Przy jakim napięciu akumulator NiMH jest pusty?

37

Mam pakiet akumulatorów NiMH. Jest to dziesięć ogniw o napięciu 1,2 V, 4000 mAh każda, połączonych szeregowo. Tak napięcie znamionowe wynosi 12 V. Po naładowaniu, tj. Gdy urządzenie ładujące powie, że jest skończone, mierzę 14,3 V.

Kiedy rozładuję się, przy jakim napięciu mam uznać akumulator za „pusty”? Czy to najniższe napięcie, do którego mogę je rozładować bez uszkodzenia? Jakie to napięcie?

Do B.
źródło

Odpowiedzi:

26

Ogniwa NiMH zaczynają się przy około 1,5 V dokładnie przy pełnym naładowaniu, spadają do około 1,2 V przez większość swojego okresu rozładowania i są prawie puste przy 900 mV. Zatrzymanie się tam jest zwykle bezpieczne. 800 mV to miejsce, w którym zdecydowanie chcesz się zatrzymać, aby uniknąć uszkodzeń. W tym momencie pozostaje tak mało energii, że i tak dalsze opróżnianie komórki nie przynosi żadnych korzyści.

Możesz więc pomyśleć, że twój pakiet 10 ogniw może zatem zostać rozładowany do 9 lub 8 V, ale niestety nie. Zawsze występuje pewna nierównowaga między komórkami. Jeśli możesz zmierzyć pojedyncze komórki, możesz przejść, aż najniższa komórka osiągnie 800 mV, ale natychmiast przestań. Najpierw dotrze tam komórka o najmniejszej pojemności. Kiedy to nastąpi, jego wewnętrzny opór rośnie, a dalszy prąd powoduje gwałtowny spadek napięcia, powodując trwałe uszkodzenie.

10 ogniw NiMH naprawdę nie powinno się łączyć szeregowo bez możliwości przynajmniej pomiaru poszczególnych ogniw. Jeśli zaprojektowałeś zestaw baterii, musisz to naprawić. Jeśli zrobił to ktoś inny, nie są oni godni zaufania i dobrym pomysłem byłoby ich zrzucić i znaleźć kogoś, kto wie, co robią. Przy 10 ogniwach trudno jest wybrać rozsądny punkt zatrzymania, ponieważ możliwy brak równowagi między ogniwami może być znaczny, szczególnie po kilku cyklach ładowania / rozładowania. Może używaj średnio 1,1 V na ogniwo, ale tak naprawdę nie jest to dobry sposób na radzenie sobie z zestawem 10-ogniwowym.

Będziesz miał ten sam problem z ładowaniem. Będziesz musiał użyć stosunkowo niskiego prądu ładowania, na przykład C / 4, dopóki nie pomyślisz, że pierwsza komórka jest prawie pełna, a następnie C / 10 lub coś podobnego, aby wycisnąć ładunek przez kilka godzin, aby inne komórki miały nadzieję nadrobić zaległości. Ponownie, właściwą odpowiedzią jest, aby nie wpaść w ten bałagan. W paczkach z tak wieloma ogniwami należy mierzyć co najmniej poszczególne ogniwa, a najlepszym sposobem jest posiadanie pewnego obwodu równoważącego ładunek. To przetacza pewien prąd ładowania wokół pełnych ogniw, aby nie zostały przeładowane, gdy ogniwa mniej pełne nadrobią zaległości. Oczywiście wymaga to pomiaru poszczególnych komórek, aby wiedzieć, kiedy włączyć boczniki na komórkę.

Ponownie współpracuj z kimś lub firmą, która faktycznie wie, co robi. Tego rodzaju rzeczy są o wiele bardziej złożone niż się wydaje na pierwszy rzut oka.

Olin Lathrop
źródło
Masz rację ... To samo z diodami LED są proste i ludzie uruchamiają je szeregowo i zastanawiają się, co się stanie, gdy szybko się wyłączysz. Przechowywanie ładunku w pobliżu zera V powoduje, że wysoka impedancja idzie w parze z ujemnym napięciem. To samo z ogniwami akumulatorowymi połączonymi szeregowo. Uwaga na zwarcia lub szybkie cykle rozładowania. Musisz to zrozumieć, aby wiedzieć, co się naprawdę dzieje. Zalety Olin ... trudno to wytłumaczyć z 174 znakami.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
1
Hmm ok. Kupiłem wstępnie zmontowany akumulator z dziesięcioma ogniwami w szeregu. To, co piszesz, nie brzmi zbyt pocieszająco. Niestety nie jest możliwe indywidualne zmierzenie komórek, przynajmniej nie bez otwarcia całego zestawu.
Do B
@TillB: Czy to niestandardowe opakowanie, które przygotowała dla ciebie ta firma, czy jest to jeden z ich gotowych produktów? Jeśli to drugie, podaj nam link do arkusza danych.
Olin Lathrop,
To jest z półki. Przesłałem arkusz danych do mojego dropboxa: tinyurl.com/bpukjow, ale dotyczy to tylko jednej komórki. Z tego przeczytałem, że mogę rozładować do 10 V (dla całej paczki).
Do B
1
@TillB Z mojej formuły korzysta również Varta, lider w dziedzinie technologii akumulatorów varta-microbattery.com/applications/mb_data/documents/… V (odcięcie / paczka) = 1,2 V * (komórki N-1) im większy ciąg, tym wyższy ryzyko odwrócenia, a zatem wyższy poziom odcięcia na komórkę. chyba że zarządzasz komórkami indywidualnie (jak stwierdzono w mojej odpowiedzi)
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
7

Wiem ... stary post ... wciąż ...

LOL na krytykę mądrości umieszczenia ich w szeregu. Chociaż wyrażanie ideału jest całkowicie dokładne, istnieje jednak środek. Przywitaj się z moją hybrydową baterią Honda Civic z 2006 r. - 132 ogniwa D w szeregu, składające się z jedenastu spawanych 12-ogniwowych zespołów. Brak możliwości monitorowania napięcia ogniwa.

Po 18-godzinnym ładowaniu podtrzymującym C / 18,5 do 186,8 V, obniżyłem cały pakiet do 100 V (0,76 V / ogniwo) za pomocą żarówki 40 W podczas odnowienia (zanim zbliżyłem się do 100 V, użyłem 500 W halogenu, a następnie wolfram o mocy 100 W.) Poszczególne zespoły 12-ogniwowe obniżyłem do 8,5-9 V za pomocą wentylatora komputerowego 120 mm .4A.

Zrobiłem 3 cykle ładowania / rozładowania, stopniowo obniżając się, aż osiągnąłem wspomniane powyżej 100 V. Pozwoliłem też paczce odpocząć i odzyskać napięcie do około 112 V, zanim ponownie obniżyłem ją do 100 V (zajęło to tylko kilka minut, powtórzyłem kilka razy). Nigdy nie wypuściłem paczki z pola widzenia ani nie oderwałem oka od woltomierza na dłużej niż kilka sekund podczas całego procesu.

Moje wysiłki się opłaciły. Zasadniczo niefunkcjonalna bateria (przez ostatnie 1,5 roku - pod warunkiem, że prawie nie ma wspomagania elektrycznego i nie wyzwala ponownej kalibracji baterii co pięć minut) została przywrócona do prawidłowego działania. Ta paczka ma 132k mil i żyje przez 8 lat w upale AZ.

Wersja TL; DR:

1 V.

Steve
źródło
5

Dla NiMH .. Kiedy rozładowuję, przy jakim napięciu jest „pusty”?

Zależy to od szybkości rozładowania wskazywanej przez stosunek pojemności, C (Amp-hr). Większość producentów (na przykład Sanyo i Panasonic) mierzy wydajność ze współczynnikiem rozładowania C / 5 , który jest nazywany pięciogodzinnym współczynnikiem rozładowania .

Jakie to napięcie?

Napięcie odcięcia wynoszące 1,05 V / ogniwo jest stosowane podczas rozładowywania ze stopniem C / 5 i 0,9 V / ogniwo podczas rozładowywania ze współczynnikiem C.

Możesz użyć wzoru:

V.doutofafa/pzadok=1.2V.(N.domills-1)

Daje to odcięcie 0,9 V na ogniwo dla zestawu czterech (4) ogniw, 1,05 V dla zestawu ośmiu (8) ogniw.

Czy to najniższe napięcie, do którego mogę je rozładować bez uszkodzenia?

W perspektywie krótkoterminowej NIE, w perspektywie długoterminowej TAK.

Nie chcesz pozostawiać akumulatorów płaskich na dłuższy czas, w przeciwnym razie zacznie się korozja izolująca płyty, a odwrócenie biegunowości od szybkich szeregowych rozładowań ogniw może spowodować uszkodzenie.

Szybkość rozładowywania C jest więc agresywna, a C / 5 bezpieczniejsza. To zależy, jak długo ma to trwać. ponieważ głębokość rozładowania x liczba cykli jest kumulowana do oczekiwanej żywotności w normalnych temperaturach.

Ponadto żywotność można skrócić szybciej dzięki wzrostowi temperatury, a czujniki termiczne do odcięcia ładowarki są tanim rozwiązaniem dla ładowarek. Zarządzanie ciepłem i monitorowanie temperatury, a także progi „puste” V to cechy inteligentnych ładowarek.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
źródło
Jeśli nie zastosujesz się do powyższych zasad wycinania, potrzebujesz indywidualnych czujników i kontroli bocznika, sugerowanych przez Olin poniżej, aby wyregulować każdą komórkę, aby zapobiec odwrotnym napięciom na dowolnej komórce, która spowodowałaby uszkodzenie zestawu. To udoskonalenie projektu rozszerza zakres przechowywania bez awarii ... zaniedbanie napięcia pojedynczej komórki może prowadzić do wczesnej awarii
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,
Jestem zdezorientowany twoimi napięciami odcięcia: podajesz dwa różne napięcia dla dwóch różnych szybkości rozładowania, a także podajesz wzór na napięcia dla różnych rozmiarów paczek. Ale te warunki są ortogonalne: mogę szybko rozładować dużą paczkę, szybko paczkę małą, dużą paczkę wolno lub dużą paczkę wolno. Jak określić napięcie odcięcia przy określonym rozmiarze paczki i przy określonej szybkości rozładowania?
Mathieu K.,
Im dłuższy ciąg paczki, tym wyższy próg odcięcia z powodu niedopasowania ryzyka uszkodzenia komórki. Jest to określone przez wzór. Zależność od współczynnika C jest nieco nieliniowa. Próg szybkości C wzrasta z większym ryzykiem niezrównoważenia słabych ogniw z tego samego powodu przy większej szybkości rozładowania. Zatem C / 5 podnosi go o ~ 15%. Zastosuj obie metody przetrwania najsłabszej komórki, która podnosi wycięcie.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 17.10.17
Zawsze można wycisnąć większą pojemność, ale z utratą długoterminowej rozszerzonej pojemności.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 17.10.17
3

Ogniwa NiMH mają wartość 1,2 V przez większość swojego cyklu rozładowania. W pełni naładowane mają około 1,4 V. Ponieważ dostajesz nieco więcej, radzę sprawdzić, czy wszystkie mają ten sam potencjał i delikatnie rozładować te powyżej 1,4 V przed następnym ładowaniem. Polecam nie rozładowywać poniżej 1 V, chociaż kilkakrotnie obniżyłem się przypadkowo i nie było trwałych uszkodzeń.

W przypadku aplikacji o bardzo niskim natężeniu prądu prawdopodobnie możesz spaść do około 0,8, ale musisz gdzieś narysować linię i sugerowałbym nie niższą wartość niż w przypadku używania wielu ogniw w szeregu, ponieważ istnieje niebezpieczeństwo, że niektóre ogniwa zostaną naładowane w odwrotnej kolejności przez innych. Uszkadza to uszkodzone ogniwa, a przyszłe cykle ładowania stają się niewiarygodne przy zastosowaniu zakończenia ładowania delta V.

s3c
źródło