "sandwich" vikles og placeres i et batteri sammen med væskeelektrolyt. Den positive elektrode består norm alt af nikkel, den negative elektrode af metalhydrid. Deraf navnet "NiMH" eller "nikkelmetalhydrid".

Fordele:

1. Indeholder færre giftstoffer og er miljøvenlig og genanvendelig.
2. Hukommelseseffekten er højere end Ni-Cad.
3. Meget sikrere end lithiumbatterier.

Flaws:

1. Dyb afladning forkorter levetiden og genererer varme under hurtig opladning og høj belastning.
2. Selvafladning er højere sammenlignet med andre batterier og skal tages i betragtning, før NiMH oplades.
3. Højt vedligeholdelsesniveau påkrævet. Batteriet skal være helt afladet for at forhindre krystaldannelse under opladning.
4. Dyrere end Ni-Cad-batteri.

Karakteristika ved opladning/afladning

Nikkel-metalhydrid-cellen har mange egenskaber, der ligner NiCd, såsom afladningskurven (med ekstra opladning), som batteriet kan acceptere. Den er intolerant over for overopladning, hvilket forårsager kapacitetsforringelse, hvilket er et stort problem for opladerdesignere.

Nuværende specifikationer nødvendige for korrekt opladning af et NiMH-batteri:

1. Nominel spænding er 1,2V.
2. Specifik energi - 60-120 Wh/kg.
3. Energitæthed - 140-300 Wh/kg.
4. Specifik effekt - 250-1000 W/kg.
5. Opladnings-/afladningseffektivitet -90%.

Nikkelbatteriers opladningseffektivitet varierer fra 100 % til 70 % af fuld kapacitet. Til at begynde med er der en lille stigning i temperaturen, men senere, når ladningsniveauet stiger, falder virkningsgraden, hvilket genererer varme, som skal tages i betragtning før opladning af NiMH.

Når et NiCD-batteri aflades til en vis minimumsspænding og derefter oplades, skal man sørge for at reducere konditioneringseffekten (ca. hver 10. opladnings-/afladningscyklus), ellers vil det begynde at miste kapacitet. For NiMH er dette krav ikke påkrævet, da effekten er ubetydelig.

En sådan gendannelsesproces er imidlertid også praktisk for NiMH-enheder, det anbefales at overveje det, før du oplader NiMH-batterier. Processen gentages tre til fem gange, før de når fuld kapacitet. Konditioneringsprocessen for de genopladelige batterier sikrer, at de holder i mange år.

NiMH-gendannelsesmetoder

Der er flere opladningsmetoder, der kan bruges med NiMH-batterier. De kræver ligesom NiCd'er en konstant strømkilde. Hastigheden er norm alt angivet på cellelegemet. Det bør ikke overskride teknologiske standarder. Grænserne for opladningsgrænser er klart reguleret af fabrikanterne. Før du bruger batterier, skal du klart vide, hvilken strøm du skal oplade NiMH-batterier med. Der er flere metoder, der bruges til at forhindre fejl:

1. Opladning med timer. Brug af tid tilat bestemme slutningen af processen er den nemmeste måde. Ofte er der indbygget en elektronisk timer i enheden, selvom mange enheder ikke har denne funktion. Fremgangsmåden forudsætter, at cellen er opladet fra en kendt tilstand, såsom når den er helt afladet.
2. Termisk detektion. Bestemmelse af slutningen af processen udføres ved at overvåge elementets temperatur. Selvom enheden bliver varmere, når den er overopladet, er det svært at måle temperaturstigningen nøjagtigt, da midten af batteriet vil være meget varmere end ydersiden.
3. Detektering af negativ deltaspænding. NiMH registrerer spændingsfald (5 mV). Før opladning af NiMH-batterier, introduceres støjfiltrering for pålideligt at fange et sådant fald for at sikre, at "parasitiske" sensorer og andre støj ikke fører til slutningen af opladningen.

Parallel forsyning af elementer

Parallel opladning af batterier gør det vanskeligt kvalitativt at bestemme slutningen af processen. Dette skyldes, at man ikke kan være sikker på, at hver celle eller pakke har samme modstand, og derfor vil nogle trække mere strøm end andre. Det betyder, at der skal bruges et separat ladekredsløb for hver linje i den parallelle enhed. Det bør fastslås, hvor meget strøm der skal oplades NiMH ved f.eks. at balancere ved at bruge modstande af en sådan værdi, at de vil dominere kontrolparametrene.

Moderne algoritmer er blevet udviklet til at sikre nøjagtig opladning uden brug af en termistor. Disseenheder ligner Delta V, men har specielle målemetoder til at detektere fuld ladning, som norm alt involverer en form for cyklus, hvor spændingen måles over et tidsinterval og mellem impulser. For multi-element pakker, hvis de ikke er i samme tilstand og ikke er afbalancerede i kapacitet, kan de fylde op en ad gangen, hvilket signalerer slutningen af et trin.

Det vil tage flere cyklusser at afbalancere dem. Når batteriet når slutningen af dets opladning, begynder ilt at dannes ved elektroderne og rekombinere ved katalysatoren. Den nye kemiske reaktion skaber varme, der nemt kan måles med en termistor. Dette er den sikreste måde at registrere afslutningen på en proces under en hurtig gendannelse.

Billig måde at regenerere

Opladning natten over er den billigste måde at oplade et NiMH-batteri ved C/10, hvilket er under 10 % af den nominelle kapacitet pr. time. Dette skal tages i betragtning for at kunne oplade NiMH korrekt. Så et 100mAh batteri oplades ved 10mA i 15 timer. Denne metode kræver ikke en end-of-proces sensor og giver en fuld opladning. Moderne celler har en iltgenbrugskatalysator, der forhindrer beskadigelse af batteriet, når det udsættes for elektrisk strøm.

Denne metode kan ikke bruges, hvis opladningshastigheden er over C/10. Den mindste spænding, der kræves for en fuldstændig reaktion, afhænger af temperaturen (mindst 1,41V pr. celle ved 20 grader), hvilket skal tages i betragtning for at kunne oplade NiMH korrekt. Langvarig genopretning forårsager ikke ventilation. Det varmer batteriet lidt op. For at bevare levetiden anbefales det at bruge en timer med en rækkevidde på 13 til 15 timer. Ni-6-200-opladeren har en mikroprocessor, der rapporterer ladetilstanden via en LED og også udfører en synkroniseringsfunktion.

Hurtig opladningsproces

Ved at bruge timeren kan du oplade C/3.33 i 5 timer. Dette er lidt risikabelt, da batteriet skal være helt afladet først. En måde at sikre, at dette ikke sker, er ved automatisk at aflade batteriet ved hjælp af opladeren, som derefter starter gendannelsesprocessen i 5 timer. Denne metode har den fordel, at den eliminerer enhver mulighed for at skabe en negativ batterihukommelse.

I øjeblikket er det ikke alle producenter, der producerer sådanne opladere, men mikroprocessorkortet bruges for eksempel i C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller-opladeren og kan nemt modificeres til at udføre en afladning. Der kræves en strømafleder for at sprede energien fra et delvist opladet batteri inden for et rimeligt tidsrum.

Hvis der bruges en temperaturmonitor, kan NiMH-batterier oplades ved op til 1C, med andre ord 100 % ampere-timekapacitet i 1,5 time. PowerStream batteriopladningscontrolleren gør dette i forbindelse med et styrekort, der er i stand til at måle spænding og strøm til mere komplekse algoritmer. Når temperaturen stiger, skal processen stoppes, og hvornårdT/dt-værdien skal indstilles til 1-2 grader i minuttet.

Der er nye algoritmer, der bruger mikroprocessorstyring, når du bruger -dV-signalet til at bestemme slutningen af ladningen. I praksis fungerer de meget godt, og det er grunden til, at moderne enheder bruger denne teknologi, som omfatter tænd- og slukprocesser til at måle spænding.

Adapterspecifikationer

Et vigtigt spørgsmål er batterilevetid eller systemets samlede levetidsomkostninger. I dette tilfælde tilbyder producenter enheder med mikroprocessorstyring.

Algorithme til den perfekte oplader:

1. Blød start. Hvis temperaturen er over 40 grader eller under nul, start med at oplade C/10.
2. Option. Hvis den afladede batterispænding er højere end 1,0 V/celle, aflades batteriet til 1,0 V/celle, og fortsæt derefter til hurtig opladning.
3. Hurtig opladning. Ved 1 grad, indtil temperaturen når 45 grader eller dT angiver fuld opladning.
4. Når hurtig opladning er afsluttet, oplades ved C/10 i 4 timer for at sikre fuld opladning.
5. Hvis spændingen af et opladet NiMH-batteri stiger til 1,78V/celle, stop driften.
6. Hvis hurtigopladningstiden overstiger 1,5 time uden afbrydelse, vil den blive stoppet.

Teoretisk set er genopladning en opladningshastighed, der er hurtig nok til at holde batteriet fuldt opladet, men langsom nok til at undgå overopladning. Bestemmelse af den optimale genopladningshastighed for et bestemt batterilidt svært at beskrive, men det er generelt accepteret, at det er omkring ti procent af batteriets kapacitet, for eksempel for Sanyo 2500 mAh AA NiMH er den optimale opladningshastighed 250 mA eller lavere. Det skal tages i betragtning for at kunne oplade NiMH-batterier korrekt.

Batteriskadeprocesser

Den mest almindelige årsag til for tidlig batterisvigt er overopladning. De typer af opladere, der oftest forårsager det, er de såkaldte "hurtigladere" til 5 eller 8 timer. Problemet med disse instrumenter er, at de ikke rigtig har en proceskontrolmekanisme.

De fleste af dem har enkel funktionalitet. De oplader ved fuld hastighed i en fast periode (norm alt fem eller otte timer) og slukker derefter eller skifter til en lavere "manuel" hastighed. Hvis de bliver brugt rigtigt, så er alt i orden. Hvis de anvendes forkert, vil batterilevetiden blive forkortet på flere måder:

1. Når helt opladede eller delvist opladede batterier indsættes i enheden, kan den ikke mærke det, så den oplader helt de batterier, den er designet til. Så batterikapaciteten falder.
2. En anden almindelig situation er at afbryde den igangværende opladningscyklus. Dette efterfølges dog af en genforbindelse. Desværre medfører dette, at en fuld opladningscyklus genstartes, selvom den forrige cyklus er næsten færdig.

Den nemmeste mådeFor at undgå disse scenarier skal du bruge en intelligent mikroprocessorstyret oplader. Den kan registrere, hvornår batteriet er fuldt opladet, og derefter - afhængigt af dets design - enten slukke helt eller skifte til vedligeholdelsesopladningstilstand.

iMax B6-smart-enheder

For at oplade NiMH iMax, skal du bruge en dedikeret oplader, da brug af den forkerte metode kan gøre batteriet ubrugeligt. Mange brugere anser iMax B6 for at være det bedste valg til NiMH-opladning. Den understøtter processen med op til 15 celle batterier, samt mange indstillinger og konfigurationer til forskellige typer batterier. Den anbefalede opladningstid bør ikke overstige 20 timer.

Typisk garanterer producenten 2000 opladnings-/afladningscyklusser fra et standard NiMH-batteri, selvom dette kan variere afhængigt af brugsforholdene.

Arbejdsalgoritme:

1. Oplader NiMH iMax B6. Det er nødvendigt at tilslutte strømkablet til stikkontakten på venstre side af enheden under hensyntagen til formen for enden af kablet for at sikre, at den korrekte forbindelse er lavet. Vi sætter den helt ind og stopper med at trykke, når et lydsignal og en velkomstbesked vises på displayet.
2. Brug den sølvfarvede knap yderst til venstre for at rulle gennem den første menu og vælge den type batteri, der skal oplades. Ved at trykke på knappen længst til venstre bekræftes valget. Knappen til højre vil rulle gennem mulighederne: opladning, afladning, balance, hurtig opladning, opbevaring ogandre.
3. To centrale kontrolknapper hjælper dig med at vælge det ønskede nummer. Ved at trykke på den yderste højre knap for at komme ind, kan du gå til spændingsindstillingen ved at rulle igen med de to midterste knapper og trykke på enter.
4. Brug flere kabler til at tilslutte batteriet. Det første sæt ligner laboratorieudstyr. Det kommer ofte sammen med krokodilleclips. Stik til tilslutning er placeret på højre side af enheden nær bunden. De er lette nok at få øje på. Sådan kan du oplade NiMH med iMax B6.
5. Så skal du forbinde det ledige batterikabel til enden af de røde og sorte klemmer, hvilket skaber en lukket sløjfe. Dette kan være lidt risikabelt, især hvis brugeren foretager de forkerte indstillinger for første gang. Tryk og hold enter-knappen nede i tre sekunder. Skærmen skal så informere om, at den tjekker batteriet, hvorefter brugeren bliver bedt om at bekræfte tilstandsindstillingen.
6. Mens batteriet oplades, kan du rulle gennem de forskellige skærme på displayet ved hjælp af de to midterste knapper, der giver information om opladningsprocessen i forskellige tilstande.

Tips til optimering af batteriets ydeevne

Det mest standardråd er at tømme batterierne helt og derefter genoplade dem. Selvom der er tale om en behandling for "memory-effekten", skal man passe på med nikkel-cadmium-batterier, da det er let at beskadige dem på grund af overafladning, hvilket fører til "polskifte" og irreversible processer. I nogle tilfælde fremstilles batterielektronikpå en måde, der forhindrer negative processer ved at lukke ned, før de sker, men enklere enheder som lommelygter gør det ikke.

Påkrævet:

1. Vær klar til at erstatte dem. Nikkel-metalhydrid-batterier holder ikke evigt. Når ressourcen er slut, holder de op med at fungere.
2. Køb en smart oplader, der elektronisk styrer processen og forhindrer overopladning. Dette er ikke kun bedre til batterier, men det bruger også mindre strøm.
3. Fjern batteriet, når genopladningen er fuldført. Unødvendig tid på enheden betyder, at der bruges mere jetenergi til at oplade den, hvilket øger slid og bruger mere strøm.
4. Tøm ikke batterierne helt for at forlænge deres levetid. På trods af alle råd om det modsatte, vil en fuldstændig udledning faktisk forkorte deres levetid.
5. Opbevar NiMH-batterier ved stuetemperatur på et tørt sted.
6. Over varme kan beskadige batterier og få dem til at tømmes hurtigt.
7. Overvej at bruge en model med lavt batteriniveau.

Du kan altså tegne en linje. Faktisk er NiMH-batterier mere forberedte af producenten til nutidens miljø, og korrekt opladning af batterier ved hjælp af en smart enhed vil sikre deres ydeevne og levetid.