Наскоро получих комплект никел-метални хидридни акумулаторни (NiMH) батерии за отвертката Bosch 14.4V, 2.6Ah. Всъщност батериите имаха малък капацитет, въпреки че работеха под товар само за кратко време и имаха малък брой цикли на разреждане (работа) - зареждане. Поради тази причина реших да разглобя батериите, да извърша измерванията им по елементи, за да определя характеристиките и възможното възстановяване, да използвам „оцелелите“ елементи в други домашно приготвени продукти изискващи голям токов изход за кратко време. Тази работа е описана на етапи в бележката „Устройство за автоматично разреждане на батерията».
След разглобяване на батерията
беше извършено подготвително разреждане на елементите на посоченото устройство, с контрол върху минималното остатъчно напрежение от 0,9 ... 1,0 волта, за да се изключи дълбокия разряд. На следващо място, за пълното им зареждане е необходимо просто и надеждно зарядно устройство.
Изисквания към зарядното устройство
Производителите на NiMH батерии препоръчват да извършват зареждане с текуща стойност в диапазона от 0,75-1,0С. При тези условия ефективността на процеса на зареждане, по-голямата част от цикъла, е възможно най-висока. Но до края на процеса на зареждане ефективността намалява рязко и енергията преминава в производство на топлина. Вътре в елемента рязко се повишават температурата и налягането. Батериите имат авариен клапан, който може да се отвори при повишаване на налягането. В този случай свойствата на батерията ще бъдат безвъзвратно загубени. Да, и самата температура има отрицателен ефект върху структурата на електродите на батерията.
Поради тази причина за никело-метални хидридни батерии е много важно да контролирате режимите и състоянието на батерията при зареждане, в момента на приключване на процеса на зареждане, за да предотвратите презареждане или унищожаване на батерията.
Както бе посочено, в края на процеса на зареждане на батерията NiMH температурата й започва да се повишава. Това е основният параметър за изключване на зареждането. Обикновено повишаването на температурата над 1 градус в минута се приема като критерий за прекратяване на зареждането. Но при ниски токове на заряд (под 0,5 ° C), когато температурата се повишава достатъчно бавно, е трудно да се открие. За това може да се използва абсолютна стойност на температурата. Тази стойност се приема 45-50 ° С. В този случай зареждането трябва да бъде прекъснато и подновено (ако е необходимо) след охлаждане на елемента.
Необходимо е също така да зададете ограничение за време на зареждане. Тя може да се изчисли от капацитета на батерията, размера на тока на зареждане и ефективността на процеса, плюс 5-10 процента. В този случай при нормална температура на процеса зарядното устройство се изключва в зададеното време.
С дълбоко разреждане на NiMH батерията (по-малко от 0,8 V), токът на заряд е предварително зададен на 0,1 ... 0,3 C. Този етап е ограничен във времето и отнема около 30 минути. Ако през това време батерията не възстанови напрежението от 0,9 ... 1,0 V, тогава клетката е безперспективна. В положителен случай след това зареждането се извършва с увеличен ток в диапазона от 0,5-1,0С.
И все пак, за свръх бързото зареждане на батерията. Известно е, че когато зарежда до 70% от капацитета си, никел-метал-хидридната батерия има ефективност на зареждане, близка до 100 процента. Следователно, на този етап е възможно да се увеличи токът, за да се ускори преминаването му. Токовете в такива случаи са ограничени до 10С. Високият ток може лесно да доведе до прегряване на акумулатора и разрушаване на структурата на неговите електроди. Затова използването на ултрабърз заряд се препоръчва само при постоянно наблюдение на процеса на зареждане.
Процес на производство на зарядно устройство за NiMH батерия разгледани по-долу.
1. Създаване на базови данни.
- Зареждане на клетката с постоянна стойност на тока от 0,5 ... 1,0 С до номиналния капацитет.
- Изходен ток (регулируем) - 20 ... 400 (800) ma.
- Стабилизиране на изходния ток.
- Изходно напрежение 1.3 ... 1.8 V.
- Входно напрежение - 9 ... 12 V.
- Входен ток - 400 (1000) ma.
2. Като източник на енергия за паметта избираме мобилен адаптер 220/9 волта, 400 ma. Възможно е да се замени с по-мощен (например 220 / 1.6 ... 12V, 1000 ma). Промени в дизайна на паметта няма да се изискват.
3. Помислете за веригата на зарядното устройство
Вариант на дизайна на зарядното устройство за батерията е стабилизатор и ограничаване на тока и е направен върху един елемент от операционен усилвател (OA) и мощен композитен n-p-n транзистор KT829A. Зарядното устройство позволява регулиране на тока на зареждане. Стабилизирането на зададения ток става чрез увеличаване или намаляване на изходното напрежение.
В точката на съединение на резистора R1 и ценеровия диод VD1 се генерира стабилно референтно напрежение. Променяйки стойността на напрежението, взета от потенциометъра R2 на резисторния делител на неинвертиращия вход на операционния усилвател (щифт 3), променяме стойността на изходното напрежение (щифт 6), и следователно тока през VT1. Резистор R5 ограничава тока във веригата на акумулаторната батерия. Промяната в спада на напрежението при R5, когато токът на зареждане се отклонява чрез обратната връзка (OOS) към инвертиращия вход на усилвателя (щифт 2), коригира и стабилизира изходния ток на зарядното устройство. Инсталираният R2 ток ще бъде стабилен до края на зареждането на този и следващите батерии от същия тип.
Тази верига на стабилизатора на тока е много универсална и може да се използва за ограничаване на тока в различни дизайни. Веригата се повтаря лесно, състои се от прости и достъпни радио компоненти и когато са инсталирани правилно, те веднага започват да работят.
Характеристика на тази схема е възможността да се използват налични операционни усилватели с захранващо напрежение от 12 V, например, K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. Транзисторът KT829A е основният захранващ елемент и целият ток преминава през него, следователно той задължително е инсталиран на радиатора. Изборът на транзистор се определя от необходимия заряден ток, зададен за зареждане на батерията.
4. Изберете корпуса на зарядното устройство. Той ще определи формата, дизайна, условията за отстраняване на топлината и външния вид на паметта. В този случай беше избран алуминиев аерозол. Премахваме горната му част.
5. Отрязваме от универсалната монтажна плоча част, равна по ширина на вътрешния диаметър на цилиндъра. За предпочитане е влизането на дъската в цилиндъра да е плътно, без да се разпръсква.
6. Запълваме паметта с части според схемата. Аерозолната капачка е добре оразмерена като копче за потенциометър.
7. Фиксираме транзистора върху радиатора и монтираме радиатора на ръба на дъската, според снимката.
8. Спойка транзистора води към подложките на платката.
9. Пояйте съпротивлението, ограничавайки максималния възможен ток на зареждане на батерията. Тъй като целият ток на заряд преминава през резистор R5, за най-добро охлаждане на резистора, той се черпи от широко използваните (MLT-1) четири паралелно свързани резистори от 22 ома с мощност 1 W всеки. Освен това серийно се монтира 1,8 ома 5-ватов резистор. Общото съпротивление на R5 беше около 7 ома (средна мощност 4 вата). Съпротивлението и оборудването на резисторите зависят от планирания ток на зареждане и наличието на части от производителя.
10. Сглобете контролната част на паметта на платка на таблото. Свързваме произведения захранващ блок на зарядното устройство и свързваме товара - акумулаторна батерия. За да проверите режимите на работа и отстраняване на грешки, свържете паметта с регулируемо захранване. Проверяваме обхвата на регулиране на тока на зареждане, ако е необходимо, избираме стойността на резисторите R2 и R3.
11. Прехвърлете контролната част от паметта в работния шал
и го прикрепете към захранващия блок.
12. На платката отстрани инсталирайте гнездото за свързване на захранването на зарядното устройство (адаптер или друго захранване).
13. Инсталирайте паметта в корпуса, като поставите радиатора в горната му (отворена) част.
Предварително пробийте серия отвори с диаметър 6 мм в долната цилиндрична част на корпуса. Работното положение на корпуса на зарядното устройство е вертикално, поради което в него, подобно на комин, се създава естествено сцепление. Въздухът, нагряван от резистори и радиатор, се издига от корпуса нагоре, извеждайки студен в долните отвори. Такава вентилация работи ефективно, тъй като значително нагряване на радиатора с 2, 3-часова работа на зарядното устройство практически не се усеща от нагряването на корпуса.
14. Зарядното устройство е сглобено с работещ комплект и се тества под товар, като напълно зарежда дузина батерии. Паметта работи стабилно. В същото време, прогнозираното време на зареждане, както и температурата на батерията, периодично се следи, за да деактивира зарядното устройство при критични стойности. Използването на "крокодили" за свързване на батерията ви позволява да се свържете с амперметъра за управление на паметта (мултицет) за регулиране на тока на зареждане. Когато зареждате следващи елементи от същия тип, амперметър не е необходим.
