Powodem tego artykułu było pojawienie się dwóch akumulatorów do wkrętaka Bosch NiMH 14,4 V, 2,6 Ah. Baterie te zostały zastąpione nowymi z powodu odmowy pracy po dwóch lub trzech latach bezczynności. Przechowywanie baterii miało miejsce w skrzynce, w warunkach pokojowych, z pełnym ładowaniem w „natywnej” pamięci, po rzadkim użyciu. Przy następnym wyjmowaniu z walizki do pilnej pracy bateria wkrętaka dała całą swoją siłę w ciągu 5-7 minut. Po tym samym czasie ładowania ładowarka zgłosiła, że ładowanie było pełne. I tak w kręgu, przez cały czas pracy. Druga bateria zapasowa zachowywała się podobnie. Po naturalnym zastąpieniu przyszli do mnie.
Akumulatorowa wkrętarka akumulatorowa niklowo-wodorkowa o napięciu roboczym 14,4 wolta jest montowana z 12 oddzielnych elementów o typowym napięciu 1,2 wolta połączonym szeregowo. Ale różne elementy produkcji mają pewien zakres cech. Niektóre mają większą pojemność, a inne mniej. W wyniku ciągłego ładowania w pakiecie elementy o mniejszej pojemności są ciągle ładowane. Z tego powodu szybko się degradują. Baterie o mniejszej pojemności również ulegną degradacji podczas rozładowywania. Są rozładowywane wcześniej niż inne elementy, a dalsze rozładowanie prowadzi do ich głębokiego rozładowania. Z tego powodu, w przypadku awarii akumulatora NiMH śrubokręta, jedno lub więcej ogniw akumulatorów zwykle zawiedzie, a inne pojawią się za nimi. Dlatego głównym zadaniem podczas naprawy baterii wkrętaka jest identyfikacja uszkodzonych elementów. W przyszłości możliwe jest przywrócenie baterii śrubokrętu za pomocą prostego zestawu serwisowalnych elementów z baterii głównej i zapasowych lub próba przywrócenia niektórych elementów w celu uzupełnienia baterii.
Opinie są często wyrażane w Internecie, często kontrowersyjne, w jaki sposób przywrócić takie baterie. Wiele osób uważa to za po prostu mało obiecujące lub nieskuteczne ze względu na krótki okres po przywróceniu. Ale ponieważ powyższe akumulatory miały niewielką liczbę cykli ładowania i rozładowania, faktycznie działały pod obciążeniem tylko przez krótki czas, postanowiłem wypróbować możliwość ich analizy element po elemencie i, jeśli to możliwe, odzyskania. Możesz być w stanie zebrać zapasową baterię do śrubokręta lub użyć elementów „ocalałych” w innych domowej robotywymagające rozładowania wysokiego prądu rozładowania w krótkim czasie.
Aby zidentyfikować niewiarygodne ogniwa baterii:
1. Zdemontowano obudowę baterii śrubokrętu (4 śruby) i wyjęto z niej blok połączonych szeregowo puszek (12 sztuk) ogniw akumulatora NiMH.
2. Po zdjęciu górnej i dolnej uszczelki izolacyjnej zwolnił płytki łączące bieguny elementów do kontaktu.
3. Kontrola ogniw akumulatora nie ujawniła żadnych zewnętrznych wad (wgnieceń, obrzęków, smug, korozji), które mogłyby wpłynąć na działanie akumulatora.
4. W celu prawidłowego działania akumulatorów NiMH zaleca się utrzymanie napięcia roboczego na ogniwach w granicach 1,2–1,4 woltów, dopuszczalna jest redukcja do 0,9–1,0 woltów. Za pomocą multimetru zmierzył napięcie na każdym elemencie akumulatora. Rozpiętość napięcia we wszystkich ogniwach akumulatora mieściła się w zakresie 1,01 ... 1,24 wolta (tj. W normalnym zakresie dla rozładowanego akumulatora), ale akumulator w śrubokręcie praktycznie nie działa.
5. Powtórz akapity 1 - 4 na drugim akumulatorze śrubokręta. Wynik jest podobny.
6. Aby zidentyfikować problem, przeprowadziłem pomiary porównawcze prądu podanego przez każdy element na wewnętrznej rezystancji bocznika multimetru. Pomiary krótkoterminowe wykazały, że 4 z 24 elementów może dawać prąd większy niż 1 amper, a reszta - mniej niż 0,2 ampera. Innymi słowy, tylko 4 ze wszystkich elementów miało pewną pojemność i przez krótki czas wspierało pracę śrubokręta.
7. Do pracy nad próbą przywrócenia ogniw o niskiej pojemności i ładowania pracowników zdemontowałem zestawy akumulatorów NiMH. Aby to zrobić, przeciąłem zworki łączące elementy zwykłymi nożyczkami. Jeśli to możliwe w przyszłości, połączenie elementów przez lutowanie resztek zworek nie będzie problemem.
8. Cztery wybrane elementy o określonej pojemności są oznaczone i gotowe do eksperymentów.
9. Aby przywrócić lub odrzucić poszczególne elementy, konieczne jest naładowanie elementu prądem 0,5 ... 1,0 C (szybkie ładowanie) do pojemności nominalnej, ograniczając ładunek zgodnie z szacowanym czasem. Ale aby obliczyć czas, musisz znać pojemność i początkowe ładowanie ogniwa akumulatora. Dlatego, aby wykluczyć nieznane początkowe ładowanie w obliczeniach, konieczne jest najpierw rozładowanie przywróconej baterii.
Sprawdzanie pojemności naładowanego elementu można również sprawdzić przez jego rozładowanie, kontrolując prąd i czas rozładowania.
W związku z powyższym pierwszym krokiem do określenia właściwości akumulatora będzie rozładowanie ogniwa przy stałym obciążeniu, z kontrolą minimalnego napięcia resztkowego 0,9 ... 1,0 wolta, w celu wykluczenia głębokiego rozładowania. Z prądem wszystko jest proste - im mniejszy prąd rozładowania, tym bardziej całkowite rozładowanie i bardziej wydajny proces, ale czas ładowania wydłuży się. Akumulatory niklowo-wodorkowe mogą dawać dużo prądu, ale nie zaleca się ustawiania wartości wyższych niż 0,5 ° C podczas rozładowywania. Prowadzi to do zmniejszenia liczby cykli ładowania i rozładowania oraz skrócenia żywotności. W rezultacie przyjmujemy prąd rozładowania 100 mA.
10. Aby rozładować ogniwa akumulatora, montujemy prosty obwód, który pozwala kontrolować proces rozładowania za pomocą świecenia diody LED.
Aby zapewnić zapłon diody, instalujemy jednocześnie dwa elementy połączone szeregowo. Każdy z nich jest rozładowywany do własnego łańcucha rezystancji (która określa prąd rozładowania) i diod (które określają minimalne napięcie na ogniwie akumulatora w granicach 0,9 ... 1,0 wolta). To minimalne napięcie na elemencie jest uzyskiwane automatycznie. Koniec cyklu rozładowania, gdy dioda LED jest wyłączona.
11. Wybieramy części zgodnie ze schematem i montujemy je na kawałku PCB wyciętym z uniwersalnej płytki drukowanej.
12. Łączymy dwa elementy szeregowo, zgodnie z polaryzacją, nie zapominając o podłączeniu punktu środkowego (biały drut) i obserwowaniu świecenia diody LED. Przez czas rozładowania można poruszać się po pojemności ogniwa akumulatora.
13. Pojemność ogniwa można zmierzyć przez rozładowanie całkowicie naładowanego akumulatora. Aby to zrobić, musisz wykryć czas rozładowania i pomnożyć go przez prąd rozładowania. Będzie to pojemność, którą należy porównać z wartością nominalną. Niektóre urządzenia, takie jak iMAX-B6, automatycznie wykonują pomiary. Będziemy działać w bardziej ekonomiczny sposób. Ponieważ, aby ocenić możliwość zastosowania elementów akumulatorowych, potrzebujemy jedynie przybliżonych wartości pojemności, będziemy przeprowadzać okresowe pomiary dwóch elementów o ekstremalnych właściwościach.
14. Podczas okresowego pomiaru prądu w procesie kontroli rozładowania na danym urządzeniu, wstępnie rozładowanym iw pełni naładowanym ogniwie akumulatorowym (pkt 9 ... 12), można zobaczyć różnicę między ogniwami, co znajduje odzwierciedlenie na wykresie
Wykres 1 (czerwona linia) pokazuje proces rozładowania elementów wybranych na podstawie pomiarów (pozycja 8), które początkowo mają pewną pojemność. Według pomiarów i obliczeń pojemność tego ogniwa akumulatora wynosi około 95 godzin, co stanowi 44% pojemności nominalnej. Ze względu na niestabilność prądu rozładowania obliczenia przeprowadzono przez zsumowanie pojemności składników w krótkich okresach czasu rozładowania (10-15 minut) jeden po drugim. Prąd rozładowania przyjęto jako średnią między początkiem i końcem każdego z okresów.
Wykres 2 (zielona linia) pokazuje proces rozładowania elementu o minimalnej początkowej pojemności. Pomiary i obliczenia są wykonywane podobnie. Pojemność tego elementu wynosi około 50 godzin (23%). Charakter spadku prądu rozładowania różni się znacznie od poprzedniego i wskazuje na małą pojemność elementu.
Wykresy pokazują, że potencjalną pojemność ogniwa akumulatora, w celu odrzucenia, można określić podczas pierwszych 20-30 minut rozładowania kontrolnego na podstawie wielkości spadku prądu rozładowania. Ponadto, pomimo jednego pełnego cyklu rozładowania i szacowanego ładunku starego ogniwa akumulatora, bez dodatkowych środków odzyskiwania, jego pojemność praktycznie nie jest przywracana.
Przyczyną znacznego spadku pojemności pierwiastków niklowo-wodorkowych może być efekt pamięci. Przejawia się w cyklach niepełnego rozładowania i kolejnego ładowania. W wyniku takiej operacji akumulator „zapamiętuje” coraz niższą dolną granicę rozładowania, co zmniejsza pojemność. Część masy czynnej akumulatora wypada z procesu.
Aby wyeliminować ten efekt, zaleca się regularne przywracanie lub szkolenie baterii. Aby to zrobić, zgodnie z powyższym schematem, przeprowadzane jest rozładowanie, a następnie pełny proces ładowania. Zaleca się wykonanie kilku takich cykli.
Innym sposobem na przywrócenie akumulatorów NiMH jest przepuszczanie przez nie prądu krótkimi impulsami. Prąd powinien być dziesięciokrotnie wyższy niż wartość pojemności elementu. Jednocześnie dendryty są niszczone, a bateria „aktualizowana”. Ponadto jego szkolenie odbywa się w postaci kilku cykli rozładowania.