Napięcie wejściowe do ładowania akumulatorów NiMH

Mam 12 baterii AAA NiMH (1000 mAH i 1,2 V na baterię) i chcę wiedzieć, jakie jest optymalne napięcie do ich ładowania. Używam prostej ładowarki o stałym prądzie (LM317 i rezystor 68 Ohm (R na schemacie obwodu). Ale nie jestem pewien, jakie napięcie wejściowe powinno być. Mój obwód nie ma diody.

Źródło prądu stałego dostosowuje napięcie wyjściowe do obciążenia w celu utrzymania stałego prądu.

V = IR // holy s*#% it's Ohm's Law

Akumulatory NiMH są kapryśnymi miłośnikami ładowania, wykazując zależne od temperatury zmiany krzywych ładowania i rozładowywania. Nie mają również napięcia swobodnego , więc stałe ładowanie napięcia nie działa, jak zapewne się przekonałeś. Energizer ma kilka zaleceń dotyczących czasów ładowania:

Zazwyczaj inteligentna ładowarka o średniej szybkości (od 2 do 3 godzin) jest preferowana w przypadku akumulatorów NiMH. Akumulatory są chronione przed przeładowaniem przez inteligentny układ ładujący. Bardzo szybkie ładowanie (mniej niż 1 godzina) może mieć wpływ na żywotność baterii i powinno być ograniczone do potrzeb. Akceptowalne są również wolne ładowarki do nocnego timera, które mogą być ekonomiczną alternatywą dla inteligentnych ładowarek. Ładowarka, która stosuje temperaturę 0,1 C przez 12 do 14 godzin, dobrze nadaje się do akumulatorów NiMH. Wreszcie zalecana jest szybkość ładowania podtrzymującego (0,025 C (C / 40)). Preferowane jest stosowanie bardzo małych ładunków podtrzymujących, aby ograniczyć negatywne skutki przeładowania.

Baterie AAA NiMH mają pojemność 850 mAh ^{_{[zależy od producenta]}} , więc ładowanie z szybkością C / 2 do C / 3 można wykonać stałym prądem o wartości ...

850mAh / (2 to 3 hours) = 283mA to 425mA

Z dnia na dzień, C / 12 , powolne ładowanie może być wykonywane przy stałym prądzie 71mA . Ta strona wspomina, że:

Nowoczesne ogniwa mają katalizator recyklingu tlenu, który zapobiega uszkodzeniu akumulatora w wyniku przeładowania, ale recykling ten nie może nadążyć, jeśli wskaźnik ładowania przekroczy C / 10.

Zalecaną stawkę opłaty konserwacyjnej C / 40 można wykonać za pomocą ...

850mAh / h / 40 = 21mA

Inteligentne ładowarki

Wymienione są techniki ładowania od Energizer , Duracell i Powerstream :

• Ładowanie ΔV : ładuj zalecanym stałym prądem, aż ogniwo osiągnie szczytowe napięcie i spadnie (np. -15mV).
  
  Ta technika jest wystarczająco dokładna, aby bezpiecznie ładować w C / 2 do C / 3 (283 mA do 425 mA).

• Ładowanie dT / dt : monitoruj temperaturę ogniwa, aby ograniczyć maksymalną temperaturę i poszukaj charakterystycznej prędkości ogrzewania.
  
  Technikę tę można zastosować w połączeniu z zakończeniem ładunku ΔV w celu dokładniejszego monitorowania i zakończenia procesu, umożliwiając stosowanie wyższych prądów (od C / 1 do C / 2 lub od 425 mA do 850 mA).

• Łagodny rozruch : Jeśli temperatura jest wyższa niż 40 stopni C lub niższa niż zero stopni C, zacznij od naładowania C / 10. Jeśli napięcie rozładowanego akumulatora jest niższe niż 1,0 V / ogniwo, zacznij od ładowania C / 10. Jeśli napięcie rozładowanego akumulatora jest wyższe niż 1,29 V / ogniwo, zacznij od ładowania C / 10.

• Maksymalnie 1,78 V : pojedyncza komórka nigdy nie może przekroczyć tej wartości.

Ale co to wszystko znaczy !? Napięcie wejściowe do obwodu prądu stałego LM317 musi być wystarczające do utrzymania spadku napięcia na regulatorze i rezystorze (1,47 Ω), wysterowania wymaganego prądu i przekroczenia maksymalnego napięcia ogniwa. Wymaga źródła C / 1 lub 850mA do baterii AAA NiMH, której wewnętrzna rezystancja wynosi co najwyżej około 120mΩ (120mΩ + 1.47Ω) * 850mA + 1.2V + 1.78V = 4.3315V. Polecam co najmniej 2 V więcej, aby zmniejszyć skutki nieregularności źródła, takich jak regulacja i szum, oraz uwzględnić inne straty w obwodzie (takie jak dioda, której jeszcze nie masz). Jeśli ładujesz 4 ogniwa szeregowo, jak pokazuje twój schemat, potrzebujesz co najmniej 9,978 V (tj .: 12V + ); 25,034 V (27 V +) dla 12 w serii, choć martwiłbym się nierównomiernym ładowaniem.

Czy baterie są ułożone szeregowo, jak na rysunku? Jeśli tak, Twoje rozładowane napięcie wyniesie około 15 V, a twoje naładowane napięcie wyniesie około 16,8 V (1,25 V / ogniwo rozładowane, 1,4 V / ogniwo naładowane). Referencja LM317 wynosi 1,25 V na rezystorze 68 omów dla prądu ładowania (1,25 / 68) 18 mA prądu ładowania . Napięcie zaniku na LM317 jest dla tego tempa nigdy nie jest większe niż 2 V (strona 6 z połączonego z tyblu arkusza danych, bardzo ostrożne oszacowanie). Więc minimalne napięcie wejściowe musi wynosić (konserwatywnie) 2 V + 1,25 V + 16,8 V = 20,05 V

Jak wybrałeś wartość rezystora? Bezpieczna stopa ładowania (jeśli oglądasz ją, aby ją wyłączyć) to C / 10, która powinna wynosić (100-mAh / 10) 100mA prądu ładowania . To daje wartość rezystora (1,25 V / .1 A) 12,5 oma przy mocy znamionowej (.1 ^ 2 * 12,5) . 125 W. Czy te 12 komórek jest szeregowo czy równolegle?

Dane dotyczące ładowania na jednej z ładowarek jednego z dwóch najpopularniejszych producentów akumulatorów są zgodne ze specyfikacją ładowarki.

Rozmiar baterii / Pojemność znamionowa (mAh) / Szacowany czas ładowania

AA 1300-2000 8-12,5 godziny / AA 2100-2500 13-16 godzin / AAA 850-900 11-12 godzin

Specyfikacja prądu ładowarki dla tych trzech rodzajów akumulatorów wynosi 200ma, przy 2 akumulatorach połączonych szeregowo przy napięciu 2,8 V. Rzeczywiste zmierzone napięcie 2 akumulatorów serii podczas ładowania wynosi 2,885 woltów, przy prądzie 240ma. Jeśli weźmiesz 10 akumulatorów o napięciu 1,2 V szeregowo, całkowite napięcie akumulatora 12 V przy napięciu ładowania podtrzymującego 13,8 V, czyli o 15% powyżej napięcia akumulatora. Mając to na uwadze, wówczas specyfikacja prądu ładowania 200ma przy napięciu znamionowym na akumulator 1,2 V * 1,15 (napięcie akumulatora plus 15%) wynosiłaby 1,4 V na akumulator (ogniwo), dwa szeregowo wynosiłyby 2,8 V, 12 szeregowo byłoby (1,4 V * 12 baterii) przy napięciu ładowania 16,8 V na szeregu baterii 12 baterii. Z doświadczenia i konsultacji z inżynierem ds. Akumulatorów Panasonic, Zawsze używałem napięcia akumulatora plus 15% napięcia ładowania do podtrzymywania ładowania akumulatorów. W przemysłowym systemie sterowania 24 VDC, zasiliłbym zasilacz napięciem 27,6 V (24 V * 1,15) z 2 akumulatorami AGM 12 V szeregowo, aby utworzyć kopię zapasową systemu. Zawsze działało to doskonale w przypadku zasilania rezerwowego dla paneli sterowania zasilaniem sieciowym, a większość oprzyrządowania, układów PlC i czujników będzie działać dobrze do ~ 30 VDC, więc nigdy nie uważałem, że jest to problem dla elementów sterujących. Tak więc, zgodnie z poprzednim postem, 16,8 V + 2 V + 1,25 V byłoby optymalnym napięciem wejściowym 20,05 V. a czujniki będą działały dobrze do ~ 30vdc, więc nigdy nie uważałem, że jest to problem dla sterowania. Tak więc, zgodnie z poprzednim postem, 16,8 V + 2 V + 1,25 V byłoby optymalnym napięciem wejściowym 20,05 V. a czujniki będą działały dobrze do ~ 30vdc, więc nigdy nie uważałem, że jest to problem dla sterowania. Tak więc, zgodnie z poprzednim postem, 16,8 V + 2 V + 1,25 V byłoby optymalnym napięciem wejściowym 20,05 V.

To stosunkowo proste. Twój zestaw akumulatorów ma maksymalną moc. bw.

Źródło lub ładowarka musi wytworzyć co najmniej dwa razy więcej mocy.

2bw.

Obwód naładuje paczkę z wydajnością x w czasie t, gdzie t jest czasem potrzebnym do pełnego naładowania paczki @ x.

Teraz reszta jest niejasna, minęło kilka lat, odkąd zajęli się nią w szkole, ale możesz zajrzeć do podręcznika, aby dowiedzieć się, jak ustawić go odpowiednio do bieżącego natężenia.

Bw = 2 Bw razy (wydajność). Zwykle około 67% z liniowym regulatorem napięcia. Lub x / t razy 100%. Coś w tym stylu. Twój obwód jest standardowy i nie będzie bardzo wydajny, ponieważ nie dopasowujesz impedancji baterii, która zmienia się cały czas, a także ładowarki o stałym natężeniu prądu w nowoczesnych bateriach o dużej pojemności, musisz dodać ocsolator (sp?) O niskiej częstotliwości, aby wytwarzają nachylony impuls wysokiego napięcia zarówno dla adsorpcji ładunku, jak i czasu odnowienia chemii wraz ze stałym prądem.

Na przykład. Ładujesz stałym prądem C / 10. Co pół sekundy pulsujesz dodatni impuls o napięciu sto woltów, przenosząc dwieście milamperów do elektrody dodatniej za pomocą oddzielnego obwodu. Teraz nie zakłócaj stałej szybkości C / 10.

Korzystanie z tego przykładu pomaga wyrównać dendryty w komórkach i zapewnia znacznie szybsze ładowanie pełniejsze, które trwa dłużej.

Dużo szczęścia.

Jan.