A NiMH a Nickel Metal Hydride rövidítése. A megfelelő töltés kulcsfontosságú a teljesítmény és a hosszú élettartam megőrzéséhez. A NiMH töltéséhez ismernie kell ezt a technológiát. A NiMH cellák helyreállítása meglehetősen bonyolult folyamat, mivel a feszültségcsúcs és az azt követő esés kisebb, ezért a mutatókat nehezebb meghatározni. A túltöltés túlmelegedéshez és a cella károsodásához vezet, ami után a kapacitás elveszik, ami a funkcionalitás elvesztését eredményezi.
Dizájn és működési elv
Az akkumulátor egy elektrokémiai eszköz, amelyben elektromos energiát alakítanak át és tárolnak kémiai formában. A kémiai energia könnyen átalakul elektromos energiává. A NiMH azon az elven működik, hogy két elektródán belül elnyeli, felszabadítja és szállítja a hidrogént.
A NiMH akkumulátorok két fémcsíkból állnak, amelyek pozitív és negatív elektródaként működnek, valamint egy közöttük lévő szigetelőfólia-leválasztóból. Ezt az energia "szendvicset" feltekerjük és a folyadékkal együtt egy akkumulátorba helyezzükelektrolit. A pozitív elektród általában nikkelből, a negatív elektróda fémhidridből áll. Innen származik a „NiMH” vagy „nikkel-fém-hidrid” elnevezés.
Előnyök:
- Kevesebb méreganyagot tartalmaz, környezetbarát és újrahasznosítható.
- A memóriaeffektus nagyobb, mint a Ni-Cad.
- Sokkal biztonságosabb, mint a lítium akkumulátorok.
Hibák:
- A mélykisülés lerövidíti az élettartamot és hőt termel gyorstöltés és nagy terhelés közben.
- Az önkisülés magasabb a többi akkumulátorhoz képest, és ezt figyelembe kell venni a NiMH töltése előtt.
- Magas szintű karbantartás szükséges. Az akkumulátort teljesen le kell meríteni, hogy töltés közben ne képződjön kristály.
- Drágább, mint a Ni-Cad akkumulátor.
Töltési/kisütési jellemzők
A nikkel-fémhidrid cellának számos NiCd-hez hasonló jellemzője van, mint például a kisülési görbe (további töltéssel), amelyet az akkumulátor elvisel. Nem tűri a túltöltést, ami kapacitáscsökkenést okoz, ami komoly problémát jelent a töltőtervezők számára.
A NiMH akkumulátor megfelelő töltéséhez szükséges jelenlegi műszaki adatok:
- A névleges feszültség 1,2 V.
- Fajlagos energia - 60-120 Wh/kg.
- Energia sűrűség - 140-300 Wh/kg.
- Fajlagos teljesítmény - 250-1000 W/kg.
- Töltési/kisütési hatékonyság -90%.
A nikkel akkumulátorok töltési hatékonysága a teljes kapacitás 100%-a és 70%-a között mozog. Kezdetben enyhén emelkedik a hőmérséklet, de később, amikor a töltési szint emelkedik, a hatásfok csökken, hő keletkezik, amit figyelembe kell venni a NiMH töltése előtt.
Amikor egy NiCD-akkumulátort egy bizonyos minimális feszültségig lemerítenek, majd feltöltenek, ügyelni kell a kondicionáló hatás csökkentésére (kb. 10 töltési/kisütési ciklusonként), különben elveszti a kapacitását. NiMH esetében ez a követelmény nem szükséges, mivel a hatás elhanyagolható.
Azonban egy ilyen helyreállítási folyamat a NiMH-eszközök számára is kényelmes, javasolt ezt fontolóra venni a NiMH-akkumulátorok töltése előtt. A folyamatot három-öt alkalommal megismételjük, mielőtt elérnék a teljes kapacitást. Az újratölthető akkumulátorok kondicionálási folyamata biztosítja, hogy sok évig kitartanak.
NiMH helyreállítási módszerek
Több töltési mód is használható NiMH akkumulátorokkal. Ezek a NiCd-ekhez hasonlóan állandó áramforrást igényelnek. A sebességet általában a sejttesten jelzik. Nem haladhatja meg a technológiai szabványokat. A töltési határok határait egyértelműen a gyártók szabályozzák. Az akkumulátorok használata előtt tisztán kell tudnia, milyen áramerősséggel tölti a NiMH akkumulátorokat. Számos módszer létezik a hibák megelőzésére:
- Töltés időzítővel. Idő felhasználása aa folyamat végének meghatározása a legegyszerűbb módja. Gyakran elektronikus időzítőt építenek be a készülékbe, bár sok készülék nem rendelkezik ezzel a funkcióval. A megközelítés feltételezi, hogy a cella egy ismert állapotból van feltöltve, például amikor teljesen lemerült.
- Hőérzékelés. A folyamat végének meghatározása az elem hőmérsékletének figyelésével történik. Bár az eszköz felmelegszik, ha túl van töltve, nehéz pontosan mérni a hőmérséklet-emelkedést, mivel az akkumulátor közepe sokkal melegebb lesz, mint a külső.
- Negatív delta feszültség érzékelése. A NiMH feszültségesést (5 mV) érzékel. A NiMH-akkumulátorok töltése előtt zajszűrést vezetnek be, hogy megbízhatóan rögzítsék az ilyen csökkenést, így biztosítva, hogy a "parazita" érzékelő és egyéb zajok ne vezessenek a töltés befejezéséhez.
Párhuzamos elemellátás
Az akkumulátorok párhuzamos töltése megnehezíti a folyamat végének minőségi meghatározását. Ennek az az oka, hogy nem lehet biztos abban, hogy minden cellának vagy csomagnak azonos az ellenállása, és ezért egyesek több áramot vesznek fel, mint mások. Ez azt jelenti, hogy a párhuzamos egység minden vezetékéhez külön töltőáramkört kell használni. Meg kell határozni, hogy mekkora áramot kell tölteni a NiMH-t kiegyenlítéssel, például olyan ellenállások használatával, amelyek uralják a szabályozási paramétereket.
Modern algoritmusokat fejlesztettek ki a pontos töltés biztosítására termisztor használata nélkül. EzekAz eszközök hasonlóak a Delta V-hez, de speciális mérési módszereik vannak a teljes töltés kimutatására, általában valamilyen ciklussal, ahol a feszültséget egy időintervallumban és impulzusok között mérik. A több elemből álló csomagok esetében, ha nincsenek ugyanabban az állapotban, és nincs kiegyensúlyozott kapacitásuk, egyenként megtelhetnek, jelezve egy szakasz végét.
Több ciklust vesz igénybe, hogy kiegyensúlyozzák őket. Amikor az akkumulátor eléri a töltés végét, az elektródáknál oxigén kezd képződni, és a katalizátornál rekombinálódik. Az új kémiai reakció hőt hoz létre, amely termisztorral könnyen mérhető. Ez a legbiztonságosabb módja a folyamat végének észlelésének a gyors visszaállítás során.
Olcsó módja a regenerálódásnak
Az éjszakai töltés a legolcsóbb módja a NiMH-akkumulátorok C/10-es töltésének, ami az óránkénti névleges kapacitás 10%-a alatt van. Ezt figyelembe kell venni a NiMH megfelelő töltéséhez. Tehát egy 100 mAh-s akkumulátor 10 mA-en tölt 15 órán keresztül. Ez a módszer nem igényel folyamatvégi érzékelőt, és teljes töltést biztosít. A modern cellák oxigén-újrahasznosító katalizátorral rendelkeznek, amely megakadályozza az akkumulátor károsodását az elektromos áram hatására.
Ez a módszer nem használható, ha a töltési sebesség C/10 feletti. A teljes reakcióhoz szükséges minimális feszültség a hőmérséklettől függ (legalább 1,41 V cellánként 20 fokon), amit figyelembe kell venni a NiMH megfelelő töltéséhez. A hosszan tartó gyógyulás nem okoz szellőzést. Kissé felmelegíti az akkumulátort. Az élettartam megőrzése érdekében 13-15 órás időzítő használata javasolt. A Ni-6-200 töltő mikroprocesszorral rendelkezik, amely LED-en keresztül jelzi a töltöttségi állapotot, és szinkronizálási funkciót is ellát.
Gyors töltési folyamat
Az időzítő használatával 5 órán keresztül töltheti a C/3.33-at. Ez egy kicsit kockázatos, mivel az akkumulátort először teljesen le kell meríteni. Az egyik módja annak, hogy ez ne forduljon elő, az, hogy a töltő automatikusan lemeríti az akkumulátort, majd elindítja a helyreállítási folyamatot 5 órán keresztül. Ennek a módszernek az az előnye, hogy kiküszöböli a negatív akkumulátormemória létrehozásának lehetőségét.
Jelenleg nem minden gyártó gyárt ilyen töltőket, de a mikroprocesszoros kártyát például a C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller töltőben használják, és könnyen módosítható kisütés végrehajtására. A részlegesen feltöltött akkumulátor energiájának ésszerű időn belüli eloszlatásához teljesítménylevezetőre lesz szükség.
Hőmérséklet-figyelő használata esetén a NiMH-akkumulátorok akár 1 C-ig, azaz 100%-os amperóra kapacitással tölthetők 1,5 órán keresztül. A PowerStream akkumulátor töltésvezérlő ezt egy olyan vezérlőkártyával együtt teszi meg, amely képes feszültséget és áramot mérni bonyolultabb algoritmusokhoz. Amikor a hőmérséklet emelkedik, a folyamatot le kell állítani, és mikorA dT/dt értéket percenként 1-2 fokra kell állítani.
Vannak olyan új algoritmusok, amelyek mikroprocesszoros vezérlést használnak, amikor a -dV jelet használják a töltés végének meghatározására. A gyakorlatban nagyon jól működnek, ezért a modern eszközök ezt a technológiát használják, amely magában foglalja a feszültség mérésére szolgáló be- és kikapcsolási folyamatokat.
Adapter specifikációi
Fontos kérdés az akkumulátor élettartama, vagy a rendszer teljes élettartama. Ebben az esetben a gyártók mikroprocesszoros vezérlésű eszközöket kínálnak.
Algoritmus a tökéletes töltőhöz:
- Lágy indítás. Ha a hőmérséklet 40 fok felett vagy nulla alatt van, kezdje a töltéssel C/10.
- Opció. Ha a lemerült akkumulátor feszültsége magasabb, mint 1,0 V/cella, merítse le az akkumulátort 1,0 V/cellára, majd folytassa a gyorstöltéssel.
- Gyors töltés. 1 fokon, amíg a hőmérséklet el nem éri a 45 fokot, vagy a dT a teljes töltöttséget jelzi.
- A gyorstöltés befejezése után töltsön 4 órán keresztül C/10 értékkel a teljes töltés érdekében.
- Ha egy feltöltött NiMH akkumulátor feszültsége 1,78 V/cellára emelkedik, állítsa le a működést.
- Ha a gyorstöltési idő megszakítás nélkül meghaladja az 1,5 órát, akkor a töltés leáll.
Elméletileg az újratöltés olyan töltési sebesség, amely elég gyors ahhoz, hogy az akkumulátort teljesen feltöltve tartsa, de elég lassú a túltöltés elkerüléséhez. Egy adott akkumulátor optimális újratöltési sebességének meghatározásakicsit nehéz leírni, de általánosan elfogadott, hogy az akkumulátor kapacitásának körülbelül tíz százaléka, például a Sanyo 2500 mAh AA NiMH esetében az optimális töltési sebesség 250 mA vagy alacsonyabb. Ezt figyelembe kell venni a NiMH akkumulátorok megfelelő töltéséhez.
Akkumulátorkárosodási folyamatok
Az akkumulátor idő előtti meghibásodásának leggyakoribb oka a túltöltés. A leggyakrabban ezt okozó töltőtípusok az úgynevezett "gyorstöltők" 5 vagy 8 órán keresztül. Ezekkel a műszerekkel az a probléma, hogy nem igazán rendelkeznek folyamatvezérlő mechanizmussal.
A legtöbbjük egyszerű funkcióval rendelkezik. Rögzített ideig (általában öt-nyolc órán keresztül) teljes sebességgel töltenek, majd kikapcsolnak, vagy alacsonyabb "kézi" sebességre kapcsolnak. Ha megfelelően használják, akkor minden rendben van. Ha helytelenül alkalmazzák őket, az akkumulátor élettartama több szempontból is lerövidül:
- Amikor teljesen feltöltött vagy részben feltöltött akkumulátorokat helyez a készülékbe, azt nem érzékeli, ezért teljesen feltölti azokat az akkumulátorokat, amelyekre tervezték. Tehát az akkumulátor kapacitása csökken.
- Egy másik gyakori helyzet a folyamatban lévő töltési ciklus megszakítása. Ezt azonban újracsatlakozás követi. Sajnos ez a teljes töltési ciklus újraindítását okozza, még akkor is, ha az előző ciklus már majdnem befejeződött.
A legegyszerűbb módjaAz ilyen helyzetek elkerülése érdekében használjon intelligens mikroprocesszor által vezérelt töltőt. Érzékeli, ha az akkumulátor teljesen feltöltődött, majd - a kialakításától függően - vagy teljesen kikapcsol, vagy csepptöltés módba vált.
iMax B6 okoseszközök
A NiMH iMax töltéséhez szükség lesz egy dedikált töltőre, mivel a rossz módszer használata használhatatlanná teheti az akkumulátort. Sok felhasználó az iMax B6-ot tartja a legjobb választásnak NiMH töltéshez. Támogatja akár 15 cellás akkumulátor folyamatát, valamint számos beállítást és konfigurációt a különböző típusú akkumulátorokhoz. Az ajánlott töltési idő nem haladhatja meg a 20 órát.
A gyártó általában 2000 töltési/kisütési ciklust garantál egy szabványos NiMH akkumulátorról, bár ez a használati körülményektől függően változhat.
Működő algoritmus:
- NiMH iMax B6 töltése. A tápkábelt a készülék bal oldalán található aljzatba kell csatlakoztatni, figyelembe véve a kábel végének alakját, hogy biztosítva legyen a megfelelő csatlakozás. Teljesen behelyezzük, és leállítjuk a nyomást, amikor egy hangjelzés és egy üdvözlő üzenet jelenik meg a kijelzőn.
- A bal szélen található ezüst gombbal görgessen végig az első menün, és válassza ki a töltendő akkumulátor típusát. A bal szélső gomb megnyomásával megerősíti a kiválasztást. A jobb oldali gombbal görgethet a lehetőségek között: töltés, kisütés, egyensúly, gyorstöltés, tárolás ésmások.
- Két központi vezérlőgomb segít kiválasztani a kívánt számot. A jobb szélső gomb megnyomásával beléphet a feszültségbeállításra, ha a két középső gombbal ismét görget, és megnyomja az entert.
- Használjon több kábelt az akkumulátor csatlakoztatásához. Az első készlet úgy néz ki, mint a laboratóriumi drótberendezés. Gyakran krokodilcsipeszekkel együtt érkezik. A csatlakoztatáshoz szükséges aljzatok a készülék jobb oldalán, az alján találhatók. Elég könnyen észrevehetők. Így töltheti a NiMH-t az iMax B6-tal.
- Ezután csatlakoztatnia kell a szabad akkumulátorkábelt a piros és fekete bilincsek végéhez, így zárt hurkot hoz létre. Ez egy kicsit kockázatos lehet, különösen akkor, ha a felhasználó először rossz beállításokat végez. Nyomja meg és tartsa lenyomva az Enter gombot három másodpercig. A képernyőnek ezt követően tájékoztatnia kell arról, hogy az akkumulátort ellenőrzi, majd a felhasználónak meg kell erősítenie az üzemmód beállítását.
- Amíg az akkumulátor töltődik, görgethet a kijelző különböző képernyői között a két középső gomb segítségével, amelyek a különböző módokban zajló töltési folyamatról nyújtanak információt.
Tippek az akkumulátor teljesítményének optimalizálásához
A legszokványosabb tanács az, hogy teljesen merítse le az akkumulátorokat, majd töltse fel őket. Bár ez a "memóriaeffektus" kezelését jelenti, a nikkel-kadmium akkumulátoroknál óvatosan kell eljárni, mivel a túlzott kisütés miatt könnyen megsérülhetnek, ami "pólusváltáshoz" és visszafordíthatatlan folyamatokhoz vezet. Egyes esetekben akkumulátor elektronika készüloly módon, hogy megakadályozza a negatív folyamatokat azáltal, hogy leállnak, mielőtt azok bekövetkeznének, de az egyszerűbb eszközök, például a zseblámpák nem.
Kötelező:
- Legyen készen a cserére. A nikkel-fémhidrid akkumulátorok nem tartanak örökké. Az erőforrás lejárta után leállnak.
- Vásároljon intelligens töltőt, amely elektronikusan vezérli a folyamatot, és megakadályozza a túltöltést. Ez nem csak az akkumulátorokhoz jobb, de kevesebb energiát is fogyaszt.
- Ha az újratöltés befejeződött, vegye ki az akkumulátort. Az eszközön töltött felesleges idő azt jelenti, hogy több sugárenergiát használnak fel a töltésére, ami növeli az elhasználódást és az energiafogyasztást.
- Ne merítse le teljesen az elemeket, hogy meghosszabbítsa élettartamukat. Minden ellenkező tanács ellenére a teljes elbocsátás valójában lerövidíti az életüket.
- A NiMH akkumulátorokat szobahőmérsékleten, száraz helyen tárolja.
- A túlzott hőség károsíthatja az elemeket, és gyorsan lemerítheti őket.
- Fontolja meg az alacsony akkumulátoros modell használatát.
Így húzhat egy vonalat. Valójában a NiMH akkumulátorokat a gyártó jobban felkészíti a mai környezetre, és az akkumulátorok okoseszközzel történő megfelelő töltése biztosítja teljesítményüket és hosszú élettartamukat.
