Nedávno jsem obdržel sadu dobíjecích nikl-metal hydridových (NiMH) baterií pro šroubovák Bosch 14.4V, 2.6Ah. Baterie měly ve skutečnosti malou kapacitu, i když byly provozovány při zatížení jen krátkou dobu a měly malý počet cyklů vybití (práce) - nabíjení. Z tohoto důvodu jsem se rozhodl rozebrat baterie, provést jejich měření po jednotlivých prvcích k určení charakteristik a možné obnovy, použít „přežívající“ prvky v jiných domácí vyžadující velký proudový výstup v krátkém čase. Tato práce je popsána ve fázích v poznámce „Automatické vybíjení baterie».
Po demontáži baterie
Byl proveden předběžný výboj prvků na specifikovaném zařízení s kontrolou minimálního zbytkového napětí 0,9 ... 1,0 V, aby se vyloučil hluboký výboj. Poté bylo k jejich úplnému nabití potřeba jednoduchá a spolehlivá nabíječka.
Požadavky na nabíječku
Výrobci baterií NiMH doporučují provádět nabíjení s aktuální hodnotou v rozmezí 0,75 - 1,0 ° C. Za těchto podmínek je účinnost nabíjení po většinu cyklu co nejvyšší. Na konci procesu nabíjení však účinnost prudce klesá a energie přechází do výroby tepla. Uvnitř prvku prudce stoupá teplota a tlak. Baterie mají nouzový ventil, který se může otevřít při zvýšení tlaku. V takovém případě budou nenávratně ztraceny vlastnosti baterie. Ano, a samotná teplota má negativní vliv na strukturu elektrod baterie.
Z tohoto důvodu je u niklmetalhydridových baterií velmi důležité sledovat režimy a stav baterie při nabíjení, v okamžiku ukončení procesu nabíjení, aby se zabránilo přebíjení nebo zničení baterie.
Jak je uvedeno, na konci procesu nabíjení baterií NiMH se jeho teplota začíná zvyšovat. Toto je hlavní parametr pro vypnutí nabíjení. Obvykle se jako kritérium pro ukončení nabíjení považuje zvýšení teploty o více než 1 stupeň za minutu. Ale při nízkých proudech nabíjení (méně než 0,5 ° C), když teplota stoupá dostatečně pomalu, je obtížné detekovat. K tomu lze použít absolutní teplotu. Tato hodnota je stanovena na 45-50 ° C. V tomto případě musí být náboj přerušen a po ochlazení prvku (pokud je to nutné) obnoven.
Je také nutné stanovit časový limit nabíjení. Lze ji vypočítat na základě kapacity baterie, množství nabíjecího proudu a účinnosti procesu plus 5–10 procent. V takovém případě se při normální provozní teplotě nabíječka vypne v nastavený čas.
Při hlubokém vybití baterie NiMH (méně než 0,8 V) je nabíjecí proud předběžně nastaven na 0,1 ... 0,3 ° C. Tato fáze je časově omezená a trvá asi 30 minut. Pokud během této doby baterie neobnoví napětí 0,9 ... 1,0 V, pak je buňka nekompromisní. V kladném případě se pak provádí náboj se zvýšeným proudem v rozsahu 0,5 - 1,0 ° C.
A přesto, o ultrarychlém nabíjení baterie. Je známo, že při nabíjení až 70% své kapacity má nikl-metal hydridová baterie nabíjecí účinnost téměř 100 procent. Proto je v této fázi možné zvýšit proud a urychlit tak jeho průchod. Proudy jsou v takových případech omezeny na 10 ° C. Vysoký proud může snadno vést k přehřátí baterie a zničení struktury jejích elektrod. Proto se použití ultrarychlého nabíjení doporučuje pouze při neustálém sledování procesu nabíjení.
Výrobní proces nabíječky pro NiMH baterie zkontrolováno níže.
1. Stanovení základních údajů.
- Nabíjení článku konstantní hodnotou proudu 0,5 ... 1,0 ° C na jmenovitou kapacitu.
- Výstupní proud (nastavitelný) - 20 ... 400 (800) ma.
- Stabilizace výstupního proudu.
- Výstupní napětí 1,3 ... 1,8 V.
- vstupní napětí - 9 ... 12 V.
- Vstupní proud - 400 (1000) ma.
2. Jako zdroj energie pro paměť vybereme mobilní adaptér 220/9 voltů, 400 ma. Je možné nahradit výkonnější (například 220 / 1,6 ... 12 V, 1 000 ma). Změny v designu paměti nebudou vyžadovány.
3. Zvažte obvod nabíječky
Konstrukční varianta nabíječky baterií je stabilizační a proud omezující jednotka a je vyrobena na jednom prvku operačního zesilovače (OA) a výkonného složeného n-p-n tranzistoru KT829A. Nabíječka umožňuje nastavení nabíjecího proudu. Ke stabilizaci nastaveného proudu dochází zvýšením nebo snížením výstupního napětí.
V místě spojení rezistoru R1 a zenerovy diody VD1 je generováno stabilní referenční napětí. Změnou hodnoty napětí odebírané z potenciometru R2 rezistoru děliče na neinvertujícím vstupu operačního zesilovače (pin 3) změníme hodnotu výstupního napětí (pin 6), a tedy i proud prostřednictvím VT1. Odpor R5 omezuje proud v obvodu dobíjecí baterie. Změna úbytku napětí na R5, když se nabíjecí proud odchyluje od zpětné vazby (OOS) k invertujícímu vstupu op-amp (pin 2), opravuje a stabilizuje výstupní proud nabíječky. Instalovaný proud R2 bude stabilní až do konce nabíjení tohoto a následných baterií stejného typu.
Tento obvod stabilizátoru proudu je velmi univerzální a lze jej použít k omezení proudu v různých provedeních. Okruh je snadno opakovatelný, sestává z jednoduchých a cenově dostupných rádiových součástí a při správné instalaci okamžitě začnou fungovat.
Charakteristikou tohoto obvodu je schopnost používat dostupné operační zesilovače s napájecím napětím 12 V, například K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. Tranzistor KT829A je hlavním výkonovým prvkem a prochází ním veškerý proud, proto je nutně nainstalován na chladiči. Výběr tranzistoru je určen požadovaným nabíjecím proudem nastaveným pro nabíjení baterie.
4. Vyberte kryt nabíječky. Určuje tvar, design, podmínky odvádění tepla a vzhled paměti. V tomto případě byla vybrána hliníková aerosolová nádobka. Odstraňujeme jeho horní část.
5. Odřízli jsme od univerzální montážní desky část se stejnou šířkou jako vnitřní průměr válce. Je lepší utáhnout vstup desky do válce bez rozteče.
6. Paměť doplňujeme částmi podle schématu. Aerosolový uzávěr je dobře dimenzován jako potenciometrový knoflík.
7. Připevníme tranzistor na radiátor a instalujeme radiátor na okraj desky, podle fotografie.
8. Pájet tranzistor vede k polštářkům desky.
9. Připojte odpor a omezte maximální možný proud nabití baterie. Protože celý nabíjecí proud prochází rezistorem R5, je pro nejlepší chlazení rezistoru odebírán z široce používaných (MLT-1) čtyř paralelně zapojených rezistorů o 22 ohmech s výkonem vždy 1 W. Navíc je v sérii instalován 5 wattový rezistor 1,8 ohmu. Celkový odpor R5 byl asi 7 ohmů (průměrný výkon 4 watty). Odpor a vybavení rezistorů závisí na plánovaném nabíjecím proudu a dostupnosti dílů od výrobce.
10. Namontujte řídicí část paměti na desku plošných spojů. Připojíme vyrobenou napájecí jednotku nabíječky a připojíme zátěž - dobíjecí baterii. Chcete-li zkontrolovat provozní režim a režim ladění, připojte paměť k nastavitelnému zdroji napájení. Zkontrolujeme rozsah nastavení nabíjecího proudu, v případě potřeby vybereme hodnotu odporů R2 a R3.
11. Přeneste řídicí část paměti do pracovního šátku
a připojte jej k napájecí jednotce.
12. Na desce na boku nainstalujte zásuvku pro připojení napájecího zdroje nabíječky (adaptér nebo jiný napájecí zdroj).
13. Nainstalujte paměť do pouzdra a umístěte chladič do jeho horní (otevřené) části.
Předvrtejte řadu otvorů o průměru 6 mm ve spodní válcové části krytu. Pracovní poloha krytu nabíječky je svislá, proto se v ní, podobně jako u komínu, vytváří přirozená trakce. Vzduch zahřátý rezistory a radiátor stoupá ze skříně směrem nahoru a vtahuje chlad do dolních otvorů. Taková ventilace funguje efektivně, protože při zahřívání skříně prakticky nepocítíte významné zahřívání chladiče při 2, 3-hodinovém provozu nabíječky.
14. Nabíječka je vybavena pracovní sadou a testována při zatížení a plně nabíjí tucet baterií. Paměť funguje stabilně. Současně se pravidelně monitoruje odhadovaná doba nabíjení i teplota baterie, aby se nabíječka vypnula na kritických hodnotách. Použití „krokodýlů“ k připojení baterie vám umožní připojit se k ampérmetru paměti (multimetr) pro nastavení nabíjecího proudu. Při nabíjení následujících prvků stejného typu není třeba ampérmetr.
