NiMH означає «нікель-металогідридів». Правильна зарядка є ключем до підтримання продуктивності та довговічності. Дану технологію потрібно знати для того, щоб заряджати NiMH. Відновлення NiMH-елементів — досить складний процес, тому що пік напруги і подальше падіння менше, а отже, показники визначаються складніше. Надмірна зарядка призводить до перегріву і пошкодження елемента, після чого втрачається ємність з подальшою втратою функціональності.
Пристрій і принцип роботи
Батарея — електрохімічний пристрій, у якому електрична енергія перетворюється і зберігається в хімічній формі. Хімічна енергія легко перетворюється в електричну. NiMH працює за принципом, що ґрунтується на поглинанні, вивільнення і перенесення водню всередині двох електродів.
Батареї NiMH складаються з двох металевих смуг, які виступають в якості позитивних і негативних електродів, а також ізолюючого сепаратора з фольги між ними. Цей енергетичний «бутерброд» намотується і поміщається в акумуляторну батарею разом з рідким електролітом. Позитивний електрод зазвичай складається з нікелю, негативний — з гідриду металу. Звідси й назва «NiMH», або «нікель-метал-гідрид».
Переваги:
Недоліки:
Характеристики заряду/розряду
Нікель-металлогидридная комірка має багато характеристик, аналогічних NiCd, наприклад, криву розряду (з урахуванням додаткової зарядки), яку може прийняти батарея. Вона нетерпима до перезарядження, що викликає зниження ємності, що являє серйозну проблему для розробників зарядних пристроїв.
Характеристики струму, які необхідні для того, щоб правильно зарядити акумулятор NiMH:
Ефективність зарядки нікелевих батарей становить в діапазоні від 100% до 70% від повної ємності. Спочатку відбувається невелике підвищення температури, але пізніше, коли рівень заряду піднімається, ККД падає, виділяючи тепло, що потрібно враховувати перед тим, як заряджати NiMH.
Коли акумулятор NiCD розряджається до певного мінімуму напруги, а потім заряджається, необхідно вжити заходів, щоб зменшити ефект кондиціонування (приблизно кожні 10 циклів зарядки/розрядки), інакше він почне втрачати ємність. Для NiMH така вимога не потрібно, оскільки ефект для нього незначний.
Проте такий процес відновлення зручний і для нікель-металогідридних пристроїв, його рекомендують враховувати перед тим, як заряджати NiMH акумулятори. Процес повторюють три-п’ять разів, перш ніж вони досягнуть повної ємності. Процес кондиціонування перезаряджаються батарей гарантує, що вони будуть працювати довгі роки.
Методи відновлення NiMH
Існує кілька способів зарядки, які можна використовувати з нікель-металогідридними батареями. Вони, як і NiCds, вимагають джерела постійного струму. Швидкість зазвичай вказується на корпусі осередку. Вона не повинна перевищувати технологічні норми. Межі кордонів зарядки чітко регламентовані виробниками. Перед експлуатацією батарей потрібно чітко знати, яким заряджати струмом NiMH акумулятори. Існує кілька методів, які використовуються для запобігання збою:
Паралельне живлення елементів
Паралельна зарядка батарей ускладнює якісне визначення закінчення процесу. Це пов’язано з тим, що не можна бути впевненим, що кожна клітинка або пакет мають однаковий опір, і тому деякі з них будуть споживати більше струму, ніж інші. Це означає, що потрібно використовувати окрему ланцюг зарядки для кожної лінії в паралельному блоці. Слід встановити, яким заряджати струмом NiMH, визначивши балансування, наприклад, використовуючи резистори такого опору, що будуть домінувати в управлінні параметрами.
Сучасні алгоритми були розроблені для забезпечення точної зарядки без використання термістора. Ці пристрої аналогічні Delta V, але мають спеціальні методи вимірювання для виявлення повного заряду, зазвичай включають певний цикл, коли напруга вимірюється по тимчасовому інтервалу між імпульсами. Для багатоелементних пакетів, якщо вони не знаходяться в одному і тому ж стані і не збалансовані по ємності, вони можуть заповнюватися по одному за раз, подаючи сигнал про закінчення етапу.
Щоб збалансувати їх, потрібно кілька циклів. Коли батарея досягає кінця заряду, кисень починає утворюватися на електродах і рекомбінувати на каталізаторі. Нова хімічна реакція створює тепло, яке легко вимірюється термистором. Це найбезпечніший спосіб визначення закінчення процесу під час швидкого відновлення.
Дешевий спосіб регенерації
Нічна зарядка — найдешевший спосіб зарядки нікель-металогідридні батареї при C/10, що нижче 10% від номінальної ємності в годину. Це потрібно враховувати, щоб правильно заряджати NiMH. Таким чином, акумулятор ємністю 100 маг буде заряджатися при 10 мА протягом 15 годин. Цей метод не вимагає датчика закінчення процесу і забезпечує повний заряд. Сучасні елементи мають каталізатор рециркуляції кисню, який запобігає пошкодження батареї при впливі електрострумом.
Цей метод може використовуватися, якщо швидкість зарядки перевищує C/10. Мінімальна напруга, необхідне для повної реакції, залежить від температури (не менше 1,41 В на елемент при 20 градусах), що потрібно враховувати, щоб правильно заряджати NiMH. Тривале відновлення не викликає вентиляції. Воно злегка нагріває батарею. Щоб зберегти термін служби, рекомендується використовувати таймер з діапазоном від 13 до 15 годин. В зарядному пристрої Ni-6-200 є мікропроцесор, який повідомляє про стан заряду через світлодіод, а також виконує функцію синхронізації.
Швидкоплинний процес заряду
Використовуючи таймер, можна заряджати C/3.33 протягом 5 годин. Це трохи ризиковано, так як батарея попередньо повинна бути повністю розряджена. Один зі способів переконатися у тому, що цього не станеться, — автоматична розрядка акумулятора, виконувана зарядним пристроєм, який потім запускає процес відновлення на 5 годин. Перевага цього методу полягає в тому, щоб виключити будь-яку можливість створення негативної пам’яті батареї.
В даний час не всі виробники випускають подібні зарядні пристрої, але мікропроцесорна плата використовується, наприклад, в зарядному пристрої C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller і може бути легко модифікований для виконання розряду. Для розсіювання енергії частково зарядженої батареї протягом розумного проміжку часу буде потрібно блок розсіювання потужності.
Якщо використовується температурний монітор, NiMH акумулятори можна заряджати зі швидкістю до 1C, іншими словами, 100% ємності в ампер-годинах протягом 1,5 годин. Контролер заряду батареї PowerStream робить це разом з платою управління, яка здатна вимірювати напругу та струм для більш складних алгоритмів. При підвищенні температури процес повинен бути припинений, а при значення dT/dt повинен бути встановлений на 1-2 градуси в хвилину.
Існують нові алгоритми, які використовують мікропроцесорне управління при використанні сигналу -dV для визначення закінчення заряду. На практиці вони працюють дуже добре, тому сучасні пристрої використовують цю технологію, яка включає в себе процеси включення і виключення для вимірювання напруги.
Специфікації адаптера
Важливою проблемою є термін служби батарей або загальна вартість періоду служби системи. У цьому випадку виробники пропонують пристрої з мікропроцесорним управлінням.
Алгоритм для ідеального зарядного пристрою:
Теоретично підзарядка — це швидкість заряду, яка досить висока, щоб тримати акумулятор повністю заряджений, але досить низька, щоб уникнути перезарядки. Визначення оптимальної швидкості підзарядки для конкретної батареї трохи складно описати, але загальновизнано, що вона становить близько десяти відсотків від ємності батареї, наприклад, для Sanyo 2500 маг AA NiMH оптимальна швидкість підзарядки — 250 мА або нижче. Її потрібно враховувати, щоб правильно заряджати NiMH акумулятори.
Процеси пошкодження акумулятора
Найбільш частою причиною передчасного виходу з ладу акумулятора є перезарядка. Типи зарядних пристроїв, які найчастіше викликають її, — це так звані «швидкі пристрої» на 5 або 8 годин. Проблема з цими приладами полягає в тому, що у них дійсно немає механізму контролю процесу.
Більшість з них мають просту функціональність. Вони заряджаються з повною швидкістю протягом фіксованого періоду часу (зазвичай п’ять або вісім годин), а потім відключаються або переключаються на більш низьку «ручну» швидкість. Якщо вони використовуються належним чином, то все в порядку. Якщо вони застосовуються неправильно, то термін служби батареї скорочується кількома способами:
Найпростіший спосіб уникнути цих сценаріїв — використовувати інтелектуальний зарядний пристрій з мікропроцесорним управлінням. Воно може визначати, коли батарея повністю заряджена, а потім — залежно від її конструкції — або повністю відключатися, або перемикатися в режим підзарядки.
Розумні пристрої iMax B6
Для того щоб заряджати NiMH iMax, знадобиться спеціальний зарядний пристрій, так як використання неправильного методу може зробити батарею марною. Багато користувачів вважають iMax B6 кращим вибором для зарядки NiMH. Він підтримує процес до 15 ніздрюватих батарей, а також безліч налаштувань та конфігурації для різних типів акумуляторів. Рекомендований час зарядки не повинно перевищувати 20 годин.
Як правило, виробник гарантує 2000 циклів зарядки / розрядки від стандартної батареї NiMH, хоча ця кількість може відрізнятися за умовами експлуатації.
Алгоритм роботи:
Поради щодо оптимізації роботи з батареями
Самий стандартний рада: повністю розрядити батареї, а потім зарядити їх. Хоча це є обробкою «ефекту пам’яті», нікель-кадмієвих батарей потрібно бути обережним, так як легко пошкодити їх з-за надмірної розрядки, що призводить до «звернення полюсів» і до незворотних процесів. У деяких випадках електроніка акумуляторів виконана таким чином, що запобігає негативні процеси, відключаючись до того, як вони відбудуться, але більш прості пристрої, наприклад, для ліхтариків, цього не роблять.
Необхідно:
Таким чином, можна підвести риску. Дійсно нікель-металогідридів батареї більш підготовлені виробником для роботи в сучасних умовах, а правильна зарядка акумуляторів із застосуванням розумного пристрою забезпечить їх продуктивність і довговічність.
