Recent am primit un set de baterii reîncărcabile cu hidrură de nichel-metal (NiMH) pentru șurubelnița Bosch 14.4V, 2.6Ah. Bateriile aveau de fapt o capacitate mică, deși erau operate sub sarcină doar pentru o perioadă scurtă de timp și aveau un număr mic de descărcare (de lucru) - cicluri de încărcare. Din acest motiv, am decis să dezasamblez bateriile, să efectuez măsurătorile element cu element pentru a determina caracteristicile și recuperarea posibilă, să folosesc elementele „supraviețuitoare” în altele produse de casă necesitând o ieșire de curent mare într-un timp scurt. Această lucrare este descrisă în etape în nota „Dispozitiv de descărcare automată a bateriei».
După demontarea bateriei
a fost efectuată o descărcare pregătitoare a elementelor de pe dispozitivul specificat, cu un control asupra tensiunii reziduale minime de 0,9 ... 1,0 volți, pentru a exclude o descărcare profundă. În continuare, a fost necesar un încărcător simplu și fiabil pentru a le încărca complet.
Cerințe de încărcător
Producătorii de baterii NiMH recomandă efectuarea unei încărcări cu o valoare curentă în intervalul 0,75-1,0C. În aceste condiții, eficiența procesului de încărcare, cea mai mare parte a ciclului, este cât se poate de mare. Însă la sfârșitul procesului de încărcare, eficiența scade brusc și energia trece în generarea căldurii. În interiorul elementului, temperatura și presiunea cresc brusc. Bateriile au o supapă de urgență care se poate deschide la creșterea presiunii. În acest caz, proprietățile bateriei se vor pierde iremediabil. Da, iar temperatura însăși are un efect negativ asupra structurii electrozilor bateriei.
Din acest motiv, pentru bateriile cu hidrură de nichel-metal, este foarte important să monitorizați modul și starea bateriei la încărcare, la momentul încheierii procesului de încărcare, pentru a preveni supraîncărcarea sau distrugerea bateriei.
După cum este indicat, la sfârșitul procesului de încărcare a bateriei NiMH, temperatura lui începe să crească. Acesta este principalul parametru pentru a opri încărcarea. De obicei, o creștere a temperaturii mai mare de 1 grad pe minut este luată ca criteriu pentru încetarea taxei. Dar la curenți de încărcare scăzută (mai puțin de 0,5 ° C), când temperatura crește destul de lent, este dificil de detectat. Pentru aceasta se poate utiliza o valoare absolută a temperaturii. Această valoare este luată de 45-50 ° C. În acest caz, încărcarea trebuie întreruptă și reînnoită (dacă este necesar) după răcirea elementului.
De asemenea, este necesar să stabiliți un termen de încărcare. Poate fi calculat în funcție de capacitatea bateriei, cantitatea de curent de încărcare și eficiența procesului, plus 5-10%. În acest caz, la temperatura normală a procesului, încărcătorul este oprit la ora stabilită.
Cu o descărcare profundă a bateriei NiMH (mai puțin de 0,8 V), curentul de încărcare este setat preliminar la 0,1 ... 0,3C. Această etapă este limitată în timp și durează aproximativ 30 de minute. Dacă în acest timp, bateria nu restabilește tensiunea de 0,9 ... 1,0 V, atunci celula este nepromisă. În cazul pozitiv, încărcarea este apoi efectuată cu un curent crescut în intervalul 0,5-1,0C.
Și totuși, despre încărcarea bateriei ultrarapide. Se știe că atunci când se încarcă până la 70% din capacitatea sa, bateria de hidrură de nichel-metal are o eficiență de încărcare aproape de 100 la sută. Prin urmare, în această etapă este posibilă creșterea curentului pentru a accelera trecerea acestuia. Curenții în astfel de cazuri sunt limitați la 10C. Curentul ridicat poate duce cu ușurință la supraîncălzirea bateriei și la distrugerea structurii electrozilor săi. Prin urmare, utilizarea încărcării ultra rapide este recomandată numai cu monitorizarea constantă a procesului de încărcare.
Procesul de fabricare a încărcătorului pentru bateria NiMH revizuit mai jos.
1. Stabilirea datelor de bază.
- Încărcarea celulei cu o valoare constantă de 0,5 ... 1.0C la capacitatea nominală.
- Curent de ieșire (reglabil) - 20 ... 400 (800) ma.
- Stabilizarea curentului de ieșire.
- Tensiune de ieșire 1,3 ... 1,8 V.
- Tensiunea de intrare - 9 ... 12 V.
- Curent de intrare - 400 (1000) ma.
2. Ca sursă de alimentare pentru memorie, selectăm un adaptor mobil de 220/9 volți, 400 ma. Este posibil să se înlocuiască cu unul mai puternic (de exemplu, 220 / 1.6 ... 12V, 1000 ma). Nu vor fi necesare modificări în proiectarea memoriei.
3. Luați în considerare circuitul încărcătorului
O variantă de proiectare a încărcătorului de baterii este o unitate de stabilizare și limitare a curentului și este realizată pe un element al unui amplificator operațional (OA) și un tranzistor n-p-n compozit puternic KT829A. Încărcătorul permite ajustarea curentului de încărcare. Stabilizarea curentului setat are loc prin creșterea sau scăderea tensiunii de ieșire.
În punctul de joncțiune al rezistenței R1 și al diodei Zener VD1, se generează o tensiune de referință stabilă. Modificând valoarea tensiunii prelevate de la potențiometrul R2 al divizorului de rezistență la intrarea neinvertitoare a amplificatorului operațional (pinul 3), schimbăm valoarea tensiunii de ieșire (pin 6) și, prin urmare, curentul prin VT1. Rezistorul R5 limitează curentul în circuitul bateriei reîncărcabile. Modificarea scăderii de tensiune la R5 atunci când curentul de încărcare se abate prin feedback (OOS) la intrarea inversă a amperiului (pin 2), corectează și stabilizează curentul de ieșire al încărcătorului. Curentul instalat R2 va fi stabil până la sfârșitul încărcării acestei baterii și a bateriilor ulterioare de același tip.
Acest circuit de stabilizator de curent este foarte versatil și poate fi utilizat pentru a limita curentul în diferite proiecte. Circuitul este ușor de repetat, constă din componente radio simple și accesibile, iar atunci când sunt instalate corect, încep imediat să funcționeze.
O caracteristică a acestui circuit este capacitatea de a utiliza amplificatoare operaționale disponibile cu o tensiune de alimentare de 12V, de exemplu, K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. Tranzistorul KT829A este elementul principal de putere și tot curentul trece prin el, prin urmare este instalat în mod necesar pe radiatorul de căldură. Alegerea tranzistorului este determinată de setul de încărcare necesar pentru încărcarea bateriei.
4. Selectați carcasa pentru încărcător. El va determina forma, designul, condițiile de îndepărtare a căldurii și aspectul memoriei. În acest caz, un aerosol din aluminiu poate fi selectat. Îi scoatem partea superioară.
5. Am tăiat din placa de montare universală o parte egală cu lățimea egală cu diametrul interior al cilindrului. Este de preferat să strângeți, fără a face pitching, intrarea plăcii în cilindru.
6. Completăm memoria cu piese conform schemei. Capacul aerosolului este bine dimensionat ca un buton pentru potențiometru.
7. Fixăm tranzistorul pe radiator și instalăm caloriferul pe marginea plăcii, conform fotografiei.
8. Se lipeste tranzistorul duce la plăcuțele plăcii.
9. Se lipeste rezistența, limitând curentul maxim de încărcare a bateriei. Întrucât întregul curent de încărcare trece prin rezistorul R5, pentru o răcire cât mai bună a rezistorului, acesta este extras din patru rezistențe conectate în paralel de 22 ohmi, cu o putere de 1 W fiecare. În plus, o rezistență de 5 watt de 1,8 ohm este instalată în serie. Rezistența totală a R5 a fost de aproximativ 7 ohmi (putere medie 4 wați). Rezistența și echipamentul rezistorilor depind de curentul de încărcare planificat și de disponibilitatea pieselor de la producător.
10. Asamblați partea de control a memoriei pe o placă de circuit de bord. Conectăm unitatea de alimentare fabricată a încărcătorului și conectăm sarcina - o baterie reîncărcabilă. Pentru a verifica modul de funcționare și de depanare, conectați memoria la o sursă de alimentare reglabilă. Verificăm gama de reglare a curentului de încărcare, dacă este necesar, selectăm valoarea rezistențelor R2 și R3.
11. Transferați partea de control a memoriei în eșarfa de lucru
și atașați-o la unitatea de alimentare.
12. Pe placă, pe lateral, instalați priza pentru conectarea sursei de alimentare a încărcătorului (adaptor sau altă sursă de alimentare).
13. Instalați memoria în carcasă, așezând radiatorul în partea superioară (deschisă).
Pre-găuriți o serie de găuri cu un diametru de 6 mm în partea cilindrică inferioară a carcasei. Poziția de lucru a carcasei încărcătorului este verticală, prin urmare, în ea, similar cu un coș de fum, se creează o tracțiune naturală. Aerul încălzit de rezistențe și un calorifer se ridică de la carcasă în sus, aducând frig în găurile inferioare. O astfel de ventilație funcționează eficient, deoarece încălzirea semnificativă a caloriferului cu funcționarea a 2, 3 ore a încărcătorului practic nu se resimte prin încălzirea carcasei.
14. Încărcătorul este asamblat cu un set de lucru și testat sub sarcină, încărcând complet o duzină de baterii. Memoria funcționează stabil. În același timp, timpul de încărcare estimat, precum și temperatura bateriei, sunt monitorizate periodic pentru a dezactiva încărcătorul la valori critice. Utilizarea „crocodililor” pentru a conecta bateria vă permite să vă conectați la ampermetrul de control al memoriei (multimetru) pentru a regla curentul de încărcare. Atunci când încărcați elemente ulterioare de același tip, nu este necesar un ampermetru.
