Napięcie wejściowe do ładowania akumulatorów NiMH


10

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.
Ładowarka LM317

Odpowiedzi:


17

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).
    alternatywny tekst
    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.
    alternatywny tekst
    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.


2
Zatem ... krótka odpowiedź = maksymalne napięcie ogniwa (1,78 V) × liczba ogniw + zanik LM317 przy napięciu ładowania (~ 2 V) + napięcie na oporniku (1,25 V, zawsze).
— Nick T

2
@NickT, Aye! [#cells]xI_chargex(120mΩ)+1.2V+1.25V+[#cells]x1.78V. Komplikacja jest jednak dobra dla duszy (i naśnieżany weekend).
— tyblu

2
Ładowanie baterii 850 mAh przez 2 godziny przy 425 mA może być arytmetycznie prawidłowe, ale zaczyna się od założenia, że ​​ładowanie jest w 100% sprawne. To nie jest. Wydaje mi się, że w zależności od metody ładowania wydajność jest ograniczona do około 80%. Jeśli więc ładujesz przy 425 mA, będziesz musiał ładować przez 2,5 godziny.
— stevenvh

1
@stevenh, Jedno z wymienionych źródeł twierdzi, że wydajność 60% -70%.
— tyblu

@tyblu: Cóż, miałem na myśli, że nie można po prostu podzielić pojemności przez prąd, aby znaleźć czas.
— stevenvh

2

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?


Skąd masz 15 V, czy to zaokrąglona odpowiedź? Jak gdybyś zrobił 12 * 1,2 = 14,4 V
— Dziekan

Używam 1,25 V do rozładowania - głównie dlatego, że tego właśnie używa obwód ładowania Roomba.
— AngryEE

0

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.


Czy możesz poprawić swoją odpowiedź pod względem czytelności. Podział na akapity oraz logiczne podejście i wyjaśnienia.
— User323693,

-4

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.


4
Witamy w EE.SE, ale twoja odpowiedź jest niejasna pod wieloma względami. Jaka jest „maksymalna moc” zestawu akumulatorów? Dlaczego ładowarka miałaby „wytwarzać co najmniej dwa razy więcej mocy”? „ Teraz reszta jest niejasna, minęło kilka lat, odkąd zajęli się nią w szkole ... ” Możesz odświeżyć się, czytając odpowiedź na górze strony, która wyjaśnia teorię. Została przyjęta jako poprawna odpowiedź osiem lat temu.
— Tranzystor

Mogło być, ale to źle. Wasze pytania dotyczące mojej odpowiedzi nie mają sensu i wykazują niewielkie zrozumienie elektryczności.
— John Musielewicz.
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.