Recientemente recibí un juego de baterías recargables de hidruro de níquel-metal (NiMH) para el destornillador Bosch 14.4V, 2.6Ah. Las baterías en realidad tenían una capacidad pequeña, aunque fueron operadas bajo carga solo por un corto tiempo y tuvieron un pequeño número de ciclos de descarga (trabajo) de carga. Por esta razón, decidí desmontar las baterías, realizar sus mediciones elemento por elemento para determinar las características y la posible recuperación, usar los elementos "supervivientes" en otros hecho en casa que requiere una gran salida de corriente en poco tiempo. Este trabajo se describe en etapas en la nota "Dispositivo automático de descarga de batería».
Después de desmontar la batería.
Se realizó una descarga preparatoria de los elementos en el dispositivo especificado, con un control sobre el voltaje residual mínimo de 0.9 ... 1.0 voltios, para excluir una descarga profunda. Luego, se requería un cargador simple y confiable para cargarlos completamente.
Requisitos del cargador
Los fabricantes de baterías NiMH recomiendan realizar una carga con un valor actual en el rango de 0.75-1.0C. En estas condiciones, la eficiencia del proceso de carga, la mayor parte del ciclo, es lo más alta posible. Pero al final del proceso de carga, la eficiencia disminuye bruscamente y la energía se destina a la generación de calor. Dentro del elemento, la temperatura y la presión aumentan bruscamente. Las baterías tienen una válvula de emergencia que puede abrirse cuando aumenta la presión. En este caso, las propiedades de la batería se perderán irremediablemente. Sí, y la temperatura misma tiene un efecto negativo en la estructura de los electrodos de la batería.
Por esta razón, para las baterías de hidruro de níquel-metal, es muy importante controlar los modos y el estado de la batería cuando se carga, en el momento en que finaliza el proceso de carga, para evitar la sobrecarga o la destrucción de la batería.
Como se indicó, al final del proceso de carga de la batería NiMH, su temperatura comienza a aumentar. Este es el parámetro principal para apagar la carga. Por lo general, un aumento de temperatura de más de 1 grado por minuto se toma como criterio para la terminación de la carga. Pero a bajas corrientes de carga (menos de 0.5 ° C), cuando la temperatura aumenta lo suficientemente lento, es difícil de detectar. Se puede usar un valor de temperatura absoluta para esto. Este valor se toma 45-50 ° C. En este caso, la carga debe interrumpirse y renovarse (si es necesario) después de enfriar el elemento.
También es necesario establecer un límite de tiempo de carga. Se puede calcular por la capacidad de la batería, la cantidad de corriente de carga y la eficiencia del proceso, más 5-10 por ciento. En este caso, a la temperatura normal del proceso, el cargador se apaga a la hora establecida.
Con una descarga profunda de la batería de NiMH (menos de 0.8V), la corriente de carga se establece preliminarmente en 0.1 ... 0.3C. Esta etapa es limitada en el tiempo y dura unos 30 minutos. Si durante este tiempo la batería no restablece el voltaje de 0.9 ... 1.0 V, entonces la celda no es prometedora. En el caso positivo, la carga se realiza con una corriente aumentada en el rango de 0.5-1.0C.
Y, sin embargo, sobre la carga ultrarrápida de la batería. Se sabe que cuando se carga hasta el 70% de su capacidad, la batería de hidruro de níquel-metal tiene una eficiencia de carga cercana al 100 por ciento. Por lo tanto, en esta etapa es posible aumentar la corriente para acelerar su paso. Las corrientes en tales casos están limitadas a 10C. La alta corriente puede conducir fácilmente al sobrecalentamiento de la batería y la destrucción de la estructura de sus electrodos. Por lo tanto, el uso de carga ultrarrápida se recomienda solo con un monitoreo constante del proceso de carga.
Proceso de fabricación del cargador para batería NiMH revisado a continuación.
1. Establecer datos de referencia.
- Carga de la celda con un valor de corriente constante de 0.5 ... 1.0C a la capacidad nominal.
- Corriente de salida (ajustable) - 20 ... 400 (800) ma.
- Estabilización de la corriente de salida.
- Tensión de salida 1.3 ... 1.8 V.
- Voltaje de entrada - 9 ... 12 V.
- Corriente de entrada - 400 (1000) ma.
2. Como fuente de energía para la memoria, seleccionamos un adaptador móvil de 220/9 voltios, 400 ma. Es posible reemplazarlo por uno más potente (por ejemplo, 220 / 1.6 ... 12V, 1000 ma). No se requerirán cambios en el diseño de la memoria.
3. Considere el circuito del cargador
Una variante de diseño del cargador de batería es una unidad de estabilización y limitación de corriente y se fabrica en un elemento de un amplificador operacional (OA) y un potente transistor compuesto n-p-n KT829A. El cargador permite ajustar la corriente de carga. La estabilización de la corriente establecida ocurre aumentando o disminuyendo el voltaje de salida.
En el punto de unión de la resistencia R1 y el diodo zener VD1, se genera un voltaje de referencia estable. Al cambiar el valor de voltaje tomado del potenciómetro R2 del divisor de resistencia en la entrada no inversora del amplificador operacional (pin 3), cambiamos el valor del voltaje de salida (pin 6) y, por lo tanto, la corriente a través de VT1. La resistencia R5 limita la corriente en el circuito de la batería recargable. El cambio en la caída de voltaje en R5 cuando la corriente de carga se desvía a través de la retroalimentación (OOS) a la entrada inversora del amplificador operacional (pin 2), corrige y estabiliza la corriente de salida del cargador. La corriente R2 instalada será estable hasta el final de la carga de esta y las baterías posteriores del mismo tipo.
Este circuito estabilizador de corriente es muy versátil y puede usarse para limitar la corriente en varios diseños. El circuito es fácil de repetir, consta de componentes de radio simples y asequibles, y cuando se instala correctamente, inmediatamente comienzan a funcionar.
Una característica de este circuito es la capacidad de usar amplificadores operacionales disponibles con un voltaje de alimentación de 12V, por ejemplo, K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. El transistor KT829A es el elemento de alimentación principal y toda la corriente pasa a través de él, por lo tanto, está necesariamente instalado en el disipador de calor. La elección del transistor está determinada por la corriente de carga requerida configurada para cargar la batería.
4. Seleccione la carcasa para el cargador. Él determinará la forma, el diseño, las condiciones de eliminación de calor y la apariencia de la memoria. En este caso, se seleccionó una lata de aerosol de aluminio. Quitamos su parte superior.
5. Cortamos de la placa de montaje universal una parte de igual ancho que el diámetro interno del cilindro. Es preferible apretar, sin inclinar, el tablero que ingresa al cilindro.
6. Completamos la memoria con partes según el esquema. La tapa del aerosol está bien dimensionada como una perilla de potenciómetro.
7. Fijamos el transistor en el radiador e instalamos el radiador en el borde del tablero, de acuerdo con la foto.
8. Suelde el transistor conduce a las almohadillas de la placa.
9. Suelde la resistencia, limitando la corriente de carga de batería máxima posible. Dado que toda la corriente de carga pasa a través de la resistencia R5, para el mejor enfriamiento de la resistencia, se extrae de las cuatro resistencias conectadas en paralelo (MLT-1) ampliamente utilizadas de 22 ohmios con una potencia de 1 W cada una. Además, se instala una resistencia de 1,8 ohmios y 5 vatios en serie. La resistencia total de R5 fue de aproximadamente 7 ohmios (potencia promedio de 4 vatios). La resistencia y el equipo de las resistencias dependen de la corriente de carga planificada y de la disponibilidad de piezas del fabricante.
10. Ensamble la parte de control de la memoria en una placa de circuito de placa de pruebas. Conectamos la unidad de potencia fabricada del cargador y conectamos la carga, una batería recargable. Para verificar el funcionamiento y los modos de depuración, conecte la memoria a una fuente de alimentación ajustable. Verificamos el rango de ajuste de la corriente de carga, si es necesario, seleccionamos el valor de las resistencias R2 y R3.
11. Transfiera la parte de control de la memoria a la bufanda de trabajo.
y conéctelo a la unidad de potencia.
12. En la placa, en el lateral, instale el zócalo para conectar la fuente de alimentación del cargador (adaptador u otra fuente de alimentación).
13. Instale la memoria en la carcasa, colocando el radiador en su parte superior (abierta).
Pretaladre una serie de agujeros con un diámetro de 6 mm en la parte cilíndrica inferior de la carcasa. La posición de trabajo de la carcasa del cargador es vertical, por lo tanto, de forma similar a una chimenea, se crea una tracción natural. El aire calentado por resistencias y un radiador se eleva desde la carcasa hacia arriba, arrastrando frío hacia los orificios inferiores. Dicha ventilación funciona de manera efectiva, ya que el calentamiento de la carcasa prácticamente no percibe un calentamiento significativo del radiador con 2, 3 horas de funcionamiento del cargador.
14. El cargador se ensambla con un conjunto de trabajo y se prueba bajo carga, cargando completamente una docena de baterías. La memoria funciona de manera estable. Al mismo tiempo, el tiempo de carga estimado, así como la temperatura de la batería, se controlan periódicamente para desactivar el cargador a valores críticos. El uso de "cocodrilos" para conectar la batería le permite conectarse al amperímetro de control de memoria (multímetro) para ajustar la corriente de carga. Cuando se cargan elementos posteriores del mismo tipo, no se necesita un amperímetro.
