Ad
  Советы моделисту - Особенности заряда NiCd, NiMH аккумуляторов

Особенности зарядки NiCd, NiMH аккумуляторов

Параметров пальчиковых аккумуляторов с точки зрения пользователя немного. В первую очередь это типоразмер (AA, AAA и т. д., обычно задан габаритами батарейного отсека прибора), тип "химии" (NiCd, NiMH) и емкость. Если нужно интенсивно работать с подобными элементами питания, в особенности соединенными в батарею последовательно, со временем приходится задумываться и об остаточной емкости, внутреннем сопротивлении и скорости саморазряда, ведь именно совокупность этих параметров определяет долговечность службы АКБ и характеризует ее пригодность к выполнению своих функций.

Поскольку химический состав разных типов батарей неодинаков, очень важно, чтобы используемое ЗУ было специализированным для конкретного типа аккумуляторов либо умело "находить компромисс" или изменять алгоритм заряда при работе с обоими рассматриваемыми типами.

Представители наиболее давней технологии, аккумуляторы типа NiCd - "рабочая лошадка", которая интенсивно трудится и не доставляет серьезных хлопот. Но, как следует из названия, в них содержится кадмий, что требует специальной процедуры утилизации. В ряде стран по этой причине они уже запрещены к использованию (либо экологические санкции в отношении их производителей делают массовый выпуск этих устройств нецелесообразным). Собственно, последнее обстоятельство в совокупности со стремлением к улучшению соотношения размера/емкости элемента для обеспечения бoльшей портативности устройств послужило толчком к широкому распространению NiMH-аккумуляторов.

Так как мы условились исходить из потребительских оценок зарядных устройств, то все их многообразие, представленное на рынке, предлагаем условно разделить на три категории согласно времени, необходимому для полного заряда: быстрые (1-2,5 ч), среднескоростные (5-8 ч) и медленные (до 15 ч). Как редко встречаемые за пределами классификации останутся агрессивные сверхбыстрые ("получасовые") и сверхмедленные (с зарядными токами, лишь в несколько раз превышающими требуемую для компенсации саморазряда величину) устройства.

Для ЗУ первого типа, в названии которых, как правило, фигурируют слова "Quick" или "Rapid Charge", используются токи, численно равные значению от 50 до 100% номинальной емкости NiCd-элемента в режиме часового разряда (в сокращенной записи - от 0,5С до 1C, заряд меньшим током требует бoльшего времени).

Одним из критериев полного окончания заряда может служить оценка приращения напряжения на ламелях аккумулятора (метод "?V"). Критерием для NiCd- и NiMH-батарей является уменьшение падения напряжения на ячейках, наблюдаемое после достижения некоторого максимального значения, характеризующего полный заряд элемента. В случае с металлогибридным элементом величина этого пика составляет всего десяток милливольт, что требует от цепей анализа высокой точности, учета температурных параметров и применения помехоустойчивых алгоритмов оценки спада.

Следует отметить, что в батарее из последовательно соединенных аккумуляторов с хотя бы одним "плохим" элементом в цепочке указанный критерий окончания заряда может не сработать и привести к ускоренному разрушению остальных элементов.

Среднескоростные зарядные устройства могут использовать те же вышеописанные принципы и заряды - с тем отличием, что токи через элемент в них не превышают 0,5С, что подразумевает более щадящий режим обслуживания АКБ.

Наконец, до сих пор выпускается множество незаслуженно игнорируемых потребителями устройств, построенных на классических принципах, воплощающих универсальный способ работы с аккумуляторами: при необходимости разрядить их или батарею до напряжения 1 В на ячейку и заряжать далее в течение 10-12 ч током 0,1С. Недостаток у данного метода, в принципе, один - не всегда есть возможность ждать столь долго. Еще один свойственен наиболее дешевым устройствам этой группы - если нет таймера заряда, то после получения ими 110-120% энергии (после 10 ч при заряде элемента током, например, в 0,12С) оператор должен вынуть батареи из устройства.

Среди известных недостатков NiCd и в меньшей степени - NiMH-аккумуляторов - необходимость периодической полной разрядки для сохранения эксплуатационных свойств (устранения "эффекта памяти"), высокий саморазряд (порядка 10% в течение первых суток) и большие габариты по сравнению с другими типами. В то же время при использовании интеллектуальных зарядных устройств, способных обеспечить тренировочные циклы и восстановительные методы, наилучшие результаты показывают как раз NiCd-элементы. Обычно от 60 до 70% предварительно отбракованных аккумуляторов этого типа можно восстановить для дальнейшей полноценной эксплуатации.

Повышение эффективности процесса заряда и продление ресурса элементов NiCd (опять же, в меньшей мере - и NiMH) достигается чередованием более коротких или менее мощных импульсов разряда с импульсами заряда. Этот популярный метод, обычно называемый импульсным зарядом с частичным разрядом, или реверсивным, позволяет сохранить площадь активной поверхности электродов, увеличивая эффективность и срок эксплуатации аккумулятора. Он также улучшает "быстрый заряд", так как способствует рекомбинации газов, выделяющихся во время заряда. В результате аккумулятор меньше нагревается и лучше заряжается по сравнению со стандартным методом заряда постоянным током.

Классическая стандартная процедура восстановления предполагает контролируемый разряд до минимального напряжения (как правило, до 1,0 В токами не более 0,5-1С), что в том или ином виде реализовано во многих недорогих зарядных устройствах, и ниже (так называемый восстанавливающий разряд, до 0,4-0,6 В при значительно уменьшенном токе, предотвращающем повреждение аккумулятора). Некорректное проведение последней операции может принести элементу больше вреда, чем пользы.

Попутно отметим, что некоторые старые NiCd-аккумуляторы (в определенной степени это обнаружилось и у NiMH) после проведения обслуживания достаточно близко "возвращаются" к первоначальной емкости, но при этом демонстрируют нестабильность параметров в последующих циклах эксплуатации. Выявить их можно, оценив степень саморазряда, проведя тестирование через 4, 24 и 48 ч и проанализировав снижение емкости. Если через двое суток остаточная емкость составит менее 50% набранной, то лучше на этот элемент в дальнейшем не надеяться.

Современные NiMH-аккумуляторы характеризуются бoльшей удельной емкостью (до полутора раз по сравнению с элементами стандартной емкости того же типоразмера) и меньшей, чем у NiCd, склонностью к "эффекту памяти". Однако "лечатся" они, как мы убедились на собственном опыте, значительно труднее: процент восстановления NiMH аккумуляторов - около 40%, причем в "запущенных случаях" (по разным источникам - это потеря более 25-35% номинальной емкости) попытки реставрации безуспешны. Наш совет: не имея возможности детально проконтролировать параметры и выбрать тип обслуживания АКБ (разрядить перед зарядом, провести более глубокий восстанавливающий разряд или просто дозарядить элемент), желательно установить интервал между тренировками в один месяц для NiCd и 2-3 месяца для NiMH. Если в работе используются "быстрые зарядки", то вполне вероятно, что придется прибегать к процедуре чаще - через 5-15 циклов работы.


Танколет ЛИСУ-152 - настоящий летающий танк (1620)

i-Fly Vamp - самый маленький орнитоптер в мире (4903)

Прототип самого маленького летательного робота uFR (Micro Flying Robot) от Seiko Epson (4905)

Самодельный ВЧ-модуль для передатчика RC-аппаратуры (3613)

Технология формовки капроно-пластика (2513)






Рекомендуемое разрешение - 800х600 и выше
Copyright © SkyFlex Interactive 1997-2018
E-Mail: webmaster