NiMH ir niķeļa metāla hidrīds. Pareiza uzlāde ir galvenais, lai saglabātu veiktspēju un ilgmūžību. Lai uzlādētu NiMH, jums ir jāzina šī tehnoloģija. NiMH šūnu atgūšana ir diezgan sarežģīts process, jo sprieguma maksimums un tam sekojošais kritums ir mazāks, līdz ar to indikatorus ir grūtāk noteikt. Pārlādēšana izraisa pārkaršanu un kameras bojājumus, pēc tam tiek zaudēta jauda, kā rezultātā tiek zaudēta funkcionalitāte.
Dizains un darbības princips
Akumulators ir elektroķīmiska ierīce, kurā elektriskā enerģija tiek pārveidota un uzglabāta ķīmiskā veidā. Ķīmiskā enerģija tiek viegli pārveidota par elektroenerģiju. NiMH darbojas pēc principa, ka absorbē, atbrīvo un transportē ūdeņradi divos elektrodos.
NiMH akumulatori sastāv no divām metāla sloksnēm, kas darbojas kā pozitīvie un negatīvie elektrodi, un starp tām ir izolācijas folijas separators. Šī enerģijas "sviestmaize" tiek uztīta un ievietota akumulatorā kopā ar šķidrumuelektrolīts. Pozitīvais elektrods parasti sastāv no niķeļa, bet negatīvais - no metāla hidrīda. Līdz ar to nosaukums "NiMH" vai "niķeļa metāla hidrīds".
Priekšrocības:
- Satur mazāk toksīnu un ir videi draudzīgs un pārstrādājams.
- Atmiņas efekts ir lielāks nekā Ni-Cad.
- Daudz drošāks par litija akumulatoriem.
Trūkumi:
- Dziļa izlāde saīsina kalpošanas laiku un rada siltumu ātras uzlādes un lielas slodzes laikā.
- Pašizlāde ir lielāka salīdzinājumā ar citiem akumulatoriem, un tā ir jāņem vērā pirms NiMH uzlādes.
- Nepieciešama augsta līmeņa apkope. Akumulatoram jābūt pilnībā izlādētam, lai uzlādes laikā neveidotos kristāli.
- Dārgāks nekā Ni-Cad akumulators.
Uzlādes/izlādes raksturojums
Niķeļa-metāla hidrīda elementam ir daudzas NiCd līdzīgas īpašības, piemēram, izlādes līkne (ar papildu uzlādi), ko akumulators var pieņemt. Tas nepanes pārlādēšanu, kas izraisa jaudas samazināšanos, kas ir liela problēma lādētāju izstrādātājiem.
Pašreizējās specifikācijas, kas nepieciešamas, lai pareizi uzlādētu NiMH akumulatoru:
- Nominālais spriegums ir 1,2 V.
- Īpatnējā enerģija - 60-120 Wh/kg.
- Enerģijas blīvums - 140-300 Wh/kg.
- Īpatnējā jauda - 250–1000 W/kg.
- Uzlādes/izlādes efektivitāte -90%.
Niķeļa akumulatoru uzlādes efektivitāte svārstās no 100% līdz 70% no pilnas jaudas. Sākotnēji ir neliela temperatūras paaugstināšanās, bet vēlāk, kad uzlādes līmenis paaugstinās, efektivitāte pazeminās, radot siltumu, kas jāņem vērā pirms NiMH uzlādes.
Kad NiCD akumulators tiek izlādēts līdz noteiktam minimālajam spriegumam un pēc tam uzlādēts, ir jārūpējas, lai samazinātu kondicionēšanas efektu (apmēram ik pēc 10 uzlādes/izlādes cikliem), pretējā gadījumā tas sāks zaudēt ietilpību. Attiecībā uz NiMH šī prasība nav nepieciešama, jo efekts ir niecīgs.
Tomēr šāds atkopšanas process ir ērts arī NiMH ierīcēm, ieteicams to apsvērt pirms NiMH akumulatoru uzlādes. Procesu atkārto trīs līdz piecas reizes, pirms tie sasniedz pilnu jaudu. Atkārtoti uzlādējamo bateriju kondicionēšanas process nodrošina, ka tās kalpos daudzus gadus.
NiMH atkopšanas metodes
Ir vairākas uzlādes metodes, ko var izmantot ar NiMH akumulatoriem. Tiem, tāpat kā NiCd, ir nepieciešams pastāvīgs strāvas avots. Ātrums parasti ir norādīts uz šūnas korpusa. Tam nevajadzētu pārsniegt tehnoloģiskos standartus. Uzlādes robežu robežas skaidri nosaka ražotāji. Pirms bateriju izmantošanas jums skaidri jāzina, ar kādu strāvu uzlādēt NiMH akumulatorus. Lai novērstu neveiksmi, tiek izmantotas vairākas metodes:
- Uzlāde ar taimeri. Laika izlietojums priekšprocesa beigu noteikšana ir vienkāršākais veids. Bieži vien ierīcē ir iebūvēts elektroniskais taimeris, lai gan daudzām ierīcēm šīs funkcijas nav. Šī pieeja pieņem, ka šūna ir uzlādēta no zināma stāvokļa, piemēram, kad tā ir pilnībā izlādēta.
- Siltuma noteikšana. Procesa beigu noteikšana tiek veikta, kontrolējot elementa temperatūru. Lai gan ierīce kļūs siltāka, kad pārlādēta, ir grūti precīzi noteikt temperatūras paaugstināšanos, jo akumulatora vidusdaļa būs daudz karstāka nekā ārpuse.
- Negatīvā delta sprieguma noteikšana. NiMH nosaka sprieguma kritumu (5 mV). Pirms NiMH akumulatoru uzlādes tiek ieviesta trokšņu filtrēšana, lai droši fiksētu šādu kritumu, lai nodrošinātu, ka "parazītiskais" sensors un citi trokšņi nenoved pie uzlādes beigām.
Elementu paralēla piegāde
Akumulatoru paralēlā uzlāde apgrūtina procesa beigu kvalitatīvu noteikšanu. Tas ir tāpēc, ka nevar būt pārliecināts, ka katrai šūnai vai paketei ir vienāda pretestība, un tāpēc daži patērēs vairāk strāvas nekā citi. Tas nozīmē, ka katrai paralēlās vienības līnijai ir jāizmanto atsevišķa uzlādes ķēde. Jānosaka, cik lielu strāvu uzlādēt NiMH, balansējot, piemēram, izmantojot rezistorus ar tādu vērtību, lai tie dominētu pār vadības parametriem.
Ir izstrādāti mūsdienīgi algoritmi, lai nodrošinātu precīzu uzlādi, neizmantojot termistoru. Šīsierīces ir līdzīgas Delta V, taču tām ir īpašas mērījumu metodes pilnas uzlādes noteikšanai, parasti ietverot sava veida ciklu, kurā spriegums tiek mērīts laika intervālā un starp impulsiem. Ja vairāku elementu paketes nav vienā stāvoklī un nav līdzsvarotas pēc ietilpības, tās var piepildīties pa vienai, norādot posma beigas.
Lai tos līdzsvarotu, būs nepieciešami vairāki cikli. Kad akumulators sasniedz uzlādes beigas, skābeklis sāk veidoties pie elektrodiem un rekombinēties pie katalizatora. Jaunā ķīmiskā reakcija rada siltumu, ko var viegli izmērīt ar termistoru. Tas ir drošākais veids, kā ātrās atjaunošanas laikā noteikt procesa beigas.
Lēts veids, kā atjaunoties
Uzlāde naktī ir lētākais veids, kā uzlādēt NiMH akumulatoru ar C/10, kas ir mazāks par 10% no nominālās jaudas stundā. Tas ir jāņem vērā, lai pareizi uzlādētu NiMH. Tātad 100 mAh akumulators tiks uzlādēts ar 10 mA 15 stundas. Šai metodei nav nepieciešams procesa beigu sensors, un tā nodrošina pilnu uzlādi. Mūsdienu šūnām ir skābekļa pārstrādes katalizators, kas novērš akumulatora bojājumus, ja tas tiek pakļauts elektriskās strāvas iedarbībai.
Šo metodi nevar izmantot, ja uzlādes ātrums pārsniedz C/10. Minimālais spriegums, kas nepieciešams pilnīgai reakcijai, ir atkarīgs no temperatūras (vismaz 1,41 V uz vienu elementu pie 20 grādiem), kas jāņem vērā, lai pareizi uzlādētu NiMH. Ilgstoša atveseļošanās neizraisa ventilāciju. Tas nedaudz uzsilda akumulatoru. Lai saglabātu kalpošanas laiku, ieteicams izmantot taimeri ar diapazonu no 13 līdz 15 stundām. Lādētājam Ni-6-200 ir mikroprocesors, kas ziņo par uzlādes stāvokli, izmantojot LED, un veic arī sinhronizācijas funkciju.
Ātrs uzlādes process
Izmantojot taimeri, varat uzlādēt C/3.33 5 stundas. Tas ir nedaudz riskanti, jo vispirms akumulators ir pilnībā jāizlādē. Viens veids, kā pārliecināties, ka tas nenotiek, ir automātiski izlādēt akumulatoru ar lādētāju, kas pēc tam sāk atkopšanas procesu 5 stundu garumā. Šīs metodes priekšrocība ir tā, ka tiek novērsta iespēja izveidot negatīvu akumulatora atmiņu.
Šobrīd ne visi ražotāji ražo šādus lādētājus, bet mikroprocesora plate tiek izmantota, piemēram, C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller lādētājā un to var viegli pārveidot, lai veiktu izlādi. Lai saprātīgā laika periodā izkliedētu daļēji uzlādēta akumulatora enerģiju, būs nepieciešams jaudas izkliedētājs.
Ja tiek izmantots temperatūras monitors, NiMH akumulatorus var uzlādēt līdz 1C, citiem vārdiem sakot, 100% ampērstundas jaudu 1,5 stundas. PowerStream akumulatora uzlādes kontrolieris to dara kopā ar vadības paneli, kas spēj izmērīt spriegumu un strāvu sarežģītākiem algoritmiem. Kad temperatūra paaugstinās, process ir jāpārtrauc un kaddT/dt vērtībai jābūt iestatītai uz 1–2 grādi minūtē.
Ir jauni algoritmi, kas izmanto mikroprocesora vadību, izmantojot -dV signālu, lai noteiktu uzlādes beigas. Praksē tie darbojas ļoti labi, tāpēc mūsdienu ierīcēs tiek izmantota šī tehnoloģija, kas ietver ieslēgšanas un izslēgšanas procesus sprieguma mērīšanai.
Adaptera specifikācijas
Svarīga problēma ir akumulatora darbības laiks vai sistēmas kopējās kalpošanas laika izmaksas. Šajā gadījumā ražotāji piedāvā ierīces ar mikroprocesora vadību.
Algoritms ideālam lādētājam:
- Maigs starts. Ja temperatūra ir virs 40 grādiem vai zem nulles, sāciet ar uzlādi C/10.
- Opcija. Ja izlādētā akumulatora spriegums ir lielāks par 1,0 V uz elementu, izlādējiet akumulatoru līdz 1,0 V uz elementu un pēc tam pārejiet uz ātro uzlādi.
- Ātra uzlāde. Pie 1 grāda, līdz temperatūra sasniedz 45 grādus vai dT norāda pilnu uzlādi.
- Kad ātrā uzlāde ir pabeigta, uzlādējiet ar C/10 4 stundas, lai nodrošinātu pilnu uzlādi.
- Ja uzlādēta NiMH akumulatora spriegums palielinās līdz 1,78 V/elementā, pārtrauciet darbību.
- Ja ātrās uzlādes laiks bez pārtraukuma pārsniedz 1,5 stundas, tā tiks apturēta.
Teorētiski uzlāde ir uzlādes ātrums, kas ir pietiekami ātrs, lai akumulators būtu pilnībā uzlādēts, taču pietiekami lēns, lai izvairītos no pārmērīgas uzlādes. Optimālā uzlādes ātruma noteikšana konkrētam akumulatoramnedaudz grūti aprakstīt, taču ir vispāratzīts, ka tie ir aptuveni desmit procenti no akumulatora jaudas, piemēram, Sanyo 2500 mAh AA NiMH optimālais uzlādes ātrums ir 250 mA vai mazāks. Tas ir jāņem vērā, lai pareizi uzlādētu NiMH akumulatorus.
Akumulatora bojājumu procesi
Visbiežākais priekšlaicīgas akumulatora atteices cēlonis ir pārmērīga uzlāde. Lādētāju veidi, kas to visbiežāk izraisa, ir tā sauktie "ātrie lādētāji" uz 5 vai 8 stundām. Šo instrumentu problēma ir tāda, ka tiem nav īsti procesa kontroles mehānisma.
Lielākajai daļai no tām ir vienkārša funkcionalitāte. Tie uzlādē pilnu ātrumu noteiktu laiku (parasti piecas vai astoņas stundas) un pēc tam izslēdzas vai pārslēdzas uz mazāku "manuālo" ātrumu. Ja tos izmanto pareizi, tad viss ir kārtībā. Ja tie tiek lietoti nepareizi, akumulatora darbības laiks tiks saīsināts vairākos veidos:
- Kad ierīcē ir ievietotas pilnībā vai daļēji uzlādētas baterijas, tā to nevar uztvert, tāpēc tā pilnībā uzlādē akumulatorus, kuriem tā ir paredzēta. Tātad akumulatora jauda samazinās.
- Cita izplatīta situācija ir notiekošā uzlādes cikla pārtraukšana. Tomēr tam seko savienojuma atjaunošana. Diemžēl tas izraisa pilna uzlādes cikla restartēšanu, pat ja iepriekšējais cikls ir gandrīz pabeigts.
Vienkāršākais veidsLai izvairītos no šiem scenārijiem, izmantojiet viedo mikroprocesora vadītu lādētāju. Tas var noteikt, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts, un pēc tam - atkarībā no tā konstrukcijas - pilnībā izslēgties vai pārslēgties uz plūstošās uzlādes režīmu.
iMax B6 viedierīces
Lai uzlādētu NiMH iMax, jums būs nepieciešams īpašs lādētājs, jo nepareizas metodes izmantošana var padarīt akumulatoru nederīgu. Daudzi lietotāji uzskata, ka iMax B6 ir labākā izvēle NiMH uzlādei. Tā atbalsta procesu līdz pat 15 elementu akumulatoriem, kā arī daudzus iestatījumus un konfigurācijas dažādu veidu akumulatoriem. Ieteicamais uzlādes laiks nedrīkst pārsniegt 20 stundas.
Parasti ražotājs garantē 2000 uzlādes/izlādes ciklus no standarta NiMH akumulatora, lai gan tas var atšķirties atkarībā no lietošanas apstākļiem.
Darba algoritms:
- NiMH iMax B6 uzlāde. Strāvas vads ir jāpievieno kontaktligzdai ierīces kreisajā pusē, ņemot vērā formu kabeļa galā, lai nodrošinātu pareizu savienojuma izveidi. Mēs to ievietojam līdz galam un pārtraucam nospiest, kad displeja ekrānā parādās skaņas signāls un sveiciena ziņojums.
- Izmantojiet sudraba pogu kreisajā malā, lai ritinātu pirmo izvēlni un atlasītu uzlādējamā akumulatora veidu. Nospiežot galējo kreiso pogu, atlase tiks apstiprināta. Labajā pusē esošā poga ritinās starp iespējām: uzlāde, izlāde, līdzsvars, ātra uzlāde, uzglabāšana unciti.
- Divas centrālās vadības pogas palīdzēs izvēlēties vajadzīgo numuru. Nospiežot tālāko labo pogu, lai ievadītu, varat pāriet uz sprieguma iestatījumu, vēlreiz ritinot ar divām centrālajām pogām un nospiežot enter.
- Izmantojiet vairākus kabeļus, lai pievienotu akumulatoru. Pirmais komplekts izskatās pēc laboratorijas stiepļu aprīkojuma. Tas bieži tiek komplektēts ar krokodila klipšiem. Savienojuma ligzdas atrodas ierīces labajā pusē netālu no apakšas. Tos ir pietiekami viegli pamanīt. Šādi varat uzlādēt NiMH ar iMax B6.
- Tad jums ir jāpievieno brīvais akumulatora kabelis sarkano un melno skavu galam, izveidojot slēgtu cilpu. Tas var būt nedaudz riskanti, it īpaši, ja lietotājs pirmo reizi veic nepareizus iestatījumus. Nospiediet un trīs sekundes turiet ievadīšanas pogu. Pēc tam ekrānam jāinformē, ka tiek pārbaudīts akumulators, un pēc tam lietotājam tiks lūgts apstiprināt režīma iestatījumu.
- Kamēr notiek akumulatora uzlāde, varat ritināt dažādos displeja ekrānos, izmantojot divas centrālās pogas, kas sniedz informāciju par uzlādes procesu dažādos režīmos.
Padomi akumulatora veiktspējas optimizēšanai
Visstandartākais padoms ir pilnībā iztukšot baterijas un pēc tam tās uzlādēt. Lai gan šī ir "atmiņas efekta" ārstēšana, niķeļa-kadmija akumulatoriem jābūt uzmanīgiem, jo tos ir viegli sabojāt pārmērīgas izlādes dēļ, kas noved pie "pola apvērsuma" un neatgriezeniskiem procesiem. Dažos gadījumos tiek izgatavota akumulatora elektronikatādā veidā, kas novērš negatīvus procesus, izslēdzot tos pirms tie notiek, bet vienkāršākām ierīcēm, piemēram, lukturīšiem, to nedara.
Nepieciešams:
- Esiet gatavs tos nomainīt. Niķeļa-metāla hidrīda akumulatori nekalpo mūžīgi. Pēc resursa beigām tie pārtrauks darboties.
- Iegādājieties viedo lādētāju, kas elektroniski kontrolē procesu un novērš pārlādēšanu. Tas ir ne tikai labāks akumulatoriem, bet arī patērē mazāk enerģijas.
- Kad uzlāde ir pabeigta, izņemiet akumulatoru. Lieki pavadītais laiks ierīcē nozīmē, ka tās uzlādēšanai tiek izmantots vairāk strūklas enerģijas, tādējādi palielinot nolietojumu un patērējot vairāk enerģijas.
- Neiztukšojiet baterijas pilnībā, lai paildzinātu to kalpošanas laiku. Neskatoties uz visiem pretējiem ieteikumiem, pilnīga izlāde faktiski saīsinās viņu dzīvi.
- Uzglabājiet NiMH akumulatorus istabas temperatūrā sausā vietā.
- Pārmērīgs karstums var sabojāt akumulatorus un izraisīt to ātru iztukšošanu.
- Apsveriet iespēju izmantot modeli ar zemu akumulatora uzlādes līmeni.
Tādējādi varat novilkt līniju. Patiešām, NiMH akumulatorus ražotājs ir vairāk sagatavojis mūsdienu videi, un pareizi uzlādējot akumulatorus, izmantojot viedierīci, tiks nodrošināta to veiktspēja un ilgmūžība.
