NiMH znamená Nickel Metal Hydride. Správné nabíjení je klíčem k udržení výkonu a dlouhé životnosti. Abyste mohli nabíjet NiMH, musíte tuto technologii znát. Obnova NiMH článků je poměrně komplikovaný proces, protože napěťová špička a následný pokles jsou menší, a proto je obtížnější určit indikátory. Přebíjení vede k přehřátí a poškození článku, po kterém dojde ke ztrátě kapacity, což má za následek ztrátu funkčnosti.
Design a princip fungování
Baterie je elektrochemické zařízení, ve kterém se elektrická energie přeměňuje a ukládá v chemické formě. Chemická energie se snadno přeměňuje na elektrickou energii. NiMH funguje na principu pohlcování, uvolňování a transportu vodíku uvnitř dvou elektrod.
NiMH baterie se skládají ze dvou kovových pásků, které fungují jako kladné a záporné elektrody, a izolační fólie mezi nimi. Tento energetický "sendvič" je navinut a umístěn do baterie spolu s kapalinouelektrolyt. Kladná elektroda se obvykle skládá z niklu, záporná elektroda z hydridu kovu. Odtud název „NiMH“nebo „nikl-metalhydrid“.
Výhody:
- Obsahuje méně toxinů a je šetrný k životnímu prostředí a recyklovatelný.
- Paměťový efekt je vyšší než Ni-Cad.
- Mnohem bezpečnější než lithiové baterie.
Vady:
- Hluboké vybíjení zkracuje životnost a generuje teplo při rychlém nabíjení a vysoké zátěži.
- Samovolné vybíjení je vyšší ve srovnání s jinými bateriemi a je třeba jej vzít v úvahu před nabíjením NiMH.
- Vyžaduje vysokou úroveň údržby. Baterie musí být zcela vybitá, aby se zabránilo tvorbě krystalů během nabíjení.
- Drahší než Ni-Cad baterie.
Charakteristika nabíjení/vybíjení
Niklo-metalhydridový článek má mnoho vlastností podobných NiCd, jako je vybíjecí křivka (s dodatečným nabíjením), kterou baterie dokáže přijmout. Netoleruje přebíjení způsobující degradaci kapacity, což je hlavní problém pro konstruktéry nabíječek.
Aktuální specifikace potřebné pro správné nabití NiMH baterie:
- Jmenovité napětí je 1,2V.
- Specifická energie – 60–120 Wh/kg.
- Hustota energie – 140–300 Wh/kg.
- Specifický výkon – 250–1000 W/kg.
- Účinnost nabíjení/vybíjení -90 %.
Účinnost nabíjení niklových baterií se pohybuje od 100 % do 70 % plné kapacity. Zpočátku dochází k mírnému zvýšení teploty, ale později, když úroveň nabití stoupne, účinnost klesá a vzniká teplo, které je třeba vzít v úvahu před nabíjením NiMH.
Když je baterie NiCD vybita na určité minimální napětí a poté nabita, je třeba dbát na snížení efektu úpravy (asi každých 10 cyklů nabití/vybití), jinak začne ztrácet kapacitu. U NiMH není tento požadavek vyžadován, protože účinek je zanedbatelný.
Takový proces obnovy je však vhodný i pro zařízení NiMH, doporučujeme jej zvážit před nabíjením baterií NiMH. Proces se opakuje třikrát až pětkrát, než dosáhnou plné kapacity. Proces úpravy dobíjecích baterií zajišťuje, že vydrží mnoho let.
Metody obnovy NiMH
S NiMH bateriemi lze použít několik metod nabíjení. Stejně jako NiCd vyžadují zdroj konstantního proudu. Rychlost je obvykle uvedena na těle buňky. Neměl by překračovat technologické standardy. Hranice nabíjení jsou jasně regulovány výrobci. Před použitím baterií musíte jasně vědět, jakým proudem nabíjet baterie NiMH. Existuje několik metod, které se používají k prevenci selhání:
- Nabíjení pomocí časovače. Využití času prourčení konce procesu je nejjednodušší způsob. Často je v zařízení zabudován elektronický časovač, ačkoli mnoho zařízení tuto funkci nemá. Tento přístup předpokládá, že se článek nabíjí ze známého stavu, například když je zcela vybitý.
- Tepelná detekce. Stanovení konce procesu se provádí sledováním teploty prvku. I když se zařízení při přebíjení zahřeje, je obtížné přesně změřit nárůst teploty, protože střed baterie bude mnohem teplejší než vnější.
- Detekce záporného delta napětí. NiMH detekuje pokles napětí (5 mV). Před nabíjením NiMH baterií je zavedeno filtrování šumu, které takový pokles spolehlivě zachytí, aby se zajistilo, že „parazitní“čidlo a další zvuky nepovedou ke konci nabíjení.
Paralelní dodávka prvků
Paralelní nabíjení baterií ztěžuje kvalitativní určení konce procesu. Je to proto, že si člověk nemůže být jistý, že každý článek nebo pouzdro má stejný odpor, a proto některé odebírají více proudu než jiné. To znamená, že pro každou linku v paralelní jednotce musí být použit samostatný nabíjecí obvod. Mělo by být stanoveno, jakým proudem se má NiMH nabíjet vyvážením, například pomocí rezistorů takové hodnoty, aby dominovaly řídicím parametrům.
Pro zajištění přesného nabíjení bez použití termistoru byly vyvinuty moderní algoritmy. Tytozařízení jsou podobná jako Delta V, ale mají speciální metody měření pro detekci plného nabití, obvykle zahrnující nějaký druh cyklu, kdy se napětí měří v časovém intervalu a mezi impulsy. U víceprvkových paketů, pokud nejsou ve stejném stavu a nemají vyváženou kapacitu, mohou se jeden po druhém zaplnit, což signalizuje konec fáze.
Vyrovnání bude trvat několik cyklů. Když baterie dosáhne konce svého nabití, začne se na elektrodách tvořit kyslík a rekombinovat se na katalyzátoru. Nová chemická reakce vytváří teplo, které lze snadno měřit termistorem. Toto je nejbezpečnější způsob, jak zjistit konec procesu během rychlé obnovy.
Levný způsob regenerace
Nabíjení přes noc je nejlevnější způsob nabíjení baterie NiMH rychlostí C/10, což je méně než 10 % jmenovité kapacity za hodinu. To je třeba vzít v úvahu, aby se NiMH správně nabily. 100mAh baterie se tedy bude nabíjet proudem 10mA po dobu 15 hodin. Tato metoda nevyžaduje snímač konce procesu a poskytuje plné nabití. Moderní články mají katalyzátor recyklace kyslíku, který zabraňuje poškození baterie při vystavení elektrickému proudu.
Tuto metodu nelze použít, pokud je rychlost nabíjení vyšší než C/10. Minimální napětí potřebné pro kompletní reakci závisí na teplotě (alespoň 1,41 V na článek při 20 stupních), kterou je třeba vzít v úvahu, aby se NiMH správně nabil. Delší zotavení nezpůsobuje ventilaci. Mírně zahřívá baterii. Pro zachování životnosti se doporučuje používat časovač s rozsahem 13 až 15 hodin. Nabíječka Ni-6-200 má mikroprocesor, který hlásí stav nabití pomocí LED a také plní funkci synchronizace.
Rychlý proces nabíjení
Pomocí časovače můžete nabíjet C/3.33 po dobu 5 hodin. To je trochu riskantní, protože baterie musí být nejprve zcela vybita. Jedním ze způsobů, jak zajistit, aby k tomu nedocházelo, je automatické vybití baterie nabíječkou, která poté na 5 hodin spustí proces obnovy. Tato metoda má tu výhodu, že eliminuje jakoukoli možnost vytvoření záporné paměti baterie.
V současné době nevyrábí všichni výrobci takové nabíječky, ale mikroprocesorová deska se používá např. v nabíječce C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller a lze ji snadno upravit pro provádění vybíjení. K rozptýlení energie částečně nabité baterie v přiměřené době bude zapotřebí disipátor energie.
Pokud je použit teplotní monitor, lze NiMH baterie nabíjet až 1C, jinými slovy, 100% ampérhodinovou kapacitou po dobu 1,5 hodiny. Regulátor nabíjení baterie PowerStream to dělá ve spojení s řídicí deskou, která je schopna měřit napětí a proud pro složitější algoritmy. Když teplota stoupne, musí být proces zastaven a kdyHodnota dT/dt by měla být nastavena na 1-2 stupně za minutu.
Jsou nové algoritmy, které používají mikroprocesorové řízení při použití signálu -dV k určení konce nabíjení. V praxi fungují velmi dobře, a proto moderní zařízení využívají tuto technologii, která zahrnuje procesy zapínání a vypínání pro měření napětí.
Specifikace adaptéru
Důležitou otázkou je životnost baterie nebo celkové náklady na životnost systému. V tomto případě výrobci nabízejí zařízení s mikroprocesorovým řízením.
Algoritmus pro perfektní nabíječku:
- Soft start. Pokud je teplota nad 40 stupňů nebo pod nulou, začněte nabíjením C/10.
- Možnost. Pokud je napětí vybité baterie vyšší než 1,0 V/článek, vybijte baterii na 1,0 V/článek a poté přejděte k rychlému nabíjení.
- Rychlé nabíjení. Při 1 stupni, dokud teplota nedosáhne 45 stupňů nebo dT indikuje plné nabití.
- Po dokončení rychlého nabíjení nabíjejte rychlostí C/10 po dobu 4 hodin, abyste zajistili úplné nabití.
- Pokud napětí nabité NiMH baterie stoupne na 1,78 V/článek, zastavte provoz.
- Pokud doba rychlého nabíjení překročí 1,5 hodiny bez přerušení, bude zastaveno.
Teoreticky je dobíjení rychlost nabíjení, která je dostatečně rychlá, aby udržela baterii plně nabitá, ale dostatečně pomalá, aby se zabránilo přebíjení. Určení optimální rychlosti nabíjení pro konkrétní bateriitrochu těžko se to popisuje, ale obecně se uznává, že je to asi deset procent kapacity baterie, například pro Sanyo 2500 mAh AA NiMH je optimální rychlost nabíjení 250 mA nebo nižší. Je třeba to vzít v úvahu, aby bylo možné správně nabíjet baterie NiMH.
Procesy poškození baterie
Nejčastější příčinou předčasného selhání baterie je přebití. Typy nabíječek, které to nejčastěji způsobují, jsou tzv. „rychlonabíječky“na 5 nebo 8 hodin. Problém s těmito nástroji je, že ve skutečnosti nemají mechanismus řízení procesu.
Většina z nich má jednoduché funkce. Nabíjejí se plnou rychlostí po pevně stanovenou dobu (obvykle pět nebo osm hodin) a poté se vypnou nebo přepnou na nižší „manuální“rychlost. Pokud jsou správně používány, pak je vše v pořádku. Pokud jsou použity nesprávně, životnost baterie se zkrátí několika způsoby:
- Když jsou do zařízení vloženy plně nabité nebo částečně nabité baterie, zařízení to necítí, takže plně nabije baterie, pro které bylo navrženo. Kapacita baterie tedy klesá.
- Další běžnou situací je přerušení probíhajícího nabíjecího cyklu. Poté však následuje opětovné připojení. Bohužel to způsobí restartování úplného nabíjecího cyklu, i když je předchozí cyklus téměř dokončen.
Nejjednodušší způsobAbyste se těmto scénářům vyhnuli, použijte inteligentní nabíječku řízenou mikroprocesorem. Dokáže rozpoznat, kdy je baterie plně nabitá, a poté – v závislosti na její konstrukci – se buď úplně vypne, nebo přepne do režimu udržovacího nabíjení.
chytrá zařízení iMax B6
Abyste mohli nabíjet NiMH iMax, budete potřebovat vyhrazenou nabíječku, protože použití nesprávné metody může způsobit nepoužitelnost baterie. Mnoho uživatelů považuje iMax B6 za nejlepší volbu pro nabíjení NiMH. Podporuje proces až 15článkových baterií a také mnoho nastavení a konfigurací pro různé typy baterií. Doporučená doba nabíjení by neměla přesáhnout 20 hodin.
Výrobce obvykle zaručuje 2000 cyklů nabití/vybití standardní baterie NiMH, i když se to může lišit v závislosti na podmínkách použití.
Pracovní algoritmus:
- Nabíjení NiMH iMax B6. Je nutné zapojit napájecí kabel do zásuvky na levé straně zařízení s ohledem na tvar na konci kabelu, aby bylo zajištěno správné připojení. Zasuneme jej až na doraz a přestaneme mačkat, když se na displeji objeví zvukový signál a uvítací zpráva.
- Pomocí stříbrného tlačítka zcela vlevo procházejte první nabídkou a vyberte typ baterie, kterou chcete nabíjet. Stisknutím tlačítka zcela vlevo potvrdíte výběr. Tlačítkem napravo můžete procházet možnosti: nabíjení, vybíjení, vyvážení, rychlé nabíjení, ukládání aostatní.
- Dvě centrální ovládací tlačítka vám pomohou vybrat požadované číslo. Stisknutím tlačítka zcela vpravo pro vstup můžete přejít k nastavení napětí opětovným rolováním pomocí dvou středových tlačítek a stisknutím enter.
- K připojení baterie použijte více kabelů. První sada vypadá jako vybavení laboratorního drátu. Často se dodává s krokodýlími sponami. Zásuvky pro připojení jsou umístěny na pravé straně zařízení v blízkosti spodní části. Jsou dostatečně snadno rozpoznatelné. Takto můžete nabíjet NiMH pomocí iMax B6.
- Poté musíte připojit volný kabel baterie ke konci červené a černé svorky a vytvořit tak uzavřenou smyčku. To může být trochu riskantní, zvláště pokud uživatel napoprvé provede nesprávné nastavení. Stiskněte a podržte tlačítko Enter po dobu tří sekund. Obrazovka by pak měla informovat, že se kontroluje baterie, načež bude uživatel požádán o potvrzení nastavení režimu.
- Během nabíjení baterie můžete procházet různými obrazovkami na displeji pomocí dvou středových tlačítek, která poskytují informace o procesu nabíjení v různých režimech.
Tipy pro optimalizaci výkonu baterie
Nejstandardnější rada je úplně vybít baterie a poté je dobít. Přestože se jedná o léčbu „paměťového efektu“, je třeba dávat pozor na nikl-kadmiové baterie, protože je snadné je poškodit přílišným vybíjením, což vede k „přepólování“a nevratným procesům. V některých případech se vyrábí elektronika bateriezpůsobem, který zabraňuje negativním procesům tím, že se vypne dříve, než k nim dojde, ale jednodušší zařízení, jako jsou baterky, nikoli.
Povinné:
- Buďte připraveni je vyměnit. Nikl-metal hydridové baterie nevydrží věčně. Po skončení zdroje přestanou fungovat.
- Kupte si chytrou nabíječku, která elektronicky řídí proces a zabraňuje přebíjení. Nejen, že je to lepší pro baterie, ale také to spotřebuje méně energie.
- Po dokončení nabíjení vyjměte baterii. Zbytečný čas strávený na zařízení znamená, že se k jeho nabíjení spotřebuje více energie trysky, čímž se zvyšuje opotřebení a spotřebovává více energie.
- Nevybíjejte baterie úplně, abyste prodloužili jejich životnost. Navzdory všem radám o opaku jim úplné vybití ve skutečnosti zkrátí život.
- Akumulátory NiMH skladujte na suchém místě při pokojové teplotě.
- Nadměrné teplo může poškodit baterie a způsobit jejich rychlé vybití.
- Zvažte použití modelu s vybitou baterií.
Můžete tedy nakreslit čáru. NiMH baterie jsou totiž výrobcem lépe připraveny na dnešní prostředí a správné nabíjení baterií pomocí chytrého zařízení zajistí jejich výkon a dlouhou životnost.
