Ni Cd аккумуляторы как заряжать, режимы зарядки

Источники тока на базе соединений никеля и кадмия, массово выпускающиеся с 50-х гг. прошлого века, используются в портативных электрических инструментах и электронном оборудовании. Низкая стоимость изделий позволяет им конкурировать с батареями на литиевой основе. Пользователю необходимо знать, как заряжать Ni-Cd-аккумулятор, поскольку от корректности этой процедуры зависит ресурс батарейки.

Ni-Cd аккумулятор.

Особенности эксплуатации Ni-Cd-аккумуляторов

Правила эксплуатации никель-кадмиевых батареек:

1. При использовании источников постоянного тока на никель-кадмиевой основе следует учитывать “эффект памяти”, приводящий к снижению емкости батареи. Явление возникает вследствие частичной разрядки элемента в процессе применения.
   Батарея прекращает работу при достижении зафиксированного значения, несмотря на оставшуюся часть емкости. Для устранения этого эффекта необходимо добиваться разряда батарейки до напряжения 0,9-0,95 В, дальнейшее снижение напряжения негативно влияет на ресурс аккумуляторной батареи.
2. Перед началом применения никель-кадмиевого элемента выполняется цикл тренировочных разрядов и зарядов, позволяющих довести параметры изделия до заявленных производителем характеристик. Рекомендуется выполнить 4-6 рабочих циклов, для восстановления элементов низкого качества производится 30-40 циклов зарядки и разрядки.
3. Если аккумулятор не использовался более 4-6 месяцев, то выполняется дополнительный цикл тренировки. Следует учитывать, что злоупотребление тренировочными циклами приводит к необратимому повреждению конструкции никель-кадмиевой батареи.
4. Новые аккумуляторы допускают длительное хранение без зарядки. Если не планируется использование устройств, то выполнять зарядку не рекомендуется, т.к. при длительном хранении заряженных изделий наблюдается деградация элемента, приводящая к падению емкости и остальных параметров. Если требуется поместить на хранение ранее использовавшиеся источники тока, то они предварительно разряжаются до 0,9 В.
5. Батареи, разряжавшиеся и заряжавшиеся слабыми токами, теряют свои емкостные характеристики. Подобное явление наблюдается у элементов, установленных в источниках бесперебойного питания. Для восстановления рабочих характеристик достаточно провести цикл глубокой разрядки с последующим набором емкости от зарядного приспособления.

Разновидности зарядных устройств для никель-кадмиевых аккумуляторов

Для восстановления емкости АКБ никель-кадмиевого типа используются 2 разновидности зарядных устройств:

• автоматического типа;
• импульсные реверсивные блоки.

Автоматический модуль оснащен гнездами соответствующего аккумуляторам размера. Такие устройства рассчитаны на 2 или 4 элемента, в конструкции блока предусмотрен переключатель, позволяющий выбрать количество заряжаемых изделий.

Зарядка аккумуляторов начинается после подключения блока к бытовой сети напряжением 230 В. Внутри модуля установлен понижающий трансформатор с выпрямительным каскадом, для отображения статуса зарядки применяется линейка светодиодов или многоцветный индикатор.

Во время зарядки индикатор горит красным цветом, после ее завершения включается зеленая лампочка. В конструкции автоматического блока предусмотрена функция разряда батареи, активируемая кнопочным переключателем.

Размеры Ni-Cd аккумулятора.

Для индикации режима разряда применяется диод желтого цвета, после снижения емкости зарядное устройство автоматически переходит в режим зарядки батарей. В процессе зарядки повышается температура корпуса батарейки, в блоке имеется датчик, который отключает подачу тока при достижении порогового значения.

Реверсивный зарядный блок относится к категории профессиональных изделий, отличается наличием микропроцессорного контроллера. Оборудование подает продолжительные импульсы зарядки, которые чередуются с кратковременным разрядом (время цикла изменяется в соответствии с установленным алгоритмом).

Оборудование позволяет поддерживать работоспособное состояние источника тока и продлевает срок службы Ni-Cd-батарей.

Процесс разряда и заряда Ni-Cd-аккумуляторов

В процессе заряда батареи на положительном электроде, выполненном из оксида никеля, происходит химическая реакция с выделением свободного электрона. На кадмиевом отрицательном электроде проходят дополнительные реакции.

При перезарядке элемента происходит выделение атомов кислорода, которые затем подаются через пористый сепаратор к отрицательному полюсу для последующего восстановления. Постоянство цикла восстановления обеспечивает поддержание стабильного давления газа внутри замкнутого корпуса.

При переразряде на отрицательном электроде формируются атомы водорода, который затем окисляется на никелевом положительном элементе. Из-за низкой скорости этого процесса возможно накопление газа. Для устранения эффекта выделения водорода в N-Cd-батареях всегда применяются отрицательные электроды, имеющие больший объем, чем положительные.

Процесс разряда никель-кадмиевых батарей

На процедуру разряда батарей, построенных на основе никель-кадмиевой композиции, влияют несколько факторов:

• конфигурация и строение электродов;
• схема и толщина сепаратора;
• количество электролита и его химический состав;
• плотность сборки;
• конструктивные особенности батареи.

Конфигурация корпуса и площадь электродов учитываются при выборе типа аккумулятора, соответствующего условиям работы. Например, дисковые батареи с увеличенным сечением электродов, выполненных по технологии прессования, применяются в условиях продолжительного разряда. Устройства обеспечивают плавное снижение емкости и напряжения до 1,1 В. Остаточная емкость составляет до 10%, она падает в ходе дальнейшей разрядки до 1 В.

Конструкция цилиндрического элемента не позволяет увеличивать ток разряда до значений выше 20% от номинальной емкости.

Марка Ni-Cd аккумуляторов.

Причиной является невозможность обеспечения равномерного функционирования активной массы по всему сечению электродов.

Для устранения недостатка практикуется уменьшение диаметра электродов с одновременным увеличением количества деталей. При использовании 4 элементов обеспечивается увеличение тока до 55-60% от емкости батареи.

Для повышения эффективности работы используются аккумуляторы никель-кадмиевого типа с электродами, выполненными из металлокерамического композита. Детали отличаются пониженным внутренним сопротивлением, обеспечивая поддержание напряжения не ниже 1,2 В до разряда на 90% от заявленной производителем емкости.

При снижении напряжения на клеммах до 1,0 В емкость батареи снижается до 3% от стартового значения. При подключении внешней нагрузки ток разряда превышает номинальную емкость аккумуляторных элементов в 3-5 раз.

Батареи цилиндрического типа АА или ААА оснащаются электродами рулонной конструкции. Устройства обеспечивают ток в цепи до 10 раз выше номинальной емкости. Для обеспечения максимальных характеристик требуется поддержание температуры источника тока в диапазоне 18-22°С.

При нагреве емкость элементов снижается незначительно, при охлаждении батареи до отрицательных температур начинается снижение емкости (пропорционально току). Этот эффект возникает из-за роста сопротивления электролита и материала электродов.

При дальнейшем снижении температуры в замкнутом объеме электролита начинают формироваться кристаллы. Состав и количество твердых фракций зависят от состояния элемента и степени охлаждения. При полном замерзании электролита прекращаются электрохимические процессы, что приводит к падению напряжения до нулевой отметки.

Производители никель-кадмиевых батарей не рекомендуют использовать изделия при температуре ниже -20°С. Существуют модификации, рассчитанные на охлаждение до -40°С, но сколько отработает батарея при таких условиях, неизвестно.

Процесс заряда никель-кадмиевых батарей

При восстановлении емкости никель-кадмиевых источников тока производится принудительное ограничение степени зарядки. В процессе зарядки происходит выделение кислорода, который повышает давление внутри корпуса батареи, проходящие электрохимические процессы снижают эффективность использования поступающего тока.

Часть подводимой электроэнергии преобразуется в тепло, в конструкции батареи предусмотрен дренажный клапан, который стравливает излишки газа при росте давления выше допустимого.

Долговечность аккумулятора зависит от того, каким током производится зарядка. Для обеспечения максимального эффекта сила тока устанавливается на уровне 1,6-2,0 от номинальной емкости заряжаемого элемента. Конструкция батареи позволяет вести зарядку при температуре от 0° до 40°С, но рекомендуется выполнять операцию при нагреве до 10-30°С.

При попытке зарядить замерзшую батарею образующийся кислород не поглощается материалом отрицательного электрода, что приводит к росту давления и деформации металлического кожуха аккумулятора.

9.6 В 1400 мАч Ni-Cd аккумулятор

При повышении температуры выделение ионов кислорода на положительном электроде происходит быстрее, что ускоряет процедуру восполнения емкости. При поддержании стабильной температуры интенсивность зарядки регулируется силой тока, подаваемого на клеммы, который изменяет интенсивность выделения ионов.

При этом скорость поглощения не зависит от степени нагрева, этот параметр определяется конструкцией никель-кадмиевого элемента.

Поскольку интенсивность поглощения кислорода зависит от конфигурации электродов, конструкции сепаратора и объема электролита, то возможно создание батареек, допускающих ускоренную зарядку. Для этого применяются источники тока с увеличенным числом электродов, имеющих уменьшенное сечение. Например, цилиндрические элементы заряжаются в 2-3 раза быстрее плоских аккумуляторов.

Также существуют методики зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов с деградировавшим электролитом. В корпусе элемента сверлится отверстие, через которое закачивается дистиллированная вода. Если производится восстановление аккумуляторной банки, собранной из нескольких батарей, то предварительно определяются детали с напряжением на клеммах около 0 В.

Заполненные водой аккумуляторы выдерживаются при комнатной температуре на протяжении 10-12 часов, затем на выводы подается напряжение, позволяющее активировать электрохимические процессы.

После появления на выходах напряжения, отличного от 0 В, производится стандартная зарядка. Рекомендуется выдержать источники тока 2-3 дня, а затем провести контрольный замер напряжения. В случае его падения выполняется повторная доливка дистиллированной воды (объем зависит от размера корпуса).

Если напряжение не снизилось, отверстия заделывают, а элементы 2-3 раза заряжают и разряжают, при необходимости производится сборка компонентов в единую банку.

Режим заряда Ni-Cd-аккумулятора

При стандартном алгоритме восполнения заряда на протяжении 14-16 часов выполняется подача постоянного тока силой 10% от емкости батареи (исходное напряжение на клеммах аккумулятора составляет 0,9-1,0 В).

Дополнительные рекомендации по зарядке указываются производителем АКБ. Например, при зарядке цилиндрической батареи сила тока составляет 20% от номинальной емкости, а время восполнения емкости не превышает 6-7 часов. При увеличении тока до 30% время зарядки падает до 4 часов.

Существуют специальные серии аккумуляторов, позволяющие восстанавливать емкость за 1-1,5 часа. При ускоренном режиме используются различные средства контроля (по времени и по температуре корпуса). При ускоренной зарядке происходит активное газообразование, и если нет контроля, то наступает быстрая деградация элемента или разрыв корпуса.

Восстановление заряда Ni-Cd-аккумулятора состоит из 2 этапов:

1. Фаза начальной зарядки никель-кадмиевого аккумулятора характеризуется увеличением напряжения на клеммах, а затем происходит стабилизация значения, что фиксируется микропроцессором зарядного устройства. Ток зарядки устанавливается на уровне до 200% от емкости аккумулятора, часть зарядных блоков оснащена переключателем, позволяющим выбрать вид импульса при подаче напряжения.
2. После полной зарядки батареи происходит снижение напряжения, что является сигналом к прекращению подачи тока на клеммы. Параметр падения обозначается DP (Delta Peak), от точности замера значения зависит качество зарядки, также она влияет на снижение риска перезаряда батареи, сопровождаемого повышенным газообразованием.
   Часть зарядных устройств позволяют корректировать параметр DP вручную, рекомендуется установка корректора в минимальное положение.

Профессиональные зарядные блоки производят заряд аккумулятора по ступенчатой методике с одновременным контролем температуры корпуса (не допускается прогрев выше 50°С). Ступенчатый алгоритм позволяет снизить время зарядки стандартных батарей.

Для восполнения первых 10-15% емкости используется ток силой до 100% от емкости, затем происходит плавное увеличение этого параметра до 150%. После зарядки батареи на 90% сила тока снижается в 3 раза, что позволяет уменьшить газообразование и исключает вредный эффект перезаряда Ni-Cd-аккумулятора.

После отключения питания внутри аккумулятора продолжаются электрохимические процессы, связанные с преобразованием веществ на поверхности электродов. Затем начинается постепенное выравнивание скорости выделения ионов кислорода на положительном электроде и интенсивности поглощения вещества кадмиевым отрицательным элементом.

Давление внутри батареи падает, но при предварительном перезаряде источника тока снижение давления занимает до 5-6 часов.

Зарядка аккумуляторов

Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, стакивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы может существенно снизиться.

В данной статье мы Вам расскажем о том, как нужно правильно заряжать каждый тип аккумулятора.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать постоянным током, величина которого (А) не более 10% показателя емкости батареи (А•ч). Данный способ зарядки является наиболее безопасным и уже стал традиционным. Тем не менее, многие производители сегодня стремятся указывать точный допустимый показатель для определенного аккумулятора. Как правило, данный показатель достигает 30% от показателя емкости. Важно помнить о том, что показатель напряжения 1-ой ячейки такого типа аккумулятора не должен превышать 2,3 В. То есть, при заряде батареи необходимо отслеживать напряжение Приведем пример: двенадцативольтовая батарея включает в себя шесть ячеек, следовательно, общий показатель напряжения в конце подзарядки не должен переступать порог в 13,8 В.

В случае, если емкость аккумулятора равняется 100 (А•ч), а постоянный ток подзарядки – 20 А, то спустя около шести-семи часов 90% заряда будет достигнуто. После достижения данного показателя нужно перейти на режим постоянного напряжения и по истечении 17 часов процесс зарядки будет закончен. Возникает вопрос – почему так много времени уходит на заряд? Все потому, что ток постепенно будет понижаться, а напряжение при этом медленно, но верно будет идти к показателю в 13,8 В. В итоге, аккумулятор будет безопасно заряжен и надежен и для буферной эксплуатации, и для цикличной.

Другой метод заряда свинцово-кислотных аккумуляторов позволяет достигнуть 100% емкости за короткое время (около шести часов) и подходит для цикличного режима использования.

Заключается данный способ в следующем: сила тока заряда устанавливается на 20% от емкости батареи, а напряжение фиксируется на 14,5 В.

Последние модели зарядных устройств от надежных производителей не допускают возникновения критических ситуаций при осуществлении заряда аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Никель-кадмиевый аккумулятор требует к себе очень осторожной подзарядки, поскольку нельзя допускать возникновения перезаряда. Перезаряд провоцирует образование кислорода, а использование тока при этом медленно понижается. Таким образом, заряд никель-кадмиевого аккумулятора характеризуется ростом его давления внутри корпуса. Специалисты советуют заряжать данный тип аккумулятора при температурном режиме +10 — +30 градусов по Цельсию. При таких показателях происходит поглощение выделяемого кислорода кадмиевым электродом.

Цилиндрические рулонные НК-аккумуляторы допускают заряд при быстрой скорости, ведь электроды внутри них расположены очень плотно друг к другу. При стандартном режиме заряда в течение 16 ч происходит полный заряд от 1В до 1,35В. Сила тока при этом равняется 0,1С.

Для того, чтобы увеличить скорость заряда современные НК-аккумуляторы имеют возможность использования тока постоянной величины. Но в таком случае нужен постоянный контроль во избежание перезарядов.

Как правило, никель-кадмиевые аккумуляторы заряжаются при постоянном токе величиной 0,2С-0,3С в течение трех-шести часов. При этом допускается перезаряд до 140%.

Важно отметить, что никель-кадмиевые аккумуляторы отличаются эффектом памяти, то есть обратимая потеря емкости. Именно поэтому заряжать необходимо полностью разрядившийся аккумулятор до 0%. Иначе в следствие возникнувшего «недозаряда2 аккумулятор лишается возможности отдавать полноценно заряд. Хранение НК-аккумуляторов происходит в абсолютно разряженном состоянии. В осуществлении заряда никель-кадмиевого аккумулятора применяются специальные зарядные устройства.

Никель-металл-гидридный аккумулятор

Никель-металл-гидридный аккумулятор – современная разработка, которая признана служить заменой выше описанных никель-кадмиевых аккумуляторов. При аналогичных габаритах данные аналоги отличаются большей емкостью (на 20%) и не имеют эффекта памяти. То есть, возможно осуществление дозаряда. Особенность данного типа аккумулятора заключается в том, что для заряда никель-металл-гидридного аккумулятора, хранившегося частично разряженным больше тридцати суток, его нужно полностью разрядить. При этом хранение осуществляется при неполном заряде – до 40%. Новый никель-металл-гидридный аккумулятор, который ранее не использовался, перед зарядом необходимо «потренировать». То есть, нужно осуществить полный заряд и полный разряд устройства около четырех-пяти раз. Такая «тренировка» позволит увеличить емкость аккумулятора. 

Никель-металл-гидридныеаккумуляторы очень чувствительны к повышению температуры, поэтому не следует допускать их перегрева более 50 градусов по Цельсию. Заряжать данные аккумуляторы необходимо постоянным током с напряжением 1,4В-1,6В на одну ячейку. Разряженным никель-металл-гидридный аккумулятор считается при достижении напряжения 0,9В. В дальнейшем разряд характеризуется как вредный. При полноценной зарядке таких аккумуляторов начинается их сильный нагрев из-за того, что выделяемая энергия не расходуется на процесс заряда. Благодаря использованию специального температурного датчика осуществляется контроль заряда. Допустимый показатель температуры при этом не должен превышать 60 градусов по Цельсию. 

Никель-цинковый аккумулятор 

Номинальный показатель напряжения такого типа аккумулятора – 1,6В, ток – 0,25С. Специально предназначенное для таких аккумуляторов зарядное устройство способно за 12 часов осуществить 100%-ую зарядку. Кроме того, никель-цинковые батареи не имеют эффекта памяти. При этом заряжать аккумулятор нужно до 90%. Такая особенность позволяет увеличить число рабочих циклов и продлить период службы. Допустимая температура нагрева – 40 градусов по Цельсию. 

Литий-ионный аккумулятор 

Постоянный ток заряда таких аккумуляторов равняется 0,2-1С с напряжением 4-4,2В. При таких показателях заряд происходит в течение 40 минут. По истечении этого времени аккумулятор заряжают при напряжении 4,2В. При заряде током 1С 100%-ая зарядка достигается за два-три часа. При выходе напряжения за обозначенные границы (более 4,2В) потенциальные свойства батареи существенно сокращаются. Важно знать, что литий-ионные батареи ни в коем случае нельзя подвергать перезаряду, поскольку это чревато скоплением на отрицательном электроде металлического лития. На аноде, кстати, осуществляется активное выделение кислорода. В результате всего этого возникает высокая вероятность теплового разгона, роста давления в корпусе и, как следствие, разгерметизация. Наиболее целесообразным и с наименьшими рисками опасности является подзарядка, напряжение которой не превышает рекомендованное. 

Современные модели ЛИ-аккумуляторов имеют схемы защиты, предназначенные для предотвращения перезаряда. Данная защита приходит в действие при достижении температуры до 900. Существуют модели, которые оснащены встроенным механическим выключателем, который реагирует на рост давления в корпусе. Но даже современные способы безопасности не умоляют возникновения чрезвычайных ситуаций. Именно поэтому к процессу зарядки стоит относиться очень осторожно. Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, сталкивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы могут существенно снизиться.

Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте широкий выбор аккумуляторов и батареек.

Заряд никель-кадмиевых аккумуляторов Ni-Cd

Категория: Поддержка по зарядным устройствам

Опубликовано 07.05.2016 13:21

Автор: Abramova Olesya

---

---

Производители рекомендуют заряжать новые аккумуляторы медленно, в течение 16-24 часов непосредственно перед использованием. Медленная зарядка позволяет равномерно зарядить все элементы аккумулятора. Это важно потому, что каждый элемент никель-кадмиевого аккумулятора может иметь свою собственную скорость саморазряда. Кроме того, при длительном хранении электролит имеет тенденцию оседать на дно элемента, и первоначальная медленная зарядка помогает устранять сухие пятна на сепараторе. (Смотрите BU-803c: Потери электролита).

Поставляемые новые аккумуляторы на основе свинца и никеля требуют первоначального обслуживания. Оно заключается в нескольких циклах полной зарядки/разрядки, после которых аккумуляторы достигнут оптимальных значений производительности. Эти манипуляции являются частью нормальной эксплуатации; также их можно провести не вручную, а используя возможности специального устройства — аккумуляторного анализатора. Известно, что аккумуляторным батареям необходимы 5-7 циклов зарядки/разрядки для приобретения заявленных характеристик (некоторым моделям для этого нужно около 50-100 циклов). Наилучшие свои показатели аккумулятор показывает в диапазоне 100-300 циклов, после чего его производительность начинает постепенно ухудшаться.

Большинство перезаряжаемых электрических элементов имеют в составе предохранительный клапан, который сбрасывает избыточное давление, возникающее вследствие неправильной зарядки. Клапан NiCd элементов срабатывает при давлении 1000-1400 кПа. Сброс давления не вызывает какого-либо повреждения элемента, но тем не менее, при каждом таком сбросе теряется небольшая часть электролита, и клапан может начать подтекать. Об этом будет свидетельствовать формирование на клапане налета из белого порошка. Постоянное срабатывание клапана в конечном итоге приведет к высыханию электролита, поэтому желательно не доводить аккумулятор до состояния повышенного внутреннего давления.

---

Аккумуляторы EverExceed

 

OPzS	NI-CD	OPzV
20 лет / 1500 циклов	25 лет / 2000 циклов	20 лет / 1500 циклов
для промышленного и частного применения: телекоммуникации, аварийное освещение, солнечные электростанции, системы безопасности, (UPS) источники бесперебойного питания и т.д.

---

Обнаружение полного заряда герметичных никелевых аккумуляторов является несколько более сложным, чем у свинцово-кислотных или литий-ионных. Недорогие зарядные устройства часто руководствуются измерением температуры для фиксации окончания быстрой зарядки, но этот метод несет в себе некоторые недостатки. Ядро элемента имеет температуру на несколько градусов большую, чем измеряемая температура внешней оболочки, и это может послужить причиной перезаряда. Производители зарядных устройств используют температуру отсечки 50°С. Хотя любое длительное влияние температуры выше 45°С вредно для аккумулятора, кратковременное воздействие допустимо.

Продвинутые зарядные устройства в отличие от простых полагаются не на просто достижение аккумулятором некоторого порогового значения температуры, в расчет берется повышение температуры в течение всего зарядного процесса — такой метод известен как отношение дельты температуры к дельте времени, или просто dT/dt. Вместо того, чтобы ожидать значения абсолютной температуры, этот метод использует быстрое ее повышение в конце зарядки. Этот дельта температурный метод зарядки позволяет держать аккумуляторы более холодными, чем при методе фиксированной температурной отсечки, но ток зарядки должен быть достаточно сильным, чтобы вызывать фиксируемое повышение температуры. Окончание зарядки происходит при скорости повышения температуры 1°С в минуту. Если аккумулятор не может достичь этой скорости, установленная абсолютная температура отсечки 60°С принудительно прекращает зарядку.

Зарядные устройства, использующие температурные показатели, могут привести к нежелательному вредному перезаряду в случае необходимости извлечения и переподключения аккумулятора. К примеру, такая ситуация может возникнуть в транспортных средствах. Повторное подключение инициирует новый цикл зарядки, который приведет к повторному нагреву аккумулятора.

Литий-ионная электрохимическая система имеет преимущество в том, что состоянием заряда управляет напряжение. Повторное подключение полностью заряженного литий-ионного аккумулятора к зарядному устройству сразу же обнаружит пороговое напряжение полного заряда, ток упадет и зарядное устройство вскоре отключится без необходимости анализа температуры.

2. Обнаружение полного заряда с помощью напряжения

Продвинутые зарядные устройства могут прекращать зарядный процесс при определенных изменениях в напряжении аккумулятора. Этот метод обеспечивает более точное обнаружение полного заряда в сравнении с температурными методами. Зарядное устройство фиксирует некоторое падение напряжения которое происходит при достижении аккумулятором полного заряда. Этот метод называется “минус дельта ВЭ” или “дельта пик” или -dV.

“Дельта пик” является рекомендуемым методом обнаружения полного заряда для зарядных устройств, применяющих скорость заряда 0,3С и выше. Он обладает быстрым временем отклика и хорошо работает с частично или полностью заряженными аккумуляторами. При подключении полностью заряженного аккумулятора напряжение на клеммах быстро повышается, а потом резко падает, приводя к индикации полного заряда. Такая зарядка длится всего несколько минут и аккумулятор остается холодным. Зарядные устройства с методом -dV, как правило, реагируют на падение напряжения значением 5 мВ на элемент.

Для достижения надежной фиксации изменения напряжения скорость зарядки должна быть 0,5С и выше. При более медленных скоростях происходит менее рельефное падение напряжения, особенно, если элементы не соответствуют друг другу и каждый из них достигает полного заряда в разный момент времени. Для обеспечения более надежного обнаружения полного заряда большинство зарядных устройств с -dV также используют плату детекции напряжения, которая прерывает заряд, если напряжение остается в одном значении в течение заданного времени. Такие зарядные устройства обычно также имеют функцию детекции дельта температуры, абсолютной температуры и таймер отключения.

Чем выше скорость зарядки, тем она эффективнее. При скорости 1С эффективность стандартного NiCd составляет 91 процент, а время — около часа (66 минут для 91%). При медленной зарядке эффективность падает до 71 процента, увеличивая время до 14 часов при 0,1С.

При заполнении первых 70 процентов заряда аккумулятора, КПД NiCd близок к 100 процентам. Аккумулятор поглощает почти всю энергии, тепловые потери отсутствуют. Никель-кадмиевые аккумуляторы, оптимизированные под быструю зарядку, могут быть заряжены токами, в несколько раз превышающими их емкость, без значительного выделения тепла. В действительности, только никель-кадмиевая электрохимическая система может быть подвергнута ультрабыстрой зарядке с минимальных стрессом. Элементы, оптимизированные под ультрабыструю зарядку, заряжаются до 70 процентов всего за несколько минут.

---

Зарядные устройства Victron Energy (Голландия)

 

Phoenix Charger	Skylla-i	Skylla-TG
12/24В, 16-200А	24В, 80-500А	24/48В, 30-500А
Мощные профессиональные зарядные устройства для яхт, катеров и другого вида транспорта. Предлагаются однофазные и трехфазные зарядные устройства высокой мощности. Многостадийный адаптивный заряд с возможностью ручного управления.

---

На рисунке 1 показана зависимость напряжения элемента, давления и температуры от степени заряда. Все идет хорошо примерно до 70 процентов заряда, после чего эффективность зарядки падает. В элементах начинает происходить газообразование, быстро повышается температура. Некоторые зарядные устройства даже снижают скорость заряда после 70 процентов для уменьшения стресса аккумулятора.

Рисунок 1: Зарядные характеристики NiCd элемента. Эффективность зарядки высока до 70 процентов, после чего идет проседание характеристик. Никель-металл-гидридная электрохимическая система имеет схожее поведение. Эффективность зарядки подразумевает способность аккумулятора принимать заряд и имеет сходство с кулоновской эффективностью.

Никель-кадмиевые аккумуляторы с ультравысокой емкостью, как правило, нагреваются больше стандартных в случае зарядки скоростью 1С и больше, отчасти это вызвано большим внутренним сопротивлением. Применение высокого тока на начальном этапе зарядки с дальнейшим его уменьшением по мере заряда аккумулятора, является рекомендуемым методом быстрой зарядки для этих более хрупких версий. (Смотрите BU-208: Производительность циклического режима работы).

Перемежая разрядные импульсы с импульсами зарядки, можно улучшить восприимчивость к зарядке аккумуляторов на основе никеля. Такой метод называют “обратной нагрузкой”, и его использование помогает процессу рекомбинации газов, образующихся во время зарядки. Как результат, аккумулятор остается более холодным и получает более эффективный заряд в сравнении с методами обычных зарядных устройств постоянного тока. Также есть информация, что этот метод препятствует “эффекту памяти”, так как зарядка производится импульсным током. (Смотрите BU-807: Как восстановить аккумулятор на основе никеля). В то время как импульсная зарядка представляется весьма интересной в отношении никель-кадмиевой и никель-металл-гидридной электрохимической системы, для других типов систем она не применима.

После полной зарядки к NiCd аккумуляторам необходимо применить капельную подзарядку силой в 0,05-0,1С для компенсации саморазряда. Производители зарядных устройств стараются сделать силу тока как можно меньшей во избежание вредных эффектов перезаряда. Лучше всего не оставлять NiCd аккумулятор подключенным к зарядному устройству более чем на несколько дней. Лучше всего заряжать их перед самой эксплуатацией.

3. Зарядка затопленных никель-кадмиевых аккумуляторов

Затопленные NiCd аккумуляторы заряжаются постоянным напряжением значением примерно 1,55 В на элемент. Затем ток снижают до 0,1С и продолжают зарядку до тех пор, пока не будет достигнуто напряжение 1,55 В на элемент. После зарядное устройство переходит в режим капельной подзарядки. Возможна зарядка и большим напряжением, но это приводит к чрезмерному газообразованию и, как следствие, истощению воды. Обнаружение полного заряда по методу “дельта пик” не используется, так как затопленный NiCd не герметичный и не поглощает газы.

Последнее обновление 2016-02-29

Методы заряда Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Источники питания и зарядные устройства

Методы заряда Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов

Существует много различных методов заряда NiCd или NiMH аккумуляторов. Но все их можно разделить на 4 основные группы:

• – стандартный заряд – заряд постоянным током, равным 1/10 от величины номинальной емкости аккумулятора, в течение примерно 15 часов.

• – быстрый заряд – заряд постоянным током, равным 1/3 от величины номинальной емкости аккумулятора в течение примерно 5 часов.

• – ускоренный или дельта V заряд – заряд с начальным током заряда, равным величине номинальной емкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение на аккумулятора и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда примерно 1 час.

• – реверсивный заряд – импульсный метод заряда, при котором короткие импульсы разряда распределяются между длинными зарядными импульсами.

Несколько слов о терминологии. Емкость аккумулятора часто обозначается буквой “C”, и Вы часто будете видеть ссылки подобные 1/20 C или C/20. Когда говорят о разряде, равном 1/10 C, то это означает разряд током, равным десятой части от величины номинальной емкости аккумулятора.

Так например, для аккумулятора емкостью 600 мА*час это будет разряд током 600/10 = 60mA.

Теоретически аккумулятор емкостью 600 мА*час может отдавать ток 600mA в течение одного часа, 60 мА в течение 10 часов, или 6mA в течение 100 часов. Практически же, при высоких значениях тока разряда номинальная емкость никогда не достигается, а при низких токах превышается.

Аналогично при заряде аккумуляторов, значение 1/10 C означает заряд током, равным десятой части заявленной емкости аккумулятора. Медленный заряд в 1/10 C – обычно безопасен для любого аккумулятора.

Стандартный (или медленный) метод заряда

Этот метод подразумевает заряд током приблизительно равным 50 мА (для AA элементов) в течение 15 часов. При таком токе, диффузия кислорода более чем достаточна, чтобы предпринимать какие-либо меры для уменьшения тока после достижения полного заряда.

Безусловно, что в этом случае существует риск получить уменьшение напряжения при перезаряде.

Рис. 3

На графике (Рис.3) ток заряда поддерживается постоянно равным 0. 1C в течение 16 часов. Во время заряда наблюдается повышение напряжения на элементе аккумулятора. (По окончании заряда и при перезаряде напряжение начинает уменьшаться. Примеч. Переводчика.)

Следует отметить, что NiCd и NiMH аккумуляторы всегда заряжаются постоянным током, в отличие от свинцово-кислотных, которые заряжаются при постоянном напряжении.

Метод быстрого заряда.

Разновидностью медленного заряда является метод быстрого заряда, при котором используется ток заряда от 0.3 до 1.0C. В этом случае существенно важно, чтобы аккумулятор был полностью разряжен перед зарядом, так что такие зарядные устройства часто начинают заряд с цикла разряда для того, чтобы зарядить аккумулятор до его максимальной емкости.

Рис. 4

На графике (Рис.4) заряд током в 1/3 C поддерживался от 4 до 5 часов. Этот метод заряда имеет тенденцию к перегреву аккумулятора, особенно при заряде током близком к 1 C.

Метод D V заряда

Наилучший метод заряда NiCd и NiMH аккумуляторов – так называемый метод дельта V (метод измерения изменения напряжения). Если измерять напряжение на выводах элемента в течение заряда постоянным током, то можно заметить, что напряжение медленно повышается во время заряда. В точке полного заряда, напряжение на элементе будет кратковременно уменьшаться.

Величина уменьшения небольшая, примерно 10 mV на элемент для NiCd и меньше для NiMH, но явно выражена. Метод дельта V заряда почти всегда сопровождается измерением температуры, что обеспечивает дополнительный критерий оценки степени заряда аккумулятора (а для верности зарядные устройства для больших аккумуляторов высокой емкости обычно имеют кроме этого и таймеры безопасности).

Рис. 5

На графике (Рис.5) использовался ток заряда равный 1 C и после достижения полного заряда, ток заряда уменьшился до 1/30 … 1/50 C для компенсации явления саморазряда аккумулятора.

Существуют электронные схемы, разработанные специально для реализации метода дельта V заряда. Например MAX712 и 713. Реализация этого метода более дорога, чем другие, но дает хорошо воспроизводимые результаты.

Следует отметить, что в аккумуляторе с хотя бы одним плохим элементом из цепочки последовательно соединенных, метод дельта V заряда может не работать и привести к разрушению остальных элементов, поэтому необходимо быть осторожным.

Другой экономичный путь обнаружения момента полного заряда аккумулятора заключается в измерении температуры элемента. Температура элемента резко повышается при достижении полного заряда. И когда она повысится на 10° С или значительно выше окружающей среды, прекратите заряд, или перейдите в режим тонкоструйного заряда. При любом методе заряда, если применяются большие токи заряда, требуется предохранительный таймер. На всякий случай не допускайте ток заряда более, чем значение двойной емкости элемента,. (т.е. для элемента емкостью 800 мА*час, не более, чем 1600 мА*часа заряд).

NiMH аккумуляторы имеют специфические проблемы с зарядом. Величина дельта V очень мала (примерно 2mV на элемент) и ее более трудно обнаружить, чем в случае NiCd аккумуляторов.

Поэтому NiMH аккумуляторы для сотовых телефонов имеют температурные датчики в качестве резервного средства для обнаружения дельта V .

Одна из специфических проблем, связанных с зарядом по этому методу заключается в том, что при использовании в автомобилях электрические шумы и помехи маскируют обнаружение дельта V, и телефоны более склонные к управлению зарядом по температурному ограничению. Это может привести к порче аккумулятора в автомобиле, где телефон постоянно подключен (например автомобильный комплект) и многократные запуски и остановки двигателя имеет место. Каждый раз, когда зажигание выключается на несколько минут и затем включается обратно, новый цикл заряда инициируется.

Итак, какой же ток заряда следует считать правильным?

При использовании нерегулируемого зарядного устройства, которое не обеспечивает обнаружение момента наступления полного заряда любым известным способом, необходимо ограничить ток заряда. Практически все NiCd элементы могут заряжаться током C/10 (приблизительно 50 мА для AA элемента) неопределенно долго без охлаждения. При этом, естественно, не удасться избежать уменьшения напряжения после полного заряда, но и аккумулятор не испортится. Все зарядные устройства, непосредственно встроенные в телефоны, имеют электронные схемы обнаружения полного заряда.

Если хотите ускорить процесс, то заряд током величиной C/3 зарядит элементы примерно через 4 часа, и при таком токе большинство элементов лишь немного перезарядится без больших неприятностей. То есть, если Вы заканчиваете процесс заряда в течение часа после достижения полного заряда, то это – хорошо. Исключение перезаряда – вот к чему необходимо стремиться. При токе заряда более C/2 необходимо использовать только зарядные устройства с автоматическими средствами обнаружения полного заряда. При таком токе и выше, элементы аккумулятора могут быть при перезаряде легко повреждены. Те элементы, которые содержат в своем составе поглотители кислорода, могут не охлаждаться, но будут весьма горячими.

С хорошей электронной схемой управления зарядом могут быть использованы токи заряда более 1C – проблемой в этом случае становится уменьшение эффективности заряда и внутреннее нагревание от потерь на внутреннем сопротивлении. Однако, если Вы не спешите, избегайте заряд током большим, чем 1C.

Реверсивный метод заряда

В анализаторах аккумуляторов Cadex 7000 и CASP/2000L (H) используются реверсивные импульсные методы заряда, при котором короткие импульсы разряда распределяются между длинными зарядными импульсами. Считается, что такой метод заряда улучшает рекомбинацию газов, возникающих в процессе заряда, и позволяет проводить заряд большим током за меньшее время. Кроме того, восстанавливается кристаллическая структура кадмиевых анодов, устраняя тем самым «эффект памяти».

На рис.6 схематично изображена временная диаграмма реверсивного метода заряда NiCd и NiMH аккумуляторов, реализованная в анализаторе Cadex 7000. Цифрой 1 обозначен нагрузочный импульс, а цифрой 2 – зарядный.

Рис. 6

Величина обратного импульса нагрузки определяется в процентах от тока заряда в диапазоне от 5 до 12 %. Оптимальное значение 9 %. Так например, для NiCd аккумулятора емкостью 1800 мА*час, зарядный ток величиной в 1С равен 1800 мА. Тогда импульс нагрузочного тока будет равен 1800 мА * 0.09 = 162 мА. Выбирайте значение равное 5 % для NiCd емкостью 500 мА*час и менее.

Примечание переводчика:

Был проведен единичный эксперимент по измерению параметров метода реверсивного заряда NiCd и NiMH аккумуляторов емкостью 1000 мА*час.

Измерения проводились с помощью осциллографа, путем измерения параметров импульса напряжения на резисторе С5 -16В – 0.2 Ом +-1%, последовательно включенном в положительную цепь заряда аккумулятора. По результатам измерений получилось:

• длительность импульса «1» составляет ~30 мс, а период следования ~200 мс;

• амплитуды импульсов тока «1» и «2» примерно одинаковы и равны значению тока заряда.

Дополнительная информация:

Быстрый заряд NiMH аккумуляторов осуществляется постоянным током с отслеживанием момента полного заряда по моменту начала уменьшения напряжения на и (или) максимально допустимому приращению температуры. Типовые характеристики быстрого заряда NiMH аккумуляторов в зависимости от тока заряда приведены на Рис. 7. Дополнительно на рисунке приведены график изменения температуры внутри аккумулятора и изменения тока в процессе заряда.

Рис. 7. Типовые характеристики быстрого заряда NiMH аккумуляторов

Правила зарядки/разрядки никель-кадмиевых аккумуляторных батареек (Ni-Cd)

Для того чтобы определить вручную время зарядки аккумуляторных батареек типа Ni-Cd, необходимо емкость аккумулятора (мАч) поделить на ток зарядного устройства (мА) и умножить полученное число на коэффициент 1,4.

Но лучше всего доверить такие процессы качественному и надежному зарядному устройству. Обзор зарядных устройств можно найти на страницах нашего сайта.

Правила зарядки/разрядки никель-кадмиевых аккумуляторных батареек (Ni-Cd)

1. Перед тем, как заряжать аккумуляторы, необходимо подвергнуть их полной разрядке до значения 0,9 Вольт на элемент.

Эта хитрость позволяет продлить срок службы батареек, исключает возникновение «эффекта памяти», сохраняет ее изначальные характеристики и свойства.

Ниже порогового значения производить разрядку крайне не рекомендуется.

2. Никель-кадмиевые аккумуляторные батарейки нельзя оставлять в зарядном устройстве более чем на пару дней.

При этом режим зарядки не играет значения. То есть, даже медленный режим не желателен для сверхдолгого воздействия на Ni-Cd источники питания.

При длительных процессах заряда в аккумуляторах образуются кристаллы, начинаются процессы образования «эффекта памяти».

3. Даже не используемые батарейки нуждаются в периодической разрядке до предельного значения 0,9 В на каждую батарейку.

Производить процедуру полной разрядки необходимо каждый месяц.

4. Все никелевые батарейки, только вышедшие с завода, нуждаются в предварительной «тренировке».

Для того, что активировать нормальную работу батареек достаточно 4-6 циклов полного разряда/заряда.

Только так аккумуляторные батарейки смогут работать «на полную», выдавая заявленные характеристики.

Перейдя в рабочий режим, такие источники питания менее подвержены «эффекту памяти», справляются с большими нагрузками.

Стоит отметить, что низкокачественные батарейки потребуют большей «тренировки», которая может достигать 50-100 циклов. Все зависит от технологии производства и фирмы-изготовителя.

5. Перед зарядкой батарейки должны остыть до комнатной температуры.

Заряжая Ni-Cd аккумуляторы при внешней температуре минус 5 – плюс 50 градусов Цельсия, вы снижаете их заявленный срок службы.

6. Лучше не заряжать батарейки, которые не будете использовать.

Заряженный аккумулятор на основе никель-кадмия постепенно утрачивает свои первоначальные свойства.

Не исключено, что наступит момент, когда никакое зарядное устройство будет не в состоянии вернуть заряд испорченной батарейке.

7. Процесс циклирования (имеющийся в современных зарядных устройствах), инициализации, рекомендуется использовать для «оживления» старых батареек, после полугодичного хранения.

Данный процесс чем-то напоминает «тренировку», но имеет свои особенности.

Большое число циклирований повышает износ аккумуляторной батарейки.

смотреть шальные деньги 2010

Баттерика > отличия между Ni-Cd и Ni-Mh аккмуляторами

Взаимозаменяемы ли никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металл-гидридные (Ni-Mh) аккумуляторы? Какой из них лучше?

Основное отличие Ni-Cd аккумуляторов и Ni-Mh аккумуляторов — это состав. Основа аккумулятора одинаковая — это никель, он является катодом, а аноды разные. У Ni-Cd аккумулятора анодом является металлический кадмий, у Ni-Mh аккумулятора анодом является водородный металлогидридный электрод.

У каждого типа аккумулятора есть свои плюсы и минусы, зная их вы, сможете более точно подобрать необходимый вам аккумулятор.

	Плюсы	Минусы
Ni-Cd	Низкая цена. Возможность отдавать большой ток нагрузки. Широкий диапазон рабочих температур от -50°C до +40°C. Ni-Cd аккумуляторы даже могут заряжаться при отрицательной температуре. До 1000 циклов заряда-разряда, при правильной эксплуатации.	Относительно высокий уровень саморазряда (примерно 8-10%% в первый месяц хранения) После длительного хранения требуется 3-4 цикла полного заряда-разряда для полного восстановления аккумулятора. Обязательно полный разряд аккумулятора перед зарядкой, для предотвращения «эффекта памяти» Больший вес относительно Ni-Mh аккумулятора одинаковых габаритах и ёмкости.
Ni-Mh	Большая удельная емкость относительно Ni-Cd аккумулятора (т.е. меньший вес при той же емкости). Практически отсутствует «эффект памяти». Хорошая работоспособность при низких температурах, хотя и уступает Ni-Cd аккумулятору.	Более дорогие аккумуляторы в сравнении с Ni-Cd. Большее время зарядки. Меньший рабочий ток. Меньшее количество циклов заряда-разряда (до 500). Уровень саморазряда в 1,5-2 раза выше, чем у Ni-Cd.

Подойдёт ли старое зарядное устройство к новому аккумулятору если я поменяю Ni-Cd на Ni-Mh аккумулятор или наоборот?

Принцип заряда у обоих аккумуляторов абсолютно одинаковый, поэтому зарядное устройство можно использовать от предыдущего аккумулятора. Основное правило зарядки данных аккумуляторов заключается в том, что заряжать их можно только после полной разрядки. Это требование является следствием того, что оба типа аккумулятора подвержены «эффекту памяти», хотя у Ni-Mh аккумуляторов эта проблема сведена к минимуму.

Как правильно хранить Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторы?

Лучшее место для хранения аккумулятора — сухое прохладное помещение, так как чем выше температура хранения, тем быстрее происходит саморазряд аккумулятора. Хранить батарею можно в любом состоянии кроме полного разряда или полного заряда. Оптимальный заряд — 40-60%%. Раз в 2-3 месяца следует проводить дозаряд (по причине присутствующего саморазряда), разряд и снова заряд до 40-60%% ёмкости. Допустимо хранение сроком до пяти лет. После хранения батарею следует разрядить, зарядить и после этого использовать в обычном режиме.

Можно ли использовать аккумуляторы большей или меньшей ёмкости чем аккумулятор из первоначального комплекта?

Ёмкость аккумулятора — это время работы вашего электроинструмента от аккумулятора. Соответственно для электроинструмента нет абсолютно никакой разницы по ёмкости аккумулятора. Фактическая разница будет только во времени зарядки аккумулятора, и времени работы электроинструмента от аккумулятора. При выборе ёмкости аккумулятора следует отталкиваться от ваших требований, если требуется дольше работать, используя один аккумулятор — выбор в пользу более ёмких аккумуляторов, если комплектные аккумуляторы полностью устраивали, то следует остановиться на аккумуляторах равных или близких по ёмкости.

Правила эксплуатации и зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, как правильно заряжать никель-кадмиевые АКБ

Никель-кадмиевые аккумуляторы, как правило, используют в качестве стандартного гальванического элемента. Их удобно применять для питания электрокаров, в данном случае они выступают в качестве тягового механизма, который характеризуется надежностью. Помимо этого никель-кадмиевые аккумуляторы можно использовать на вертолетах, самолетах, а также в трамваях и троллейбусах. Батареи являются незаменимыми для питания автономного строительного оборудования, например:

• дрелей;
• шуруповертов;
• перфораторов.

При эксплуатации данного типа АКБ следует помнить о том, им необходим полный разряд. В противном случае на пластинах возможно образование кристаллов, значительно снижающих емкость. То есть, при использовании никель-кадмиевых аккумуляторов важно не забывать об «эффекте памяти».

Определенную сложность при использовании может вызвать тот факт, что таким АКБ требуются особые условия утилизации. Традиционно их разрушают в специальных печах при достаточно высоких температурах. В таких условиях кадмий становится летучим. Соответственно, в печи должен присутствовать особый фильтр, способный улавливать токсичные вещества, образующиеся при плавке. В противном случае продукты плавления станут отравлять окружающую среду.

Как заряжать АКБ?

Номинальное напряжение заряженного аккумулятора никель-кадмиевого типа равно 1,2В или 1, 36В, а для разряженного оно составляет 1В. Данные значения являются пороговыми, об этом следует помнить при эксплуатации. Для восстановления параметров, подходящих для использования аккумулятора, необходимо на срок в 16 часов подключить зарядное устройство, которое обеспечивает ток, равный 10% от емкости АКБ. Цена такого устройства зависит от марки и модели.

Еще информация по теме

Каталог зарядных устройств для аккумуляторов по выгодным ценам. Убедитесь сами!

Зарядка никель-кадмиевых батарей — Battery University

Узнайте, как увеличить заряд, уменьшить нагрев и уменьшить объем памяти.

Никелевые батареи сложнее заряжать, чем литий-ионные и свинцово-кислотные. Системы на основе лития и свинца заряжаются регулируемым током, чтобы довести напряжение до установленного предела, после чего батарея насыщается до полной зарядки. Этот метод называется постоянным током постоянного напряжения (CCCV). Батареи на основе никеля также заряжаются постоянным током, но напряжение может расти свободно.Обнаружение полного заряда происходит по небольшому падению напряжения после устойчивого роста. Это может быть связано с периодом плато и повышением температуры со временем (подробнее ниже).

Производители аккумуляторов рекомендуют медленно заряжать новые аккумуляторы в течение 16–24 часов перед использованием. Медленная зарядка приводит к одинаковому уровню заряда всех ячеек аккумуляторной батареи. Это важно, потому что каждая ячейка в никель-кадмиевой батарее может саморазрядиться со своей скоростью. Кроме того, во время длительного хранения электролит имеет тенденцию притягиваться ко дну ячейки, и начальный медленный заряд помогает в перераспределении, чтобы устранить сухие пятна на сепараторе.(См. Также BU-803a: Потеря электролита.)

Производители аккумуляторов не полностью форматируют никелевые и свинцовые аккумуляторы перед отправкой. Ячейки достигают оптимальной производительности после заливки, которая включает несколько циклов зарядки / разрядки. Это часть нормального использования; это также можно сделать с помощью анализатора батареи. Известно, что качественные ячейки работают в полном соответствии со спецификациями всего после 5-7 циклов; другим может потребоваться 50–100 циклов. Пиковая мощность приходится на 100–300 циклов, после чего производительность начинает постепенно падать.

Большинство перезаряжаемых элементов имеют предохранительный клапан, сбрасывающий избыточное давление в случае неправильной зарядки. Вентиляционное отверстие на элементе NiCd открывается при давлении 1000–1400 кПа (150–200 фунтов на квадратный дюйм). Давление, выпущенное через повторно закрываемое вентиляционное отверстие, не вызывает повреждений; тем не менее, при каждой вентиляции некоторое количество электролита может вытечь, и уплотнение может начать протекать. Это заметно благодаря образованию белого порошка у вентиляционного отверстия. Многократная вентиляция в конечном итоге приводит к высыханию. Аккумулятор никогда не должен быть нагружен до выхода воздуха.

Обнаружение полного заряда по температуре

Обнаружение полного заряда герметичных никелевых аккумуляторов сложнее, чем у свинцово-кислотных и литий-ионных. В недорогих зарядных устройствах для завершения быстрой зарядки часто используется измерение температуры, но это может быть неточно. Ядро элемента на несколько градусов теплее, чем кожа, на которой измеряется температура, и возникающая задержка вызывает перезаряд. Производители зарядных устройств используют температуру 50 ° C (122 ° F) в качестве предельного значения температуры. Хотя любая продолжительная температура выше 45 ° C (113 ° F) опасна для аккумулятора, кратковременное превышение допустимого значения допустимо, если температура аккумулятора быстро падает, когда появляется индикатор готовности.

Усовершенствованные зарядные устройства больше не полагаются на фиксированный температурный порог, а определяют скорость увеличения температуры с течением времени, также известную как дельта-температура в зависимости от времени, или dT / dt. Вместо того, чтобы ждать достижения абсолютной температуры, dT / dt использует быстрое повышение температуры к концу заряда для включения индикатора готовности. Метод дельта-температуры поддерживает более низкую температуру аккумулятора, чем фиксированный предел температуры, но элементы должны заряжаться достаточно быстро, чтобы вызвать повышение температуры.Прекращение зарядки происходит, когда температура повышается на 1 ° C (1,8 ° F) в минуту. Если аккумулятор не может достичь необходимого повышения температуры, отключение абсолютной температуры, установленное на 60 ° C (140 ° F), прекращает заряд.

Зарядные устройства, зависящие от температуры, вызывают опасную перезарядку, когда полностью заряженный аккумулятор неоднократно извлекается и снова вставляется. Так обстоит дело с зарядными устройствами в транспортных средствах и настольных станциях, где двусторонняя радиосвязь отключается при каждом использовании. Повторное подключение инициирует новый цикл зарядки, требующий повторного нагрева батареи.

Литий-ионные системы имеют преимущество в том, что напряжение определяет состояние заряда. Повторная установка полностью заряженного литий-ионного аккумулятора немедленно повышает напряжение до порогового значения для полной зарядки, ток падает, и зарядное устройство вскоре выключается без необходимости создания температурной сигнатуры.

Обнаружение полного заряда по сигнатуре напряжения

Усовершенствованные зарядные устройства прекращают заряд при возникновении определенной сигнатуры напряжения. Это обеспечивает более точное определение полного заряда никелевых аккумуляторов, чем методы, основанные на температуре.Зарядное устройство ищет падение напряжения, которое возникает, когда аккумулятор полностью заряжен. Этот метод называется отрицательным дельта V (NDV ).

NDV — это рекомендуемый метод обнаружения полного заряда для зарядных устройств, применяющих зарядку 0,3 ° C и выше. Он обеспечивает быстрое время отклика и хорошо работает с частично или полностью заряженным аккумулятором. При установке полностью заряженной батареи напряжение на клеммах быстро возрастает, а затем резко падает, что приводит к переходу в состояние готовности.Заряд длится всего несколько минут, а элементы остаются прохладными. Зарядные устройства NiCd с обнаружением NDV обычно реагируют на падение напряжения 5 мВ на элемент.

Для получения надежной сигнатуры напряжения скорость заряда должна быть 0,5 ° C и выше. Более медленная зарядка приводит к менее выраженному падению напряжения, особенно если ячейки не соответствуют друг другу, и в этом случае каждая ячейка достигает полного заряда в разный момент времени. Чтобы гарантировать надежное обнаружение полного заряда, большинство зарядных устройств NDV также используют детектор плато напряжения, который прекращает заряд, когда напряжение остается в стабильном состоянии в течение заданного времени.Эти зарядные устройства также включают дельта-температуру, абсолютную температуру и таймер тайм-аута.

Быстрая зарядка повышает эффективность зарядки. При скорости заряда 1С эффективность стандартного NiCd составляет 91 процент, а время зарядки составляет около часа (66 минут при 91 процентах). При медленном зарядном устройстве эффективность падает до 71 процента, увеличивая время зарядки примерно до 14 часов при 0,1 ° C.

Во время первых 70 процентов заряда эффективность NiCd близка к 100 процентам. Аккумулятор поглощает почти всю энергию, и аккумулятор остается прохладным.Никель-кадмиевые батареи, предназначенные для быстрой зарядки, можно заряжать токами, в несколько раз превышающими номинальные значения C, без значительного тепловыделения. Фактически, NiCd — единственный аккумулятор, который можно сверхбыстро заряжать с минимальной нагрузкой. Аккумуляторы, предназначенные для сверхбыстрой зарядки, можно зарядить до 70 процентов за считанные минуты.

На рисунке 1 показано соотношение напряжения элемента, давления и температуры заряжаемого NiCd. Все идет хорошо примерно до 70 процентов заряда, когда эффективность заряда падает. Ячейки начинают выделять газы, давление повышается, а температура быстро увеличивается.Чтобы снизить нагрузку на аккумулятор, некоторые зарядные устройства снижают скорость заряда до отметки 70 процентов.

Рисунок 1: Зарядные характеристики никель-кадмиевого элемента. Эффективность заряда высока до 70% SoC *, а затем приемы заряда падают. NiMH похож на NiCd. Эффективность заряда измеряет способность батареи принимать заряд и имеет сходство с кулоновской эффективностью. * SoC относится к относительному состоянию заряда (RSoC), отражающему фактическую энергию, которую может хранить аккумулятор.Полная зарядка будет показывать 100%, даже если емкость уменьшилась. (См. BU-105: Определение батарей и их значение) Источник: Cadex

Никель-кадмиевые батареи сверхвысокой емкости имеют тенденцию нагреваться больше, чем стандартные никель-кадмиевые при зарядке при 1С и выше, отчасти это связано с повышенным внутренним сопротивлением. Применение высокого тока при первоначальной зарядке с последующим постепенным снижением до более низкой скорости по мере уменьшения приемлемости заряда является рекомендуемым методом быстрой зарядки для этих более хрупких батарей.(См. BU-208: Характеристики цикла.)

Известно, что чередование импульсов разряда между импульсами заряда улучшает прием заряда никелевых аккумуляторов. Этот метод, обычно называемый зарядом «отрыжка» или «обратная нагрузка», способствует рекомбинации газов, образующихся во время заряда. В результате получается более холодный и эффективный заряд, чем при использовании обычных зарядных устройств постоянного тока. Также говорят, что этот метод уменьшает эффект «памяти», поскольку батарея работает с импульсами. (См. BU-807: Как восстановить никелевые батареи.) Хотя импульсная зарядка может быть полезна для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, этот метод не применяется к системам на основе свинца и лития. Эти батареи лучше всего работают с чистым постоянным напряжением.

После полной зарядки никель-кадмиевая батарея получает постоянный заряд 0,05–0,1 ° C для компенсации саморазряда. Чтобы уменьшить возможную перезарядку, разработчики зарядных устройств стремятся к минимально возможному току непрерывного заряда. Несмотря на это, лучше не оставлять никелевые батареи в зарядном устройстве более чем на несколько дней.Снимите их и зарядите перед использованием.

Зарядка заливных никель-кадмиевых аккумуляторов

Залитый NiCd заряжается постоянным током примерно до 1,55 В / элемент. Затем ток снижается до 0,1 ° C, и заряд продолжается до тех пор, пока снова не будет достигнуто значение 1,55 В / элемент. В этот момент применяется постоянный заряд, и напряжение может свободно плавать. Возможны более высокие зарядные напряжения, но при этом образуется избыточный газ и происходит быстрое истощение воды. NDV не применяется, поскольку заливной NiCd не поглощает газы, потому что он не находится под давлением.

Последнее обновление 2019-11-21

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: BatteryU @ cadex.com. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев для Battery University Group (BUG).

Предыдущий урок Следующий урок

Или перейти к другой артикуле

Батареи как источник питания

Никель-кадмиевый заряд »Электроника

Правильная зарядка никель-кадмиевых, никель-кадмиевых аккумуляторов является ключевым моментом — заряжайте их правильно, и они будут работать хорошо, с ними плохо обращаются, и их срок службы сокращается.

---

Аккумуляторная технология Включает:
Обзор аккумуляторной технологии Определения и термины батареи NiCad NiMH Литий-ионный Свинцово-кислотный

Никель-кадмиевый аккумулятор включает: NiCad зарядка Эффект памяти NiCad

---

Зарядка или перезарядка любой аккумуляторной батареи требует осторожности. Перезаряжаемые батареи и элементы необходимо заряжать надлежащим образом, иначе они могут быть повреждены.

Если никель-кадмиевые батареи правильно заряжены, они прослужат намного дольше, принимая и сохраняя полный уровень заряда.

Неправильная зарядка или никель-кадмиевые батареи могут сократить срок их службы, а в некоторых случаях, когда зарядка неуместна, это может вызвать пожар или даже взрыв.

К счастью, никель-кадмиевые и никель-кадмиевые методы зарядки относительно просты, и на рынке было много подходящих зарядных устройств для этих батарей и элементов.

Основная зарядка NiCd аккумуляторов

Производители никель-кадмиевых аккумуляторов

не полностью форматируют свои аккумуляторы перед отправкой, чтобы они не сильно разлагались при хранении.В результате лучше всего перед использованием дать новым батареям медленную зарядку. Обычно это занимает от 15 до 24 часов. Это гарантирует, что каждая ячейка будет иметь одинаковый уровень заряда, поскольку они саморазрядились с разной скоростью во время транспортировки.

Кроме того, установлено, что характеристики новых элементов достигают оптимума только после нескольких циклов заряда / разряда. Обычно элементы должны достичь заданного уровня производительности после пяти-десяти циклов заряда-разряда.

Помимо этого, пиковая емкость может быть достигнута примерно после 100 или более циклов зарядки-разрядки, после чего производительность начнет падать.

Предполагается, что никель-кадмиевые батареи заряжаются и разряжаются надлежащим образом, и они не подлежат неправильному обращению.

Основы зарядки NiCd

В отличие от свинцово-кислотных элементов, никель-кадмиевые аккумуляторы заряжаются от источника постоянного тока. Их внутреннее сопротивление таково, что если бы использовалось постоянное напряжение, они потребляли бы слишком большие токи, которые повредили бы элементы.

Обычно элементы заряжаются со скоростью около C / 10. Другими словами, если их емкость составляет 1 ампер-час, они будут заряжаться со скоростью 100 мА. Время зарядки обычно превышает десять часов, потому что не вся энергия, поступающая в элемент, преобразуется в накопленную электрическую энергию.

Установлено, что во время первой стадии зарядки, до примерно 70% полной зарядки, процесс зарядки почти 100% эффективен. После этого он падает.

Быстрая зарядка NiCd

Иногда оборудование, в котором используются никель-кадмиевые элементы, требует использования методов быстрой зарядки.

Обычно зарядка происходит со скоростью около C. Однако необходимо убедиться, что зарядка NiCd выполняется правильно, и зарядка прекращается сразу после завершения зарядки.

Поскольку эффективность зарядки составляет почти 100% до примерно 70% полной зарядки, заряд на полной скорости поддерживается до этого момента, после чего скорость зарядки снижается по мере увеличения температуры по мере снижения эффективности заряда.

Было обнаружено, что быстрая зарядка NiCd-элементов также улучшает эффективность заряда.При скорости заряда 1С общая эффективность заряда стандартного NiCd составляет около 90%, а время заряда составляет чуть более часа.

Обнаружение окончания заряда для NiCds

Независимо от того, используется ли медленная или быстрая зарядка, необходимо убедиться, что никель-кадмиевые элементы не перезаряжаются. Следовательно, необходимо иметь возможность определять окончание заряда. Есть несколько способов добиться этого.

• Базовое зарядное устройство: Некоторые из самых простых никель-кадмиевых зарядных устройств, которые можно купить, просто заряжают около C / 10.Они не включают таймер и предполагают, что пользователь снимет зарядку, когда батарея будет заряжена. Этот режим не совсем удовлетворителен, так как если пользователь забудет, ячейки будут перезаряжены, что приведет к их повреждению. Также нет возможности узнать точное состояние заряда до начала зарядки.
• Истекшее время / таймер: Некоторые из самых простых зарядных устройств предполагают, что элементы потребуют полной зарядки, и, зная их емкость, они могут получать заряд в течение определенного времени.Это простой и понятный метод зарядки никель-кадмиевых элементов и аккумуляторов. Одним из основных недостатков этой формы прекращения заряда является то, что он предполагает, что все батареи полностью разряжены перед их перезарядкой. Чтобы батареи были полностью разряжены, зарядное устройство может выполнить цикл разряда.

  Это не очень точный метод подзарядки батарей и элементов, поскольку количество заряда, которое они могут удерживать, изменяется в течение их срока службы.Однако это лучше, чем отсутствие прекращения начисления.

• Сигнатура напряжения: Сигнатура напряжения Зарядные устройства NiCd используют сигнатуру напряжения никель-кадмиевого элемента, чтобы определить, где он находится в цикле зарядки.

  Обнаружено, что когда никель-кадмиевый аккумулятор полностью заряжен, напряжение на клеммах немного падает. Зарядные устройства на базе микропроцессоров могут контролировать напряжение и определять точку полной зарядки, когда они завершают процесс зарядки.

  Эту форму прекращения заряда NiCd часто называют отрицательным дельта-напряжением, NDV. Он обеспечивает лучшую производительность при быстрой зарядке, поскольку отрицательная точка дельта-напряжения более очевидна при использовании быстрой зарядки.

• Повышение температуры: Для определения момента окончания быстрой зарядки используется метод измерения температуры. Проблема в том, что это неточно, потому что ядро ​​ячейки будет иметь гораздо более высокую температуру, чем периферия.При нормальной скорости зарядки скорость повышения температуры может быть недостаточной для точного определения.

  Обычно в качестве температуры отключения используется температура 50 ° C. Хотя короткий период при температуре 45 ° C может быть приемлемым, если температура может быстро падать, любой продолжительный период при температуре выше или выше вызывает ухудшение состояния элемента.

  Для быстрых зарядных устройств стали доступны более совершенные зарядные устройства с использованием более совершенных технологий. Основанные на микропроцессорной технологии, они способны определять скорость изменения температуры.Обычно прекращение заряда происходит при достижении скорости повышения температуры на 1 ° C в минуту или при достижении предельной заданной температуры (часто между 50 ° C и 60 ° C).

  Обнаружение скорости повышения температуры важно, поскольку оно определяет, когда элемент полностью заряжен и энергия, поступающая в элемент, не преобразуется в накопленную энергию за счет потери тепла.

  Одним из недостатков этого метода является то, что никель-кадмиевые элементы или батареи, повторно вставленные в зарядное устройство с датчиком температуры, которое, вероятно, будет быстрым зарядным устройством, может вызвать опасный перезаряд, если аккумулятор повторно вставлен без полной разрядки, как в случае кто-то хочет убедиться, что аккумулятор заряжен.

Подзарядка NiCd

Часто необходимо поддерживать никель-кадмиевые элементы и батареи полностью заряженными и преодолевать любой саморазряд элемента с течением времени, который может сделать их не пригодными для немедленного использования.

После полной зарядки NiCd можно поддерживать в полностью заряженном состоянии, применяя постоянный заряд. Этот постоянный заряд может быть безопасно достигнут путем подачи небольшого тока к элементу или элементам на уровне примерно от 0,05 C до 0,1 C. Это должно быть достигнуто с использованием источника тока, поскольку фактическое напряжение элементов может изменяться в зависимости от температуры. .

Часто к элементу или элементам может быть приложен гораздо более высокий постоянный заряд, что может привести к перегреву и некоторому повреждению.

, даже несмотря на то, что часто требуется держать элементы или батареи на постоянной подзарядке, чтобы гарантировать их готовность к работе, если срок службы батареи является важным фактором, не рекомендуется оставлять никель-кадмиевые элементы на непрерывной подзарядке более чем на несколько дней при постоянном заряде. время. Гораздо лучше их снять и зарядить перед использованием.

Если никель-кадмиевые никель-кадмиевые батареи заряжать осторожно, они будут работать в течение длительного времени.Известно, что некоторые NiCd-элементы используются в течение многих лет. Несмотря на то, что пропускная способность неизбежно снижается по мере использования, они могут оставаться в рабочем состоянии в течение длительного времени, обеспечивая хорошее обслуживание.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Линейное зарядное устройство

для никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей сокращает количество деталей

Хотя перезаряжаемый литий-ионный и литий-полимерные батареи имеют в последнее время был предпочтительным аккумулятором в высоком производительность портативных продуктов, старая рабочая лошадка никель кадмий (NiCd) и новый никель-металлгидрид (NiMH) батареи по-прежнему важны источники портативного питания. Никель аккумуляторы на базе прочные, способные высокой скорости разряда, хорошего срока службы и относительно недороги.NiMH батареи заменяют NiCd во многих приложений из-за более высокого номинальная мощность (на 40-50% выше) и из-за экологических проблем кадмий, содержащийся в элементах NiCd. В этой статье рассказывается о батареях NiCd / NiMH. основы зарядки и знакомит с Линейное зарядное устройство LTC4060.

Различные способы зарядки Батареи на никелевой основе делятся на категории по скорости: медленно, быстро и быстро. В Самый простой тип зарядного устройства — медленный зарядное устройство с таймером, относительно низкий ток заряда около 14 часов.Это тоже может быть долго для многих портативных приложений. Для более короткого времени зарядки, быстрой и быстрые зарядные устройства применяют постоянный ток при мониторинге напряжения аккумулятора и / или температуру для определения когда прекратить или прекратить заряд цикл. Время зарядки обычно варьируется от 3 до 4 часов (быстро зарядки) примерно до 0,75–1,5 часов (быстрая зарядка).

Зарядные устройства для быстрой и быстрой зарядки постоянный ток заряда и разрешить напряжение батареи подняться до уровня требуется (в определенных пределах) заставить это Текущий.Во время цикла зарядки зарядное устройство измеряет напряжение аккумулятора через регулярные промежутки времени, чтобы определить, когда для завершения цикла зарядки. В течение цикл заряда, напряжение аккумулятора повышается по мере принятия заряда (см. рисунок 1). Ближе к концу цикла зарядки напряжение батареи начинает сильно расти быстрее достигает пика, затем начинает падать. Когда напряжение аккумулятора упало фиксированное количество мВ от пика (–ΔV), аккумулятор полностью заряжен и цикл зарядки заканчивается.

Рисунок 1.Типичный профиль заряда для 4-элементного никель-металлгидридного аккумулятора емкостью 2000 мАч, заряжаемого со скоростью 1С.

Аккумулятор имеет внутреннюю защиту против завышения. В то время как напряжение на ячейке падает со своего пика, температура батареи и внутренняя давление быстро повышается. Если быстрая зарядка продолжается в течение значительного количества время после достижения полной зарядки герметичное уплотнение аккумулятора может на мгновение открываются, вызывая выход газа. Этот не обязательно катастрофичен для батарея, но когда ячейка вентилирует, некоторые также выделяется электролит.Если вентиляция происходит часто, клетка со временем неудача. Кроме того, после вентиляции уплотнение может закрываться неправильно, и электролит может высохнуть.

Напряжение холостого хода (номинальное 1,2 В) и напряжение в конце срока службы (от 0,9 В до 1 В) почти идентичны между двумя типы аккумуляторов, но характеристики зарядки несколько отличаются. Все элементы NiCd может заряжаться непрерывно, но некоторые NiMH-элементы не могут и могут быть поврежденным, если капельный заряд продолжается после достижения полной зарядки.Также профиль напряжения батареи во время цикл быстрой зарядки различается между два типа батарей.

Для NiMH ячеек снижение напряжение аккумулятора (–ΔV) после достижения пик составляет примерно половину NiCd ячеек, таким образом делая заряд прекращение на основе –ΔV слегка труднее. Кроме того, NiMH повышение температуры батареи во время цикл заряда выше, чем у NiCd, и чем выше температура, тем выше уменьшает количество –ΔV, которое возникает при достижении полной зарядки. Для Ячейки NiMH, –ΔV практически не существует при высоких температурах для зарядки ставки ниже, чем C / 2.(См. Боковую панель для определение «C»). Старые батареи и несоответствие элементов еще больше сокращают уже минута падает в батарее Напряжение.

Другие различия между двумя химия включает более высокую энергию плотность и значительно пониженное напряжение депрессия или «эффект памяти» для NiMH ячеек, хотя никель-кадмиевые по-прежнему предпочтительны для приложений с большим током утечки. NiCd-элементы также обладают более низким саморазрядом. характеристики, но NiMH технологиям есть куда совершенствоваться в этом отношении, в то время как технология NiCd довольно зрелый.

LTC4060 — это полностью NiCd или Контроллер линейного зарядного устройства NiMH что обеспечивает постоянный ток заряда и прекращение заряда для быстрого зарядка до четырех последовательно соединенных клетки. Простой в использовании и требующий минимум внешних компонентов, IC управляет недорогим внешним PNP транзистор для обеспечения тока заряда. Базовая конфигурация требует только пять внешних компонентов, хотя включены дополнительные функции, такие as, вход NTC для температуры батареи квалификация, регулируемое напряжение перезарядки, выходы состояния, способные управлять светодиод и входы выключения и паузы.Выбор химического состава аккумулятора и количество заряжаемых ячеек достигнуто закрепив булавки, а ток заряда программируется с помощью резистор стандартного номинала. При адекватном тепловое управление, ток заряда возможно до 2А, а то и выше ток при использовании внешнего тока чувствительный резистор параллельно с внутренний резистор считывания.

Как только аккумуляторная химия и количество ячеек установлено, необходимо определить правильный ток заряда. LTC4060 разработан для быстрого зарядка никелевых аккумуляторов и использует –ΔV в качестве окончания заряда метод.Температура батареи может также следует контролировать, чтобы избежать чрезмерного температура аккумулятора во время зарядки, а таймер безопасности отключает зарядное устройство, если прекращение заряда не происходит. Типичное напряжение быстрой зарядки профиль (быстрый подъем, затем падение в напряжении батареи (–ΔV) ближе к концу цикла заряда) происходит только при относительно высокий ток заряда. Если ток заряда слишком низкий, аккумулятор напряжение не дает необходимого падение напряжения батареи после достижения пик, необходимый для LTC4060 для завершения цикла зарядки.При очень низком токе заряда –ΔV делает не происходит вообще. С другой стороны, если ток заряда слишком велик, аккумулятор может сильно нагреться требует наличия термистора NTC, расположенного рядом с аккумулятором, чтобы приостановить заряд цикл, позволяющий батарее остыть перед возобновлением цикла зарядки.

При достаточном входном напряжении, батарея не подключена и правильный ток заряда, время заряда и соединения термистора на месте, выходное напряжение зарядного устройства очень близко к входному напряжению.Подключение разряженный аккумулятор к зарядному устройству тянет понизить выходное напряжение зарядного устройства ниже 1,9 • V _CELL (V _CELL — общее напряжение батареи, деленное на количество заряжаемых ячеек), таким образом, запускается цикл зарядки.

Если температура АКБ, как измеряется термистором NTC, составляет вне окна от 5 ° C до 45 ° C, цикл зарядки приостанавливается и не заряжается ток течет до приемлемого температура достигнута. Когда температура батареи в допустимых пределах, напряжение батареи измеряется и должно быть ниже максимального предела.

Если напряжение V _CELL ниже 900 мВ, зарядное устройство начинает капельный заряд 20% от запрограммированный ток заряда до напряжение превышает 900 мВ, после чего полный запрограммированный ток заряда начинается. Несколько сотен миллисекунд после начала цикла зарядки, если напряжение аккумулятора превышает 1,95 В, цикл зарядки прекращается. Это перенапряжение состояние обычно означает аккумулятор неисправен, требуется, чтобы зарядное устройство сбросить вручную, заменив аккумулятор, переключая контакт выключения, или снятие и повторное включение питания.

После запрограммированной константы зарядный ток начинает течь, период времени, известное как «время задержки». Это время задержки колеблется от 4 минут до 15 минут в зависимости от ток заряда и время заряда настройки. Во время задержки окончание –ΔV отключено, чтобы предотвратить ложное прекращение начисления. А аккумулятор, который сильно разряжен или не был заряжен в последнее время может демонстрируют падение напряжения батареи во время ранняя часть цикла зарядки, который может быть ошибочно принят за действительный –ΔV прекращение.

Во время цикла зарядки аккумулятор напряжение медленно повышается. Когда аккумулятор приближается к полной зарядке, напряжение аккумулятора начинает расти быстрее, достигает пика, затем начинает падать. Зарядное устройство непрерывно измеряет напряжение батареи каждые 15-40 секунд, в зависимости от тока заряда и таймера настройки. Если каждое измеренное значение напряжения меньше, чем предыдущее значение, для четырех последовательных чтений, а общее падение напряжения батареи превышает 8 мВ / элемент для NiMH или 16 мВ / элемент для NiCd, ток заряда прекращается, окончание цикл зарядки.Открытый сток выходной штифт «CHRG», который был вытащен низкий во время цикла зарядки, теперь становится высоким импедансом.

Подзарядка, программируемая пользователем функция запускает новый цикл зарядки, если напряжение аккумулятора падает ниже установленного уровень напряжения из-за саморазряда или нагрузка на аккумулятор. Кроме того, если полностью заряженный аккумулятор более 1,3 В подключенный к зарядному устройству, клемма –ΔV схема обнаружения включена немедленно, без задержки, таким образом сокращая цикл зарядки для аккумулятор, который уже почти полностью заряжать.

Если батарея достигает примерно 55 ° C во время цикла зарядки, зарядное устройство приостанавливает работу до тех пор, пока температура падает до 45 ° C, затем возобновляет зарядку пока окончание –ΔV не закончит цикл зарядки. Если нет прекращения –ΔV происходит, таймер безопасности останавливается цикл зарядки. Если таймер остановит цикл зарядки, считается неисправностью состояние и зарядное устройство должно быть сбросить, удалив и заменив аккумулятор, переключение контакта SHDN или переключение входная мощность зарядного устройства.

Правильный ток заряда всегда зависит от емкости аккумулятора или просто «C».Буква «C» — это термин, используемый для обозначения заявленной производителем разрядной емкости аккумулятора, которая измеряется в мА • час. Например, батарея с номиналом 2000 мАч может обеспечивать нагрузку 2000 мА в течение одного часа, прежде чем напряжение элемента упадет до 0,9 В или нулевой емкости. В том же примере зарядка той же батареи со скоростью C / 2 будет означать зарядку с током 1000 мА (1 А).

Правильный ток заряда для быстрой зарядки никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов составляет примерно от C / 2 до 2C . Этот уровень тока необходим для того, чтобы элемент демонстрировал необходимый изгиб –ΔV, который возникает, когда элемент достигает полного заряда, хотя зарядка при 2 ° C может вызвать чрезмерное повышение температуры аккумулятора, особенно с небольшими NiMH элементами большой емкости.Из-за химических различий между двумя химическими составами аккумуляторов NiMH-элементы выделяют больше тепла при быстрой зарядке.

Не подключайте нагрузку напрямую к аккумулятор при зарядке. Заряд ток должен оставаться относительно постоянным для прекращения заряда –ΔV чтобы быть эффективными. Нагрузки с изменением текущие уровни приводят к небольшим изменениям в напряжении батареи, которое может сработать ложное прекращение заряда –ΔV. Для приложения, требующие нагрузки, см. к показанным компонентам силового тракта на рисунке 2.Когда входное напряжение в настоящее время нагрузка питается от входное питание через диод Шоттки D1 и аккумулятор изолирован от Загрузка. Снятие входного напряжения тянет ворота Q2 на низкий уровень, включая его обеспечение пути тока с низким сопротивлением между аккумулятором и нагрузкой.

Рис. 2. Зарядное устройство для 4-элементных никель-металлгидридных аккумуляторов 2 А с термистором NTC и управлением цепью питания

Минимизируйте сопротивление постоянному току между зарядное устройство и аккумулятор. Некоторые держатели батарей имеют пружины и контакты с чрезмерным сопротивлением.Повышенное сопротивление в серия с аккумулятором может предотвратить цикл зарядки с момента запуска из-за состояние перенапряжения аккумулятора один раз начинается полный зарядный ток. Плохо сконструированные держатели аккумуляторных батарей также могут произвести ложное прекращение начисления, если движение батареи вызывает преждевременное –ΔV чтение.

В отличие от литий-ионных элементов, которые могут быть параллельно для увеличения емкости, NiCd или никель-металлгидридные элементы не следует подключать параллельно, особенно при быстрой зарядке. Взаимодействие между ячейками мешает правильному прекращение заряда.Если больше емкости требуется, выберите ячейки большего размера.

Не все батареи NiCd или NiMH ведут себя так же при зарядке. Производители различаются материалами и строительство, приводящее к некоторому различные профили напряжения заряда или количество выделяемого тепла. Аккумулятор может быть разработан для общего назначения использовать или оптимизировать для большой емкости, быстрая зарядка или высокая температура операция. Некоторые батареи могут не разработан для сильноточного (2C) заряда скорости, приводящие к высокой температуре ячейки при зарядке.Кроме того, самые новые клетки сформированы не полностью и требуют некоторой подготовки, прежде чем они достигают своей номинальной мощности. Кондиционирование состоит из многократного заряда и циклы разряда.

Термистор, установленный рядом с аккумулятором упаковка, желательно контактирующая с одной или несколькими ячейками, очень рекомендуется, как в качестве меры безопасности и увеличить срок службы батареи. В отличие от литий-ионных батарей, которые очень небольшое повышение температуры при зарядке, Никелевые батареи нагреваются во время цикл зарядки, особенно NiMH батареи.Минимизация продолжительности времени аккумулятор подвергается воздействию повышенной температуры продлевает срок службы батареи.

NiCd и NiMH батареи идеально подходят источники аккумуляторной энергии для многие портативные продукты и резервное копирование Приложения. Эта статья помогает ознакомить пользователя с некоторыми из зарядные характеристики никеля на основе батарей и как они применяются к зарядному устройству LTC4060. Зарядка Аккумуляторы NiCd и NiMH правильно и безопасность упрощается с помощью LTC4060 линейный контроллер зарядного устройства.

Зарядное устройство для простых никель-кадмиевых аккумуляторов

с индикатором заряда

>> Электронные ресурсы для проектирования
.. >> Библиотека: Серия статей
.. .. >> Серия: Идеи для дизайна
.. .. .. >> Идеи для дизайна Том 2

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20be1a» data-embed-element = «aside» data-embed-alt = «Insidepenton Com Электронный дизайн Adobe Pdf Logo Tiny» data-embed- src = «https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2013/01/insidepenton_com_electronic_design_adobe_pdf_logo_tiny.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%

Загрузите эту статью в формате .PDF Этот тип файлов включает графику и схемы с высоким разрешением.

Перезаряжаемые никель-кадмиевые (NiCd) батареи широко используются в бытовой электронике из-за их высокой плотности энергии, длительного срока службы и низкой скорости саморазряда.Стандартные никель-кадмиевые элементы можно заряжать с разными скоростями: быстрая зарядка сильным током или ночь малым током.

Независимо от скорости зарядки, во время зарядки на аккумулятор должен подаваться постоянный ток. Кроме того, в аккумуляторную батарею необходимо подавать больше энергии, чем ее фактическая емкость, чтобы компенсировать потери энергии во время зарядки.

Однако при разработке зарядного устройства для них необходимо решить две проблемы: как установить правильное значение зарядного тока и как остановить процесс зарядки, когда аккумулятор полностью заряжен, чтобы избежать перезарядки.Это простое и недорогое зарядное устройство решает обе проблемы.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e8f6d5f267ee20d394» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Загрузка файлов 2013 04 Ifd2544 Fig1a «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2013/04/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2013_04_IFD2544_Files_uploads_2013_04_IFD2544_Fig = 1440 «data-embed-caption =» «]}% 1.Постоянный ток зарядки создается LDO и резистором и стробируется Q1, который, в свою очередь, управляется выходом микроконтроллера. Квартет светодиодов, также управляемых микроконтроллером, показывает пользователю состояние заряда.

Самый дешевый и безопасный способ зарядить никель-кадмиевый аккумулятор — заряжать 10% от номинальной емкости в час в течение 16 часов. Используемый аккумуляторный блок содержит два никель-кадмиевых элемента AA емкостью 1200 мАч, поэтому аккумулятор необходимо заряжать током 120 мА.

В схеме зарядки на Рисунке 1 постоянный ток заряда генерируется регулятором тока, состоящим из IC3 (LM317 LDO) и резистора R3, где R3 равно 1.25 В / 120 мА, около 10 Ом. Коммутирующий полевой МОП-транзистор Q1 (IRF520) был выбран из-за его очень низкого сопротивления в открытом состоянии (проводящего) 0,3 Ом.

Лучшая практика зарядки — использовать таймер, чтобы предотвратить перезарядку в течение более 16 часов. Такой подход не требует датчика окончания заряда и обеспечивает полную зарядку. Функция синхронизации выполняется микроконтроллером IC1, который также сообщает о состоянии заряда через светодиоды.

В этом проекте можно использовать любой микроконтроллер.Здесь использовался недорогой восьмиконтактный микроконтроллер Motorola (Freescale) MC68HC908QT1.

Каждый этап зарядки обозначается включением соответствующего светодиода. Количество шагов определяется количеством доступных выходов микроконтроллера без добавления каких-либо дополнительных компонентов. Поскольку микроконтроллер имеет пять выходов, один из них используется для запуска заряда, поэтому четыре могут использоваться для индикации заряда. Для минимизации количества компонентов используются светодиоды со встроенными резисторами (WP710A10YD5V, www.kingbrightusa.com).

Чтобы сделать процесс более наглядным, эти светодиоды должны быть расположены на одной линии с очертаниями батареи, нарисованными вокруг них, поэтому включение светодиодов по одному будет четко указывать на процесс зарядки. Разумно выбрать одинаковые временные интервалы, при этом светодиоды будут показывать 25%, 50%, 75% и 100% времени заряда аккумулятора.

Программа начинает мигать соответствующим светодиодом в начале каждого временного интервала и до конца каждого интервала.После этого загорятся светодиоды. Когда зарядка закончена, все четыре светодиода горят, поэтому пользователь знает статус заряда в любое время. (В качестве дополнительной функции можно добавить зуммер для подачи звукового сигнала после завершения зарядки.)

Программа микроконтроллера на рисунке 2 проста. Листинг кода ассемблера можно найти здесь.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e8f6d5f267ee20d396» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Загрузка файлов 2013 04 Ifd2544 Fig2a «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2013/04/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_uploads_2013_04_IFD2544_Fig2a.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed]-caption%. последовательность проверки уровня / пошаговой итерации кода для управления светодиодами индикации заряда.

Период мигания светодиода установлен на одну секунду. Встроенный генератор микроконтроллера генерирует частоту 12,8 МГц и обеспечивает длительность одного цикла 312.5 нс. При установке предварительного делителя таймера на 64 и регистра по модулю таймера на 50 000 (C350H) период переполнения таймера (TOF) равен одной секунде (0,3125 мкс × 64 × 50 000). Программа переключает светодиод в каждом периоде TOF.

Ночной «продолжительный» заряд длится 16 часов, при этом константа счетчика MAX_CNT рассчитана как 16 × 60 × 60 = 57 600 (E100H). Таким же образом можно установить любое максимальное время зарядки. Очевидно, что ждать 16 часов для тестирования программы неудобно, и более практичным было бы, например, 20 минут.

Для этого более короткого периода постоянная MAX_CNT должна быть установлена ​​на 20 × 60 = 1200 (04B0H). Продолжительность каждого из четырех временных интервалов будет автоматически установлена ​​прошивкой после ввода максимального времени зарядки.

Этот подход очень гибкий и может быть применен для зарядки любой никель-кадмиевой батареи, выбрав соответствующий резистор R3. Кроме того, можно использовать практически любой тип микроконтроллера, поскольку программа проста и использует только стандартные инструкции.

Абель Райнус — инженер в Armatron International Inc., Малден, Массачусетс. С ним можно связаться по адресу [email protected].

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20be1a» data-embed-element = «aside» data-embed-alt = «Insidepenton Com Электронный дизайн Adobe Pdf Logo Tiny» data-embed- src = «https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2013/01/insidepenton_com_electronic_design_adobe_pdf_logo_tiny.png?auto=format&fit=max&w=1440″ data-embed]-caption = »

Загрузите эту статью в формате.Формат PDF Этот тип файлов включает графику и схемы с высоким разрешением.

>> Электронные ресурсы для проектирования
.. >> Библиотека: Серия статей
.. .. >> Серия: Идеи для дизайна
.. .. .. >> Идеи для дизайна Том 2

Часто задаваемые вопросы о зарядном устройстве NiMH

Часто задаваемые вопросы о зарядных устройствах NiMH и NiCD

[Примечание: в этом разделе часто задаваемых вопросов в основном рассматриваются вопросы о зарядных устройствах, предназначенных для аккумуляторов NiMH или NiCD.Он не распространяется конкретно на свинцово-кислотные, герметичные свинцово-кислотные (SLA) или литий-ионные зарядные устройства.]

В чем разница между быстрой зарядкой и быстрой зарядкой?

Оба термина по сути бессмысленны. В отрасли нет стандарта, поэтому производители могут использовать эти термины по-разному. Одна из проблем с такими терминами заключается в том, что время, необходимое для зарядки аккумулятора, зависит от емкости заряжаемого аккумулятора.Зарядное устройство, которое может зарядить NiCD аккумулятор стандартной емкости AAA (180 мАч) всего за один час, может занять 8 часов для зарядки NiMH аккумулятора большой емкости (1500 мАч). Лучше игнорировать такие термины и сделать приблизительный расчет того, насколько быстро зарядное устройство может заряжать аккумуляторы. (Для этого вы можете использовать наш калькулятор времени заряда аккумулятора . )

Вернитесь к началу страницы

Сколько времени потребуется зарядному устройству для зарядки аккумуляторов?

Довольно легко оценить, сколько времени это займет.Просто разделите емкость аккумулятора на скорость зарядки зарядного устройства, а затем увеличьте время примерно на 20%, чтобы учесть определенную неэффективность. Например, аккумулятор емкостью 1600 мАч потребует около 4 часов для полной зарядки зарядным устройством со скоростью заряда 500 мА. (1600 мАч / 500 мА x120%). Между прочим, этот пример применим к стандартной NiMH батарее AA и типичному «быстрому зарядному устройству». Имейте в виду, что частично разряженный аккумулятор будет заряжен за меньшее время.

Если это кажется слишком сложным, воспользуйтесь нашим калькулятором времени заряда аккумулятора .

Вернитесь к началу страницы

Может ли зарядное устройство повредить аккумулятор (сократить срок его службы или уменьшить емкость)?

Да. Самая частая причина преждевременного выхода из строя батареи — перезарядка. Тип зарядных устройств, наиболее часто вызывающих перезарядку, — это так называемые «быстрые зарядные устройства» на 5 или 8 часов. Проблема с этими зарядными устройствами в том, что у них действительно нет механизма контроля заряда.Большинство из них представляют собой простые конструкции, которые заряжаются с полной скоростью в течение фиксированного периода времени, обычно пять или восемь часов, а затем отключаются или переключаются на более низкий уровень «струйной» зарядки. С этими зарядными устройствами при правильном использовании все в порядке. При неправильном использовании они могут сократить срок службы батареи несколькими способами.

Сначала предположим, что полностью заряженные или частично заряженные батареи вставлены в зарядное устройство. Зарядное устройство не может это почувствовать, поэтому оно полностью заряжает батареи, на которые оно было рассчитано.Нет ничего необычного в том, чтобы поместить частично заряженные батареи в зарядное устройство, поскольку довольно легко перепутать батареи и случайно вставить полностью заряженные батареи в зарядное устройство. Сделайте это несколько раз с одним из этих зарядных устройств, и емкость аккумулятора начнет падать.

Другая распространенная ситуация — цикл зарядки прерывается на этапе зарядки. Зарядное устройство отключают, чтобы посмотреть, насколько нагреваются батареи, или использовать электрическую розетку для чего-нибудь еще.Затем зарядное устройство снова подключается. К сожалению, это приведет к повторному запуску полного цикла зарядки, даже если предыдущий цикл зарядки был почти завершен.

Самый простой способ избежать этих сценариев — использовать интеллектуальное зарядное устройство, зарядное устройство с микропроцессорным управлением. Интеллектуальное зарядное устройство может определить, когда аккумулятор полностью заряжен, а затем, в зависимости от его конструкции, либо полностью отключить, либо переключиться на непрерывный заряд. В большинстве наших зарядных устройств используется микропроцессорное управление. Для получения конкретной информации см. Нашу сравнительную таблицу зарядных устройств .

Вернитесь к началу страницы

Что такое капельный заряд?

Теоретически капельный заряд — это скорость заряда, которая достаточно высока, чтобы поддерживать полностью заряженный аккумулятор, но достаточно низка, чтобы избежать перезарядки. Плата за обслуживание — это еще один способ описания постоянной зарядки. Определение оптимальной скорости непрерывного заряда для конкретной батареи немного сложно описать, но обычно считается, что она составляет около десяти процентов от емкости батареи, т.е. е. Оптимальная скорость непрерывной подзарядки Sanyo 2500 мАч AA NiMH не превышает 250 мА.Одна из причин, по которой вам важно понимать оптимальную скорость непрерывного заряда для зарядного устройства и аккумуляторов, заключается в компенсации саморазряда NiCD и NiMH аккумуляторов. Другая причина заключается в том, что перезарядка аккумулятора определенно сократит срок его службы. Хотя большинство производителей не рекомендуют оставлять батарею в зарядном устройстве на длительное время, многие люди оставляют свои батареи в зарядном устройстве на непрерывной подзарядке на несколько дней или недель, чтобы сохранить свои батареи «готовыми к использованию».Если вы знаете скорость непрерывного заряда, которую производит ваше зарядное устройство, и она составляет около одной десятой емкости аккумулятора или меньше, тогда все будет в порядке, если вы собираетесь делать это время от времени. Вообще говоря, вы не хотите оставлять зарядное устройство подключенным к сети без присмотра на длительное время.

Вредна ли непрерывная зарядка для аккумуляторов?

Многие производители аккумуляторов не рекомендуют длительную (за несколько месяцев) непрерывную зарядку. Если используется непрерывная зарядка, то скорость заряда должна быть очень низкой или низкой или только прерывистой.Лучшие интеллектуальные зарядные устройства будут отправлять импульсный заряд аккумулятору только после того, как он зарядится. Они не применяют постоянную низкую ставку заряда. Некоторые продавцы аккумуляторов заявляют, что применение непрерывной непрерывной подзарядки примерно на 1/10 емкости аккумулятора не является вредным. Однако мы не видели, чтобы производители аккумуляторов одобряли такую ​​практику.

Лучше полностью зарядить батареи, а затем хранить их полностью заряженными в морозильной камере, чем оставлять их на непрерывной подзарядке на очень длительные периоды времени.

Вернитесь к началу страницы

Уменьшает ли быстрая зарядка срок службы батарей?

Несущественно. Если для этого используется правильно спроектированное интеллектуальное зарядное устройство, большинство никель-металлгидридных аккумуляторов можно перезарядить примерно за час без каких-либо повреждений или значительного сокращения их срока службы. Однако никель-металлгидридные аккумуляторы можно быстро заряжать только с помощью зарядного устройства, специально предназначенного для зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов. Зарядные устройства, предназначенные для быстрой зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, могут перезарядить никель-металлогидридные аккумуляторы.Хотя может быть правдой, что быстрая зарядка NiMH аккумуляторов может немного сократить срок службы аккумулятора (вероятно, менее чем на 10%), это должно быть более чем компенсировано неудобством всегда медленной зарядки аккумуляторов.

Вернитесь к началу страницы

В чем разница между зарядным устройством для никель-металлгидридных аккумуляторов и зарядным устройством для никель-кадмиевых аккумуляторов.

Наибольшие различия заключаются в скорости заряда (насколько быстро зарядное устройство может заряжать батареи) и в управлении зарядкой (как заряд определяет, когда остановить заряд).Многие из недорогих зарядных устройств для никель-металлгидридных аккумуляторов представляют собой просто зарядные устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов, которые были немного изменены. Обычно 5-часовое зарядное устройство NiCd оснащено переключателем, который позволяет увеличить время зарядки с пяти до восьми часов. Таким образом, зарядное устройство NiCd на 5 часов превращается в зарядное устройство NiMh на 8 часов. Как мы упоминали выше, мы не рекомендуем этот тип зарядного устройства. Хотя зарядное устройство с таймером дешевле в производстве, чем интеллектуальное зарядное устройство, оно может привести к перезарядке и повреждению аккумулятора, если аккумуляторы часто заряжаются до того, как они разрядятся (то есть аккумуляторы используются в течение короткого времени, а затем полностью заряжаются снова. ).

Интеллектуальные зарядные устройства

NiMH на самом деле были разработаны, чтобы определять, когда NiMH аккумулятор полностью заряжен, а затем отключаться или переходить в режим непрерывной зарядки. Из-за более сложной схемы этот тип зарядного устройства стоит дороже, но должен продлить срок службы батареи . Некоторые из этих зарядных устройств лишь немного дороже «глупых» зарядных устройств. Мы настоятельно рекомендуем приобрести интеллектуальное зарядное устройство для ваших никель-металл-гидридных или никель-кадмиевых аккумуляторов.

Вернитесь к началу страницы

Могу ли я использовать старое зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов для зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов?

Ответ на этот вопрос зависит от типа зарядного устройства NiCd.В зависимости от типа имеющегося у вас никель-кадмиевого зарядного устройства старое никель-кадмиевое зарядное устройство может недостаточно заряжать никель-металлогидридные батареи (скорее всего), заряжать их чрезмерно (что менее вероятно) или заряжать никель-металлогидридные батареи должным образом (но это вряд ли произойдет автоматически и может займет очень много времени). Давайте посмотрим на три случая.

Многие из старых никель-кадмиевых зарядных устройств представляют собой простые зарядные устройства с синхронизацией по времени, которые заряжают батареи в течение фиксированного периода времени, а затем отключаются. К сожалению, поскольку никель-кадмиевые батареи имеют гораздо меньшую емкость, чем никель-металлогидридные батареи, таймер, вероятно, отключится задолго до полной зарядки никель-металлгидридных батарей. Это не повредит батареи, но никель-металлгидридные батареи не будут полностью заряжены, так как таймер остановит цикл зарядки слишком рано.

Среди старых никель-кадмиевых зарядных устройств обычным явлением являются так называемые «ночные» зарядные устройства, которые заряжают батареи с низкой скоростью, пока зарядное устройство подключено к электросети. Зарядное устройство этого типа может полностью заряжать никель-металлогидридные батареи, но для этого может потребоваться много времени. Сделай так. Возможно, что старому зарядному устройству NiCd потребуется до 48 часов для полной зарядки новых NiMH аккумуляторов большой емкости! Этот тип зарядного устройства вряд ли повредит никель-металлгидридные батареи, если батареи не будут оставлены в зарядном устройстве на несколько недель, но это может быть не очень удобно в использовании.Если у вас есть такое зарядное устройство, вы можете определить, сколько времени вам понадобится для зарядки аккумуляторов, с помощью калькулятора, указанного выше.

Последняя возможность состоит в том, что старое зарядное устройство NiCd представляет собой быстрое зарядное устройство, которое заряжает никель-металл-гидридные батареи, но не имеет необходимой схемы для остановки цикла зарядки после полной зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов. Если зарядное устройство NiCd предназначено для зарядки аккумуляторов менее чем за два часа, это может быть именно этот тип. В этом случае существует риск того, что старое зарядное устройство перезарядит NiMH аккумуляторы.Это станет очевидным, если батареи сильно нагреются во время цикла зарядки. (NiMH аккумуляторы обычно нагреваются при полной зарядке, особенно при быстрой зарядке). Если никель-металлгидридные батареи становятся слишком горячими для использования и остаются в таком состоянии более 20 или 30 минут, то зарядное устройство, скорее всего, перезаряжает никель-металлгидридные батареи и может сократить их срок службы. Вы, скорее всего, столкнетесь с этим типом зарядного устройства, если оно предназначено для быстрой зарядки автомобильных аккумуляторов радиоуправления (RC).Мы не рекомендуем использовать быстрое зарядное устройство NiCD для зарядки NiMH аккумуляторов.

Вернитесь к началу страницы

Какие батареи лучше: NiCD или NiMH?

Это действительно зависит от того, для чего вы собираетесь их использовать. Батареи NiCD обычно используются для электроинструментов, и по этой емкости они во многих отношениях превосходят батареи NiMH. Для цифровых устройств с высоким энергопотреблением, где вес имеет первостепенное значение, лучше всего подходят никель-металлгидридные батареи. NiMH батареи также считаются экологически чистым химическим составом батарей.NiCD токсичны, и их переработка обязательна.

Вернуться к началу страницы

Что такое зарядка аккумулятора или тренировка?

Когда вы намеренно разряжаете батарею до определенного минимального напряжения, а затем перезаряжаете ее, это называется кондиционированием или восстановлением батареи. Это также иногда называют упражнениями на батарейках. Это особенно важно для уменьшения того, что некоторые называют эффектом памяти, испытываемым при использовании никель-кадмиевых батарей, если вы обычно не полностью разряжаете их при каждом использовании.Для аккумуляторов NiCD это необходимо делать периодически, примерно каждые 10 циклов зарядки / разрядки или около того, иначе аккумуляторы начнут терять емкость. Для никель-металлгидридных аккумуляторов кондиционирование не требуется для уменьшения эффекта памяти, потому что для этого типа аккумуляторов он незначителен. Тем не менее, восстановление очень удобно как для NiMH, так и для NiCD аккумуляторов, потому что новые аккумуляторы не заряжаются, когда вы их получаете, и их необходимо заряжать и разряжать три-пять раз, прежде чем они достигнут своей полной емкости.Кроме того, время от времени кондиционирование перезаряжаемых батарей помогает гарантировать, что они прослужат вам годы или прослужат, и сэкономят вам как можно больше денег, прежде чем вы отправите их на переработку и получите новые.

Вернуться к началу страницы

Что такое канал заряда или цепь заряда?

Зарядные устройства

имеют один или несколько каналов зарядки, также называемых цепями зарядки. Каждый канал зарядки может заряжать одну или несколько батарей. Например, зарядные устройства типа AA и AAA обычно имеют четыре зарядные станции и два канала зарядки.Это означает, что каждый канал заряда заряжает две батареи в одной цепи. Вот почему вы видите, что многие люди рекомендуют хранить батареи в наборах, чтобы оптимизировать их зарядку. В основном это рекомендуется, потому что вы, вероятно, используете зарядное устройство с двумя батареями в каждом канале зарядки, например, наш TurboCharger 4000.

Вернуться к началу страницы

Что такое зарядная станция?

В зарядном устройстве для аккумуляторов зарядная станция — это место, куда вы помещаете аккумулятор для его подзарядки.Многие зарядные устройства имеют зарядные станции, которые подходят для аккумуляторов разных типов и размеров. Например, большинство зарядных устройств типа AA также могут работать с батареями AAA, а некоторые «универсальные» зарядные устройства также могут работать с другими типами на той же зарядной станции. например, клетки AA, AAA, C и D. У универсальных зарядных устройств других типов есть адаптеры, которые входят в комплект или должны приобретаться отдельно, чтобы использовать батареи разных типов и размеров.

Что делает зарядное устройство «умным зарядным устройством»?

Любое зарядное устройство, использующее компьютерный чип для управления различными аспектами процесса зарядки, можно считать интеллектуальным зарядным устройством.Технически даже зарядное устройство, которое может определять и регулировать скорость зарядки на основе батареи, вставленной в зарядную станцию, может считаться интеллектуальным зарядным устройством, но все, что является либо ручным (постоянная скорость зарядки, пока оно подключено), либо использует таймер Чтобы управлять процессом зарядки, мы не рассматриваем настоящее умное зарядное устройство. Есть даже разные уровни умных зарядных устройств. Различные функции, которые работают вместе, иногда загадочным образом, потому что у аккумуляторов и зарядных устройств очень много переменных.Чтобы мы могли рассматривать зарядное устройство как интеллектуальное зарядное устройство, оно должно иметь общую функцию зарядки, известную как отрицательная дельта V. Отрицательная дельта V — это, по сути, технический метод для зарядного устройства, чтобы узнать, когда батарея достигла своей зарядной емкости, а затем выключить отключение зарядки или иногда переход в режим непрерывной зарядки. Другими функциями, которые способствуют «умному» статусу зарядных устройств, являются: спасение батареи (реализовано различными способами, чтобы попытаться «отскочить» от чрезмерно разряженной батареи — i.е. менее 1,0 или 0,9 вольт — так что он будет заряжаться), датчики температуры, функции разряда и кондиционирования, функции тестирования батареи и даже таймеры, чтобы ограничить общую продолжительность заряда, поэтому, даже если вы оставите его подключенным, он сам поворачивается выключится по истечении заданного времени. Помните, что все производители считают свои зарядные устройства «умными» с некоторыми или всеми этими функциями, и все они не одинаковы !? Эй, мы тоже …

Вернуться к началу страницы

Безопасность

— Могу ли я зарядить никель-кадмиевый аккумулятор с помощью никель-металлгидридного зарядного устройства?

Следующее примечание по применению от Texas Instruments по зарядке аккумуляторов весьма актуально.

Речь идет о некоторых микросхемах контроллера зарядного устройства, но основная часть документа сосредоточена на том, как безопасно заряжать NiCd, NiMH и LiIon элементы. В нем также подробно рассказывается о том, что ставит под угрозу лицо дизайнера, когда он предпочитает более длительное время автономной работы более быстрой зарядке и т. Очень интересное чтение.

Обратите внимание, в частности, что постоянный заряд не является проблемой: никель-кадмиевые элементы более прочны и устойчивы, чем никель-металлгидридные аккумуляторы той же емкости, поэтому, если зарядное устройство предназначено для никель-металлгидридных элементов, оно будет работать также и для никель-кадмиевых элементов ( при постоянном заряде). режим ).

Соответствующие выдержки (выделено мной):

Медленная зарядка

NI-CD: большинство никель-кадмиевых элементов легко выдерживают длительный зарядный ток c / 10 (1/10 от номинала элемента в часах) в течение неограниченного времени без повреждения элемента. При такой скорости типичное время зарядки составляет около 12 часов.

Некоторые высокоскоростные Ni-Cd элементы (которые оптимизированы для очень быстрой зарядки) могут выдерживать постоянные токи непрерывного заряда до c / 3.Применение c / 3 позволит полностью зарядить аккумулятор примерно за 4 часа.

Способность легко заряжать никель-кадмиевые батареи менее чем за 6 часов без какого-либо метода определения окончания заряда — основная причина, по которой они доминируют в дешевых потребительских товарах (таких как игрушки, фонарики, паяльники). Схема капельного заряда может быть создана с использованием дешевого настенного куба в качестве источника постоянного тока и одного силового резистора для ограничения тока.

NI-MH: Ni-MH элементы не так устойчивы к длительной зарядке: максимальная безопасная скорость непрерывного заряда будет указана производителем и, вероятно, будет где-то между c / 40 и c / 10. Если будет использоваться непрерывная зарядка от Ni-MH (без завершения зарядки), необходимо соблюдать осторожность, чтобы не превысить максимальную указанную скорость непрерывного заряда.

Быстрая зарядка, с другой стороны, может вызвать проблемы с , потому что ему нужна схема обнаружения конца заряда, которая по-разному работает в двух химических составах:

Быстрая зарядка

Быстрая зарядка для Ni-Cd и Ni-MH обычно определяется как время зарядки в течение 1 часа, что соответствует скорости зарядки около 1.2c. Подавляющее большинство применений, в которых используются Ni-Cd и Ni-MH, не превышают эту норму заряда.

Важно отметить, что быстрая зарядка может быть выполнена безопасно только в том случае, если температура элемента находится в пределах 10-40 ° C, а 25 ° C обычно считается оптимальным для зарядки. Быструю зарядку при более низких температурах (10-20 ° C) следует выполнять очень осторожно, так как давление внутри холодного элемента будет расти быстрее во время зарядки, что может привести к выделению газа из элемента через внутреннее отверстие для сброса давления (что укорачивает срок службы батареи).

Химические реакции, происходящие в Ni-Cd и Ni-MH батареях во время зарядки, сильно различаются. экзотермичен (нагревает ячейку). Важность этого различия заключается в том, что можно безопасно нагнетать очень высокие значения зарядного тока в никель-кадмиевый элемент, если он не перезаряжен.

Фактором, ограничивающим максимальный безопасный ток зарядки для Ni-Cd, является внутреннее сопротивление элемента, так как это приводит к рассеиванию мощности на P = I ² R.Внутренний импеданс Ni-Cd обычно довольно низкий, поэтому возможны высокие уровни заряда.

[…]

Экзотермический характер реакции заряда Ni-MH ограничивает максимальный зарядный ток, который можно безопасно использовать, так как повышение температуры элемента должно быть ограничено.

[…]

Быстрая зарядка: возможное повреждение ячейки

Внимание! Как Ni-Cd, так и Ni-MH аккумуляторы представляют опасность для пользователя, если они быстро заряжаются в течение чрезмерного времени (подвергаются чрезмерной перезарядке).

Когда батарея полностью заряжена, энергия, подаваемая в батарею, больше не расходуется на реакцию заряда и должна рассеиваться в виде тепла внутри элемента. Это приводит к очень резкому увеличению как температуры элемента, так и внутреннего давления, если продолжается сильноточная зарядка.

Ячейка содержит вентиляционное отверстие, активируемое давлением, которое должно открываться, если давление становится слишком большим, позволяя выпускать газ (это вредно для ячейки, поскольку потерянный газ никогда не может быть заменен).В случае Ni-Cd выделяемый газ — это кислород. В случае никель-металлгидридных элементов выделяющийся газ будет водородом, который при воспламенении сильно воспламенится.

Сильно заряженный элемент может взорваться, если вентиляционное отверстие не открывается (из-за износа с возрастом или коррозии из-за утечки химикатов). По этой причине никогда не следует перезаряжать батареи до тех пор, пока не произойдет вентиляция.

В последующих разделах представлена ​​информация, которая позволит разработчику обнаружить полную зарядку и завершить цикл сильноточной зарядки, чтобы не произошло чрезмерной перезарядки.

Опять же, никель-кадмиевые элементы более прочные, поэтому заряжать их с помощью никель-металлгидридного зарядного устройства не представляет опасности. Но следите за временем, проведенным под зарядкой! Схема окончания заряда может быть не в состоянии обнаружить, что никель-кадмиевые элементы полностью заряжены, и поэтому она может перезарядить их.

Избыточная зарядка, которая относительно ограничена по времени, может просто сократить срок службы ваших никель-кадмиевых элементов, но если вы перезарядите их в течение многих часов, они могут выйти из строя и сильно повредиться!

См. Раздел этого примечания по применению об обнаружении окончания заряда для NiCd vs.NiMH для получения дополнительной информации. Вот краткое содержание его содержания:

Обнаружение окончания заряда для Ni-Cd / Ni-MH

И Ni-Cd, и Ni-MH батареи можно быстро зарядить и безопасно, только если они не перезаряжены.

Измеряя напряжение и / или температуру аккумулятора, можно определить, когда аккумулятор полностью заряжен.

Большинство высокопроизводительных систем зарядки используют как минимум две схемы обнаружения для прекращения быстрой зарядки: напряжение или температура обычно являются основным методом, с таймером в качестве резервного на случай, если основной метод не может правильно определить полную зарядку. точка.

Можно ли заряжать свинцово-кислотный аккумулятор с помощью никель-металлгидридного или никель-кадмиевого зарядного устройства?

Возможно, вы сможете использовать зарядное устройство NiCd для зарядки аккумулятора. Проблема возникает в той части, где вы «ждете, пока закончите». Схемы прекращения зарядки (когда автоматически прекращать зарядку) будут другими. Для свинцово-кислотных, вероятно, переключение из режима ограничения тока в режим ограничения напряжения при некотором максимально безопасном зарядном напряжении. Для NiCd / NiMH, наблюдая за напряжением, где оно идет «за холм» от увеличения к снижению, и / или температура быстро растет.Плюс некоторые другие функции безопасности, такие как тайм-аут, повышенное / пониженное напряжение, повышенная / пониженная температура и т. Д.

Если вы поместите в зарядное устройство неправильный химический состав, оно может никогда не увидеть, что нужно для прекращения зарядки, потому что аккумулятор ведет себя по-другому (график напряжения, отображаемый с течением времени, имеет другую картину). Он мог заряжаться буквально до тех пор, пока аккумулятор не взорвался. Если вы понимаете, что требуется от аккумулятора и для чего предназначено зарядное устройство, вы все равно сможете использовать его, если сможете вручную наблюдать и при необходимости прекратить зарядку.Вы рискуете разрушить аккумулятор, но в некоторых случаях частичная зарядка прямо сейчас более ценна, чем более длительный срок службы позже.

Ваша заявленная цель — измерить емкость аккумулятора, а не, скажем, вернуть достаточно заряда автомобильному аккумулятору, чтобы вы могли завести автомобиль и проехать на нем, чтобы завершить зарядку. Если все, что вы хотели сделать, это получить «немного» заряда батареи, учитывая, что вы уже знаете, что она разряжена, вы, вероятно, могли бы дать ей зарядиться от источника 2A на «некоторое время» и отключить его вручную через некоторое время, значительно меньшее, чем (64A -hr / 2A) = 32 часа, скажем, 8-12 часов, наблюдая с помощью вольтметра, что напряжение не превышает максимально безопасное напряжение, и преждевременно отключая, если это произойдет.Для того, чтобы полностью зарядить и разрядить аккумулятор для измерения емкости, вам понадобится правильная схема прекращения заряда, которой у вас нет.

.

No related posts.