Niedawno otrzymałem zestaw akumulatorów niklowo-wodorkowych (NiMH) do wkrętarki Bosch 14,4 V, 2,6 Ah. Baterie faktycznie miały małą pojemność, chociaż działały pod obciążeniem tylko przez krótki czas i miały małą liczbę rozładowań (pracy) - cykli ładowania. Z tego powodu postanowiłem zdemontować akumulatory, wykonać ich pomiary element po elemencie, aby określić charakterystykę i możliwy odzysk, zastosować elementy „ocalałe” w domowej roboty wymagające dużego prądu wyjściowego w krótkim czasie. Ta praca jest opisywana etapami w notatce „Automatyczne urządzenie rozładowujące akumulator».
Po demontażu baterii
przeprowadzono wstępne rozładowanie elementów na określonym urządzeniu, z kontrolą minimalnego napięcia resztkowego 0,9 ... 1,0 wolta, aby wykluczyć głębokie rozładowanie. Następnie do pełnego naładowania potrzebna była prosta i niezawodna ładowarka.
Wymagania ładowarki
Producenci akumulatorów NiMH zalecają ładowanie o wartości prądu w zakresie 0,75-1,0 ° C. W tych warunkach wydajność procesu ładowania, przez większość cyklu, jest tak wysoka, jak to możliwe. Ale pod koniec procesu ładowania wydajność gwałtownie spada, a energia przechodzi w wytwarzanie ciepła. Wewnątrz elementu temperatura i ciśnienie gwałtownie rosną. Baterie mają zawór bezpieczeństwa, który może się otworzyć, gdy wzrośnie ciśnienie. W takim przypadku właściwości baterii zostaną bezpowrotnie utracone. Tak, a sama temperatura ma negatywny wpływ na strukturę elektrod akumulatora.
Z tego powodu w przypadku akumulatorów niklowo-wodorkowych bardzo ważne jest kontrolowanie trybów i stanu akumulatora podczas ładowania, w momencie zakończenia procesu ładowania, aby zapobiec przeładowaniu lub zniszczeniu akumulatora.
Jak wskazano, pod koniec procesu ładowania akumulatora NiMH jego temperatura zaczyna rosnąć. Jest to główny parametr wyłączający ładowanie. Zazwyczaj wzrost temperatury o więcej niż 1 stopień na minutę stanowi kryterium zakończenia ładowania. Ale przy niskich prądach ładowania (mniej niż 0,5 ° C), gdy temperatura rośnie wystarczająco powoli, trudno jest wykryć. W tym celu można zastosować bezwzględną wartość temperatury. Wartość ta przyjmuje się 45–50 ° C. W takim przypadku ładowanie należy przerwać i wznowić (w razie potrzeby) po schłodzeniu elementu.
Konieczne jest również ustawienie limitu czasu ładowania. Można go obliczyć na podstawie pojemności akumulatora, ilości prądu ładowania i wydajności procesu oraz 5-10 procent. W takim przypadku w normalnej temperaturze procesu ładowarka jest wyłączana o ustawionej godzinie.
Przy głębokim rozładowaniu akumulatora NiMH (mniej niż 0,8 V) prąd ładowania jest wstępnie ustawiony na 0,1 ... 0,3 ° C. Ten etap jest ograniczony czasowo i zajmuje około 30 minut. Jeśli w tym czasie akumulator nie przywróci napięcia 0,9 ... 1,0 V, wówczas ogniwo nie jest obiecujące. W przypadku dodatnim ładunek jest następnie wykonywany ze zwiększonym prądem w zakresie 0,5-1,0 ° C.
A jednak o ultraszybkim ładowaniu baterii. Wiadomo, że podczas ładowania do 70% pojemności akumulator niklowo-wodorkowy ma sprawność ładowania zbliżoną do 100 procent. Dlatego na tym etapie możliwe jest zwiększenie prądu w celu przyspieszenia jego przejścia. Prądy w takich przypadkach są ograniczone do 10C. Wysoki prąd może łatwo doprowadzić do przegrzania akumulatora i zniszczenia struktury jego elektrod. Dlatego stosowanie ultraszybkiego ładowania jest zalecane tylko przy stałym monitorowaniu procesu ładowania.
Proces produkcji ładowarki do akumulatora NiMH sprawdzone poniżej.
1. Ustalanie danych wyjściowych.
- Ładowanie ogniwa o stałej wartości prądu 0,5 ... 1,0 C do pojemności znamionowej.
- Prąd wyjściowy (regulowany) - 20 ... 400 (800) ma.
- Stabilizacja prądu wyjściowego.
- Napięcie wyjściowe 1,3 ... 1,8 V.
- Napięcie wejściowe - 9 ... 12 V.
- Prąd wejściowy - 400 (1000) ma.
2. Jako źródło zasilania pamięci wybieramy adapter mobilny 220/9 woltów, 400 ma. Możliwe jest zastąpienie go mocniejszym (na przykład 220 / 1,6 ... 12V, 1000 ma). Zmiany w projekcie pamięci nie będą wymagane.
3. Rozważ obwód ładowarki
Wariant konstrukcyjny ładowarki jest jednostką stabilizującą i ograniczającą prąd i jest wykonany na jednym elemencie wzmacniacza operacyjnego (OA) i mocnego kompozytowego tranzystora n-p-n KT829A. Ładowarka umożliwia regulację prądu ładowania. Stabilizacja ustawionego prądu następuje poprzez zwiększenie lub zmniejszenie napięcia wyjściowego.
W punkcie połączenia rezystora R1 i diody Zenera VD1 generowane jest stabilne napięcie odniesienia. Zmieniając wielkość napięcia pobieranego z potencjometru R2 dzielnika rezystora na nieodwracającym wejściu wzmacniacza operacyjnego (pin 3), zmieniamy wielkość napięcia wyjściowego (pin 6), a zatem prądu przez VT1. Rezystor R5 ogranicza prąd w obwodzie akumulatora. Zmiana spadku napięcia na R5, gdy prąd ładowania odchyla się przez sprzężenie zwrotne (OOS) do odwracającego wejścia wzmacniacza operacyjnego (pin 2), koryguje i stabilizuje prąd wyjściowy ładowarki. Zainstalowany prąd R2 będzie stabilny do końca ładowania tego i kolejnych akumulatorów tego samego typu.
Ten obwód stabilizatora prądu jest bardzo wszechstronny i może być stosowany do ograniczania prądu w różnych konstrukcjach. Obwód jest łatwy do powtórzenia, składa się z prostych i niedrogich komponentów radiowych, a po prawidłowym zainstalowaniu natychmiast zaczynają działać.
Cechą tego obwodu jest możliwość korzystania z dostępnych wzmacniaczy operacyjnych o napięciu zasilania 12 V, na przykład K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. Tranzystor KT829A jest głównym elementem zasilania i przepływa przez niego cały prąd, dlatego jest koniecznie zainstalowany na radiatorze. Wybór tranzystora zależy od wymaganego prądu ładowania ustawionego do ładowania akumulatora.
4. Wybierz obudowę ładowarki. Określi kształt, projekt, warunki usuwania ciepła i wygląd pamięci. W tym przypadku wybrano aluminiowy pojemnik aerozolowy. Usuwamy jego górną część.
5. Odcinamy od uniwersalnej płyty montażowej część o szerokości równej wewnętrznej średnicy cylindra. Lepiej jest ciasno, bez nachylenia, wsunąć deskę do cylindra.
6. Uzupełniamy pamięć częściami zgodnie ze schematem. Korek aerozolu jest dobrze zwymiarowany jako pokrętło potencjometru.
7. Naprawiamy tranzystor na grzejniku i instalujemy grzejnik na krawędzi płyty, zgodnie ze zdjęciem.
8. Przylutuj przewody tranzystora do padów płytki.
9. Przylutuj rezystancję, ograniczając maksymalny możliwy prąd ładowania akumulatora. Ponieważ cały prąd ładowania przepływa przez rezystor R5, dla najlepszego chłodzenia rezystora jest on pobierany z powszechnie stosowanych (MLT-1) czterech równolegle połączonych rezystorów 22 omów o mocy 1 W. każdy. Dodatkowo rezystor 5-watowy 1,8 oma jest instalowany szeregowo. Całkowita rezystancja R5 wynosiła około 7 omów (średnia moc 4 waty). Rezystancja i wyposażenie rezystorów zależą od planowanego prądu ładowania i dostępności części od producenta.
10. Zamontuj część kontrolną pamięci na płytce drukowanej. Podłączamy wyprodukowany zasilacz ładowarki i podłączamy ładunek - akumulator. Aby sprawdzić działanie i tryby debugowania, podłącz pamięć do regulowanego zasilacza. Sprawdzamy zakres regulacji prądu ładowania, w razie potrzeby wybieramy wartość rezystorów R2 i R3.
11. Przenieś kontrolną część pamięci do szalika roboczego
i podłącz go do zasilacza.
12. Na płycie, z boku, zainstaluj gniazdo do podłączenia zasilacza ładowarki (zasilacza lub innego zasilacza).
13. Zainstaluj pamięć w obudowie, umieszczając chłodnicę w jej górnej (otwartej) części.
Nawiercić wstępnie serię otworów o średnicy 6 mm w dolnej cylindrycznej części obudowy. Pozycja robocza obudowy ładowarki jest pionowa, dlatego w niej, podobnie jak komin, powstaje naturalna przyczepność. Powietrze podgrzewane przez rezystory i grzejnik unosi się z obudowy do góry, wciągając zimno do dolnych otworów. Taka wentylacja działa skutecznie, ponieważ znaczne ogrzewanie grzejnika przy 2, 3-godzinnej pracy ładowarki praktycznie nie odczuwa nagrzania obudowy.
14. Ładowarka jest montowana z działającym zestawem i testowana pod obciążeniem, w pełni ładując kilkanaście akumulatorów. Pamięć działa stabilnie. Jednocześnie szacowany czas ładowania, a także temperatura akumulatora są okresowo monitorowane w celu wyłączenia ładowarki przy wartościach krytycznych. Użycie „krokodyli” do podłączenia akumulatora umożliwia połączenie z amperomierzem kontroli pamięci (multimetr) w celu regulacji prądu ładowania. Podczas ładowania kolejnych elementów tego samego typu amperomierz nie jest potrzebny.
