NiMH je skraćenica od Nickel Metal Hydride. Pravilno punjenje ključno je za održavanje performansi i dugovječnosti. Morate poznavati ovu tehnologiju kako biste punili NiMH. Obnavljanje NiMH ćelija prilično je kompliciran proces, jer su vršni napon i pad napona manji, te je stoga teže odrediti pokazatelje. Prekomjerno punjenje dovodi do pregrijavanja i oštećenja ćelije, nakon čega se gubi kapacitet, što rezultira gubitkom funkcionalnosti.
Dizajn i princip rada
Baterija je elektrokemijski uređaj u kojem se električna energija pretvara i pohranjuje u kemijskom obliku. Kemijska energija se lako pretvara u električnu energiju. NiMH radi na principu apsorpcije, otpuštanja i transporta vodika unutar dvije elektrode.
NiMH baterije sastoje se od dvije metalne trake koje djeluju kao pozitivna i negativna elektroda, i izolacijskog separatora između njih. Ovaj energetski "sendvič" se namota i stavi u bateriju zajedno s tekućinomelektrolit. Pozitivna elektroda se obično sastoji od nikla, negativna od metalnog hidrida. Otuda naziv "NiMH" ili "nikl metal hidrid".
Prednosti:
- Sadrži manje toksina i ekološki je prihvatljiv i može se reciklirati.
- Učinak memorije veći je od Ni-Cad.
- Puno sigurnije od litijskih baterija.
Nedostaci:
- Duboko pražnjenje skraćuje život i stvara toplinu tijekom brzog punjenja i velikog opterećenja.
- Samopražnjenje je veće u usporedbi s drugim baterijama i mora se uzeti u obzir prije punjenja NiMH.
- Potrebna je visoka razina održavanja. Baterija mora biti potpuno ispražnjena kako bi se spriječilo stvaranje kristala tijekom punjenja.
- Skuplje od Ni-Cad baterije.
Karakteristike punjenja/pražnjenja
Nikel-metal hidridna ćelija ima mnoge karakteristike slične NiCd, kao što je krivulja pražnjenja (s 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:
- Nazivni napon je 1,2V.
- Specifična energija - 60-120 Wh/kg.
- Gustoća energije - 140-300 Wh/kg.
- Specifična snaga - 250-1000 W/kg.
- Učinkovitost punjenja/pražnjenja -90%.
Učinkovitost punjenja baterija od nikla kreće se od 100% do 70% punog kapaciteta. U početku dolazi do blagog povećanja temperature, ali kasnije, kada se razina napunjenosti podigne, učinkovitost pada, stvarajući toplinu, što se mora uzeti u obzir prije punjenja NiMH.
Kada se NiCD baterija isprazni do određenog minimalnog napona i zatim napuni, potrebno je paziti da se smanji učinak kondicioniranja (otprilike svakih 10 ciklusa punjenja/pražnjenja), inače će početi gubiti kapacitet. Za NiMH ovaj zahtjev nije potreban jer je učinak zanemariv.
Međutim, takav proces oporavka je prikladan i za NiMH uređaje, preporuča se razmotriti ga prije punjenja NiMH baterija. Postupak se ponavlja tri do pet puta prije nego što dosegnu puni kapacitet. Proces kondicioniranja punjivih baterija osigurava da će trajati dugi niz godina.
NiMH metode oporavka
Postoji nekoliko metoda punjenja koje se mogu koristiti s NiMH baterijama. Oni, kao i NiCds, zahtijevaju izvor konstantne struje. Brzina je obično naznačena na tijelu stanice. Ne smije prelaziti tehnološke standarde. Granice granica punjenja jasno su regulirane 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 timera. Korištenje vremena zaodređivanje kraja procesa je najlakši način. Često je elektronički mjerač vremena ugrađen u uređaj, iako mnogi uređaji nemaju ovu značajku. Pristup pretpostavlja da se ćelija puni iz poznatog stanja, na primjer kada je potpuno ispražnjena.
- Termička detekcija. Određivanje završetka procesa provodi se praćenjem temperature elementa. Iako će se uređaj zagrijati kada se prepuni, teško je točno izmjeriti porast temperature jer će središte baterije biti mnogo toplije nego izvana.
- Detekcija negativnog delta napona. NiMH detektira 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.
Paralelna opskrba elemenata
Paralelno punjenje baterija otežava kvalitativno određivanje završetka procesa. To je zato što se ne može biti siguran da svaka ćelija ili paket ima isti otpor i stoga će neki povući više struje od drugih. To znači da se za svaki vod 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 kako bi se osiguralo precizno punjenje bez upotrebe termistora. Oveuređaji su slični Delta V, ali imaju posebne metode mjerenja za otkrivanje punog napunjenosti, obično uključuju neku vrstu ciklusa u kojem se napon mjeri u vremenskom intervalu i između impulsa. Za pakete s više elemenata, ako nisu u istom stanju i nisu uravnoteženi u kapacitetu, mogu se puniti jedan po jedan, signalizirajući kraj faze.
Bit će potrebno nekoliko ciklusa da se uravnoteže. Kada baterija dođe do kraja napunjenosti, kisik se počinje stvarati na elektrodama i rekombinirati na katalizatoru. Nova kemijska reakcija stvara toplinu koja se lako može izmjeriti termistorom. Ovo je najsigurniji način otkrivanja završetka procesa tijekom brzog vraćanja.
Jeftin način regeneracije
Punjenje preko noći najjeftiniji je način punjenja NiMH baterije na C/10, što je ispod 10% nazivnog kapaciteta po satu. To se mora uzeti u obzir za pravilno punjenje NiMH. Dakle, baterija od 100 mAh punit će se na 10 mA 15 sati. Ova metoda ne zahtijeva senzor na kraju procesa i osigurava potpuno punjenje. Moderne ćelije imaju katalizator za recikliranje kisika koji sprječava oštećenje baterije kada je izložena električnoj struji.
Ova metoda se ne može koristiti ako je brzina punjenja veća od C/10. Minimalni napon potreban za potpunu reakciju ovisi o temperaturi (najmanje 1,41 V po ćeliji na 20 stupnjeva), što se mora uzeti u obzir kako bi se pravilno napunio NiMH. Dulji oporavak ne uzrokuje ventilaciju. Lagano zagrijava bateriju. Kako bi se očuvao radni vijek, preporuča se korištenje timera s rasponom od 13 do 15 sati. Ni-6-200 punjač ima mikroprocesor koji izvještava o stanju napunjenosti putem LED-a i također obavlja funkciju sinkronizacije.
Proces brzog punjenja
Upotrebom mjerača vremena možete puniti C/3.33 5 sati. Ovo je pomalo rizično jer se baterija najprije mora potpuno isprazniti. Jedan od načina da se to ne dogodi je da automatski ispraznite bateriju punjačem, koji zatim pokreće proces oporavka na 5 sati. Ova metoda ima prednost jer eliminira svaku mogućnost stvaranja negativne memorije baterije.
Trenutno ne proizvode svi proizvođači takve punjače, ali mikroprocesorska ploča se koristi, na primjer, u C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller punjaču i može se lako modificirati za izvođenje pražnjenja. Za rasipanje energije djelomično napunjene baterije u razumnom vremenskom razdoblju bit će potreban disipator snage.
Ako se koristi temperaturni monitor, NiMH baterije se mogu puniti do 1C, drugim riječima, kapacitetom od 100% amper-sat tijekom 1,5 sata. PowerStream kontroler punjenja baterije to čini zajedno s kontrolnom pločom koja je sposobna mjeriti napon i struju za složenije algoritme. Kada temperatura poraste, proces se mora zaustaviti, i kadaVrijednost dT/dt treba postaviti na 1-2 stupnja u minuti.
Postoje novi algoritmi koji koriste mikroprocesorsku kontrolu kada koriste -dV signal za određivanje kraja punjenja. U praksi rade vrlo dobro, zbog čega moderni uređaji koriste ovu tehnologiju koja uključuje procese uključivanja i isključivanja za mjerenje napona.
Specifikacije adaptera
Važno pitanje je trajanje baterije ili ukupni životni trošak sustava. U ovom slučaju, proizvođači nude uređaje s mikroprocesorskom kontrolom.
Algoritam za savršen punjač:
- Meki početak. Ako je temperatura iznad 40 stupnjeva 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 s brzim punjenjem.
- Brzo punjenje. Na 1 stupanj dok temperatura ne dosegne 45 stupnjeva ili dT označava 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, bit će zaustavljeno.
Teoretski, punjenje je brzina punjenja koja je dovoljno brza da baterija bude potpuno napunjena, ali dovoljno sporo da se izbjegne prekomjerno punjenje. Određivanje optimalne brzine punjenja za određenu baterijumalo je teško opisati, ali općenito je prihvaćeno da se radi o desetak posto kapaciteta baterije, npr. za Sanyo 2500 mAh AA NiMH optimalna brzina punjenja je 250 mA ili niža. Mora se uzeti u obzir kako bi se NiMH baterije pravilno punile.
Proces oštećenja baterije
Najčešći uzrok preranog kvara baterije je prekomjerno punjenje. Vrste punjača koje ga najčešće uzrokuju su takozvani “brzi punjači” na 5 ili 8 sati. Problem s ovim instrumentima je u tome što oni zapravo nemaju mehanizam kontrole procesa.
Većina njih ima jednostavnu funkcionalnost. Pune se punom brzinom tijekom određenog vremenskog razdoblja (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 djelomično napunjene baterije umetnu u uređaj, on to ne može osjetiti, pa u potpunosti puni baterije za koje je dizajniran. Dakle, kapacitet baterije pada.
- Još jedna uobičajena situacija je prekid ciklusa punjenja u tijeku. Međutim, nakon toga slijedi ponovno povezivanje. Nažalost, to uzrokuje ponovno pokretanje potpunog ciklusa punjenja, čak i ako je prethodni ciklus gotovo dovršen.
Najlakši načinKako biste izbjegli ove scenarije, koristite inteligentni punjač koji upravlja mikroprocesorom. Može otkriti kada je baterija potpuno napunjena, a zatim - ovisno o njezinu 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 smije prelaziti 20 sati.
Uobičajeno, proizvođač jamči 2000 ciklusa punjenja/pražnjenja iz standardne NiMH baterije, iako to može varirati ovisno o uvjetima korištenja.
Radni algoritam:
- Punjenje NiMH iMax B6. Potrebno je spojiti kabel za napajanje u utičnicu na lijevoj strani uređaja, vodeći računa o obliku na kraju kabela kako bi se osiguralo ispravno spajanje. Ubacujemo ga do kraja i prestajemo pritiskati kada se na zaslonu pojavi zvučni signal i poruka dobrodošlice.
- Upotrijebite srebrnu tipku na krajnjoj lijevoj strani za pomicanje kroz prvi izbornik i odabir vrste baterije koju želite puniti. Pritiskom na krajnju lijevu tipku potvrdit ćete odabir. Gumb s desne strane će se pomicati kroz opcije: punjenje, pražnjenje, stanje, brzo punjenje, pohrana iostali.
- Dvije središnje kontrolne tipke pomoći će vam da odaberete željeni broj. Pritiskom na krajnju desnu tipku za ulazak možete ići na postavku napona ponovnim pomicanjem s dva središnja gumba i pritiskom na enter.
- Koristite više kablova za povezivanje baterije. Prvi set izgleda kao laboratorijska žičana oprema. Često dolazi u paketu s krokodilskim kopčama. Utičnice za spajanje nalaze se na desnoj strani uređaja blizu dna. Dovoljno ih je lako uočiti. Ovako možete puniti NiMH s iMax B6.
- Zatim trebate spojiti besplatni kabel baterije na kraj crvenih i crnih stezaljki, stvarajući zatvorenu petlju. To može biti malo rizično, pogotovo ako korisnik prvi put napravi pogrešne postavke. Pritisnite i držite tipku enter tri sekunde. Zaslon 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 zaslone na zaslonu pomoću dva središnja gumba koji pružaju informacije o procesu punjenja u različitim načinima.
Savjeti za optimizaciju performansi baterije
Najstandardniji savjet je potpuno isprazniti baterije i zatim ih ponovno napuniti. Iako se radi o liječenju "memorijskog efekta", kod nikal-kadmij baterija se mora paziti jer ih je lako oštetiti zbog prekomjernog pražnjenja, što dovodi do "obrnuća polova" i nepovratnih procesa. U nekim slučajevima izrađuje se baterijska elektronikana način koji sprječava negativne procese gašenjem prije nego što se dogode, ali jednostavniji uređaji poput svjetiljki to ne čine.
Obavezno:
- Budite spremni zamijeniti ih. Nikl-metal hidridne baterije ne traju vječno. Nakon završetka resursa, prestat će raditi.
- Kupite pametni punjač koji elektronički kontrolira proces i sprječava prekomjerno punjenje. Ne samo da je ovo bolje za baterije, već i troši manje energije.
- Uklonite bateriju kada je punjenje završeno. Nepotrebno vrijeme na uređaju znači da se za njegovo punjenje koristi više mlazne energije, čime se povećava trošenje i troši se više snage.
- Nemojte potpuno isprazniti baterije kako biste im produžili vijek trajanja. Unatoč svim suprotnim savjetima, potpuni pražnjenje zapravo će skratiti njihov život.
- Skladištite NiMH baterije na sobnoj temperaturi na suhom mjestu.
- Višak topline može oštetiti baterije i uzrokovati njihovo brzo pražnjenje.
- Razmislite o korištenju modela niske baterije.
Dakle, možete povući crtu. Doista, NiMH baterije proizvođač je više pripremio za današnje okruženje, a pravilno punjenje baterija pomoću pametnog uređaja osigurat će njihovu učinkovitost i dugovječnost.
