NiMH je skraćenica za Nickel Metal Hydride. Pravilno punjenje je ključno za održavanje performansi i dugovječnost. Morate poznavati ovu tehnologiju kako biste punili NiMH. Obnavljanje NiMH ćelija je prilično komplikovan proces, jer su pik napona i kasniji pad manji, pa je stoga teže odrediti indikatore. Prekomjerno punjenje dovodi do pregrijavanja i oštećenja ćelije, nakon čega se gubi kapacitet, što rezultira gubitkom funkcionalnosti.
Dizajn i princip rada
Baterija je elektrohemijski uređaj u kojem se električna energija pretvara i pohranjuje u hemijskom obliku. Hemijska energija se lako pretvara u električnu energiju. NiMH radi na principu apsorpcije, oslobađanja i transporta vodonika unutar dvije elektrode.
NiMH baterije se sastoje od dvije metalne trake koje djeluju kao pozitivna i negativna elektroda, i izolacijskog separatora između njih. Ovaj energetski "sendvič" se namotava i stavlja u bateriju zajedno sa tečnošćuelektrolit. Pozitivna elektroda se obično sastoji od nikla, negativna od metal-hidrida. Otuda naziv "NiMH", ili "nikl metal hidrid".
Prednosti:
- Sadrži manje toksina i ekološki je prihvatljiv i može se reciklirati.
- Efekat memorije je veći od Ni-Cad.
- Mnogo sigurnije od litijumskih baterija.
Nedostaci:
- Duboko pražnjenje skraćuje životni vek i stvara toplotu tokom brzog punjenja i velikog opterećenja.
- Samopražnjenje je veće u poređenju sa drugim baterijama i mora se uzeti u obzir prije punjenja NiMH.
- Potreban je visok nivo održavanja. Baterija mora biti potpuno ispražnjena kako bi se spriječilo stvaranje kristala tokom punjenja.
- Skuplje od Ni-Cad baterije.
Karakteristike punjenja/pražnjenja
Nikl-metal hidridna ćelija ima mnoge karakteristike slične NiCd, kao što je kriva pražnjenja (sa dodatnim punjenjem) koju baterija može prihvatiti. Ne podnosi prekomjerno punjenje koje uzrokuje degradaciju kapaciteta, što je veliki problem za dizajnere punjača.
Trenutne specifikacije potrebne za pravilno punjenje NiMH baterije:
- Nominalni napon je 1.2V.
- Specifična energija - 60-120 Wh/kg.
- Gustoća energije - 140-300 Wh/kg.
- Specifična snaga - 250-1000 W/kg.
- Efikasnost punjenja/pražnjenja -90%.
Efikasnost punjenja nikl baterija kreće se od 100% do 70% punog kapaciteta. U početku dolazi do blagog povećanja temperature, ali kasnije, kada nivo punjenja raste, efikasnost opada, stvarajući toplotu, što se mora uzeti u obzir prije punjenja NiMH.
Kada se NiCD baterija isprazni do određenog minimalnog napona, a zatim napuni, mora se voditi računa da se smanji efekat kondicioniranja (otprilike svakih 10 ciklusa punjenja/pražnjenja), inače će početi gubiti kapacitet. Za NiMH, ovaj zahtjev nije potreban jer je efekat zanemarljiv.
Međutim, takav proces oporavka je pogodan i za NiMH uređaje, preporučuje se da ga razmotrite prije punjenja NiMH baterija. Proces se ponavlja tri do pet puta prije nego što dostignu puni kapacitet. Proces kondicioniranja punjivih baterija osigurava da će trajati dugi niz godina.
NiMH metode oporavka
Postoji nekoliko metoda punjenja koje se mogu koristiti sa NiMH baterijama. Oni, kao i NiCds, zahtijevaju izvor konstantne struje. Brzina je obično naznačena na tijelu ćelije. Ne bi trebalo da prelazi tehnološke standarde. Granice granica punjenja jasno su regulisane od strane proizvođača. Prije korištenja baterija, morate jasno znati kojom strujom puniti NiMH baterije. Postoji nekoliko metoda koje se koriste za sprječavanje neuspjeha:
- Punjenje pomoću tajmera. Korišćenje vremena zaodređivanje kraja procesa je najlakši način. Često je elektronski tajmer ugrađen u uređaj, iako mnogi uređaji nemaju ovu funkciju. Pristup pretpostavlja da se ćelija puni iz poznatog stanja, na primjer kada je potpuno ispražnjena.
- Termička detekcija. Određivanje kraja procesa se vrši praćenjem temperature elementa. Iako će se uređaj zagrijati kada se prepuni, teško je precizno izmjeriti porast temperature jer će središte baterije biti mnogo toplije od vanjskog.
- Detekcija negativnog delta napona. NiMH detektuje pad napona (5 mV). Prije punjenja NiMH baterija, uvodi se filtriranje buke kako bi se pouzdano uhvatio takav pad kako bi se osiguralo da "parazitski" senzor i drugi šumovi ne dovedu do kraja punjenja.
Paralelno snabdevanje elemenata
Paralelno punjenje baterija otežava kvalitativno određivanje kraja procesa. To je zato što se ne može biti siguran da svaka ćelija ili paket ima isti otpor i stoga će neki crpiti više struje od drugih. To znači da se za svaku liniju u paralelnoj jedinici mora koristiti poseban krug za punjenje. Trebalo bi utvrditi koliko struje treba napuniti NiMH balansiranjem, na primjer, korištenjem otpornika takve vrijednosti da će dominirati kontrolnim parametrima.
Moderni algoritmi su razvijeni da osiguraju precizno punjenje bez upotrebe termistora. Oveuređaji su slični Delta V, ali imaju posebne metode mjerenja za detekciju punog napunjenosti, obično uključuju neku vrstu ciklusa u kojem se napon mjeri u vremenskom intervalu i između impulsa. Za pakete sa više elemenata, ako nisu u istom stanju i nisu izbalansirani u kapacitetu, mogu se puniti jedan po jedan, signalizirajući kraj faze.
Biće potrebno nekoliko ciklusa da ih uravnotežite. Kada baterija dođe do kraja napunjenosti, kisik počinje da se formira na elektrodama i rekombinuje na katalizatoru. Nova hemijska reakcija stvara toplotu koja se lako može izmeriti termistorom. Ovo je najsigurniji način da otkrijete kraj procesa tokom brzog vraćanja.
Jeftin način regeneracije
Punjenje preko noći je najjeftiniji način za punjenje NiMH baterije na C/10, što je ispod 10% nominalnog kapaciteta po satu. Ovo se mora uzeti u obzir kako bi se pravilno napunio NiMH. Dakle, baterija od 100 mAh će se puniti na 10 mA 15 sati. Ova metoda ne zahtijeva senzor na kraju procesa i omogućava potpuno punjenje. Moderne ćelije imaju katalizator za recikliranje kiseonika koji sprečava oštećenje baterije kada je izloženo električnoj struji.
Ova metoda se ne može koristiti ako je brzina punjenja veća od C/10. Minimalni napon potreban za potpunu reakciju zavisi od temperature (najmanje 1,41V po ćeliji na 20 stepeni), što se mora uzeti u obzir da bi se pravilno napunio NiMH. Produženi oporavak ne uzrokuje ventilaciju. Lagano zagrijava bateriju. Kako bi se očuvao radni vijek, preporučuje se korištenje tajmera s rasponom od 13 do 15 sati. Ni-6-200 punjač ima mikroprocesor koji javlja stanje napunjenosti preko LED diode i također obavlja funkciju sinhronizacije.
Proces brzog punjenja
Koristeći tajmer, možete puniti C/3.33 5 sati. Ovo je pomalo rizično jer se baterija prvo mora potpuno isprazniti. Jedan od načina da osigurate da se to ne dogodi je da automatski ispraznite bateriju putem punjača, koji zatim pokreće proces oporavka u trajanju od 5 sati. Ova metoda ima prednost jer eliminira svaku mogućnost stvaranja negativne memorije baterije.
Trenutno, svi proizvođači ne proizvode takve punjače, ali mikroprocesorska ploča se koristi, na primjer, u C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller punjaču i može se lako modificirati za obavljanje pražnjenja. Disipator snage će biti potreban za rasipanje energije delimično napunjene baterije u razumnom vremenskom periodu.
Ako se koristi monitor temperature, NiMH baterije se mogu puniti do 1C, drugim riječima, 100% kapaciteta amp-sat tokom 1,5 sata. PowerStream kontroler punjenja baterije to radi u kombinaciji s kontrolnom pločom koja je sposobna mjeriti napon i struju za složenije algoritme. Kada temperatura poraste, proces se mora zaustaviti i kadadT/dt vrijednost treba postaviti na 1-2 stepena u minuti.
Postoje novi algoritmi koji koriste mikroprocesorsku kontrolu kada koriste -dV signal za određivanje kraja punjenja. U praksi funkcionišu veoma dobro, zbog čega savremeni uređaji koriste ovu tehnologiju, koja uključuje procese uključivanja i isključivanja za merenje napona.
Specifikacije adaptera
Važno pitanje je trajanje baterije ili ukupni životni trošak sistema. U ovom slučaju, proizvođači nude uređaje sa mikroprocesorskom kontrolom.
Algoritam za savršen punjač:
- Meki start. Ako je temperatura iznad 40 stepeni ili ispod nule, počnite punjenjem C/10.
- Opcija. Ako je napon ispražnjene baterije veći od 1,0 V po ćeliji, ispraznite bateriju na 1,0 V po ćeliji, a zatim nastavite na brzo punjenje.
- Brzo punjenje. Na 1 stepen dok temperatura ne dostigne 45 stepeni ili dT ukazuje na potpuno punjenje.
- Nakon što se brzo punjenje završi, punite na C/10 4 sata kako biste osigurali potpuno punjenje.
- Ako napon napunjene NiMH baterije poraste na 1,78V po ćeliji, zaustavite rad.
- Ako vrijeme brzog punjenja prijeđe 1,5 sati bez prekida, biće zaustavljeno.
Teoretski, punjenje je brzina punjenja koja je dovoljno brza da održi bateriju u potpunosti napunjenu, ali dovoljno sporo da se izbjegne prekomjerno punjenje. Određivanje optimalne brzine punjenja za određenu baterijumalo je teško opisati, ali je općenito prihvaćeno da je to oko deset posto kapaciteta baterije, na primjer, za Sanyo 2500 mAh AA NiMH, optimalna brzina punjenja je 250 mA ili niže. Mora se uzeti u obzir da bi se NiMH baterije pravilno punile.
Proces oštećenja baterije
Najčešći uzrok preranog kvara baterije je prekomjerno punjenje. Tipovi punjača koji ga najčešće uzrokuju su takozvani "brzi punjači" na 5 ili 8 sati. Problem sa ovim instrumentima je što oni zapravo nemaju mehanizam za kontrolu procesa.
Većina njih ima jednostavnu funkcionalnost. Pune se punom brzinom u određenom vremenskom periodu (obično pet ili osam sati), a zatim se isključuju ili prelaze na nižu "ručnu" brzinu. Ako se pravilno koriste, onda je sve u redu. Ako se nepravilno primjenjuju, vijek trajanja baterije će se skratiti na nekoliko načina:
- Kada se potpuno napunjene ili djelimično napunjene baterije umetnu u uređaj, on to ne može osjetiti, pa u potpunosti puni baterije za koje je dizajniran. Dakle, kapacitet baterije opada.
- Još jedna uobičajena situacija je prekid ciklusa punjenja u toku. Međutim, nakon toga slijedi ponovno povezivanje. Nažalost, ovo uzrokuje ponovno pokretanje punog ciklusa punjenja, čak i ako je prethodni ciklus skoro završen.
Najlakši načinDa biste izbjegli ove scenarije, koristite inteligentni punjač koji kontrolira mikroprocesor. Može otkriti kada je baterija potpuno napunjena, a zatim - ovisno o njegovom dizajnu - ili se potpuno isključiti ili prebaciti na način punjenja.
iMax B6 pametni uređaji
Da biste napunili NiMH iMax, trebat će vam namjenski punjač, jer korištenje pogrešne metode može učiniti bateriju beskorisnom. Mnogi korisnici smatraju da je iMax B6 najbolji izbor za NiMH punjenje. Podržava proces do 15 ćelijskih baterija, kao i mnoge postavke i konfiguracije za različite vrste baterija. Preporučeno vrijeme punjenja ne bi trebalo da prelazi 20 sati.
Uobičajeno, proizvođač garantuje 2000 ciklusa punjenja/pražnjenja iz standardne NiMH baterije, iako to može varirati u zavisnosti od uslova korišćenja.
Radni algoritam:
- Punjenje NiMH iMax B6. Potrebno je priključiti kabl za napajanje u utičnicu na lijevoj strani uređaja, vodeći računa o obliku na kraju kabela kako bi se osiguralo ispravno povezivanje. Ubacujemo ga do kraja i prestajemo pritiskati kada se na ekranu pojavi zvučni signal i poruka dobrodošlice.
- Koristite srebrno dugme krajnje levo da skrolujete kroz prvi meni i izaberete tip baterije za punjenje. Pritiskom na krajnje lijevo dugme potvrdit ćete izbor. Dugme sa desne strane će se kretati kroz opcije: punjenje, pražnjenje, balans, brzo punjenje, skladištenje iostali.
- Dva centralna kontrolna dugmeta pomoći će vam da odaberete željeni broj. Pritiskom na krajnje desno dugme za ulazak, možete ići na postavku napona ponovnim skrolovanjem sa dva centralna dugmeta i pritiskom na enter.
- Koristite više kablova za povezivanje baterije. Prvi set izgleda kao laboratorijska žičana oprema. Često dolazi u paketu sa krokodilskim kopčama. Utičnice za povezivanje nalaze se na desnoj strani uređaja pri dnu. Dovoljno ih je lako uočiti. Ovako možete puniti NiMH sa iMax B6.
- Zatim morate spojiti kabl za besplatni akumulator na kraj crvenih i crnih stezaljki, stvarajući zatvorenu petlju. Ovo može biti malo rizično, posebno ako korisnik napravi pogrešne postavke po prvi put. Pritisnite i držite tipku enter tri sekunde. Ekran bi tada trebao obavijestiti da provjerava bateriju, nakon čega će se od korisnika tražiti da potvrdi postavku načina rada.
- Dok se baterija puni, možete se kretati kroz različite ekrane na displeju koristeći dva središnja dugmeta koja pružaju informacije o procesu punjenja u različitim režimima.
Savjeti za optimizaciju performansi baterije
Najstandardniji savjet je da potpuno ispraznite baterije i zatim ih napunite. Iako se radi o tretmanu "memorijskog efekta", kod nikl-kadmijum baterija se mora paziti, jer ih je lako oštetiti zbog prekomjernog pražnjenja, što dovodi do "okretanja polova" i ireverzibilnih procesa. U nekim slučajevima se izrađuje elektronika baterijana način koji sprečava negativne procese gašenjem prije nego što se dogode, ali jednostavniji uređaji poput baterijskih svjetiljki to ne čine.
Obavezno:
- Budite spremni da ih zamijenite. Nikl-metal hidridne baterije ne traju vječno. Nakon završetka resursa, oni će prestati raditi.
- Kupite pametni punjač koji elektronski kontroliše proces i sprečava prekomerno punjenje. Ne samo da je ovo bolje za baterije, već i troši manje energije.
- Uklonite bateriju kada se punjenje završi. Nepotrebno vrijeme na uređaju znači da se za njegovo punjenje koristi više mlazne energije, što povećava habanje i troši više snage.
- Nemojte potpuno isprazniti baterije kako biste im produžili vijek trajanja. Uprkos svim savjetima koji govore suprotno, potpuno pražnjenje će im zapravo skratiti život.
- Skladištite NiMH baterije na sobnoj temperaturi na suvom mestu.
- Višak toplote može oštetiti baterije i uzrokovati njihovo brzo pražnjenje.
- Razmislite o korištenju modela sa niskom baterijom.
Dakle, možete povući liniju. Zaista, proizvođači su NiMH baterije pripremljenije od strane proizvođača za današnje okruženje, a pravilno punjenje baterija pomoću pametnog uređaja će osigurati njihove performanse i dugovječnost.
