Äskettäin sain sarjan ladattavia nikkelimetallihydridi (NiMH) -akkuja Bosch 14.4V, 2.6Ah -ruuvimeisselille. Paristoilla oli tosiasiallisesti pieni kapasiteetti, vaikka niitä käytettiin vain lyhyen aikaa kuormituksen alaisena ja niillä oli pieni määrä purku- (työ-) latausjaksoja. Tästä syystä päätin purkaa paristot, suorittaa niiden elementti-elementtimittaukset ominaisuuksien ja mahdollisen hyödyntämisen määrittämiseksi, käyttää "eloonjääneitä" elementtejä muissa kotitekoisia tuotteita vaativat suuren virran ulostulon lyhyessä ajassa. Tätä työtä kuvataan vaiheittain huomautuksessa ”Automaattinen akun tyhjennyslaite».
Irrota akku
Määrätyn laitteen elementtien alustava purkaus suoritettiin kontrolloimalla vähintään 0,9 ... 1,0 voltin jäännösjännitettä syvän purkautumisen estämiseksi. Seuraavaksi yksinkertainen ja luotettava laturi vaadittiin niiden täyteen lataamiseksi.
Laturivaatimukset
NiMH-paristojen valmistajat suosittelevat latauksen suorittamista, joiden virta-arvo on välillä 0,75–1,0C. Näissä olosuhteissa latausprosessin hyötysuhde, suurin osa jaksosta, on mahdollisimman korkea. Mutta latausprosessin loppuun mennessä hyötysuhde laskee jyrkästi ja energia menee lämmöntuotantoon. Elementin sisällä lämpötila ja paine nousevat voimakkaasti. Paristoissa on hätäventtiili, joka voi avautua paineen noustessa. Tässä tapauksessa akun ominaisuudet menetetään peruuttamattomasti. Kyllä, ja hyvin lämpötilalla on negatiivinen vaikutus akun elektrodien rakenteeseen.
Tästä syystä nikkelimetallihydridi-akkujen tapauksessa on erittäin tärkeää seurata akun tiloja ja kuntoa latauksen aikana, latausprosessin päättyessä, jotta vältetään ylikuormitus tai akun tuhoutuminen.
Kuten osoitettiin, NiMH-akun latausprosessin lopussa sen lämpötila alkaa nousta. Tämä on pääparametri latauksen sammuttamiseksi. Yleensä lämpötilan nousua, joka on yli 1 aste minuutissa, pidetään kriteerinä latauksen lopettamiselle. Mutta alhaisilla varausvirroilla (alle 0,5 ° C), lämpötilan noustessa tarpeeksi hitaasti, on vaikea havaita. Tähän voidaan käyttää absoluuttista lämpötila-arvoa. Tämä arvo otetaan 45-50 ° C. Tässä tapauksessa varaus on keskeytettävä ja uusittava (tarvittaessa) elementin jäähdyttämisen jälkeen.
Latausaikaraja on myös asetettava. Se voidaan laskea akun kapasiteetin, latausvirran määrän ja prosessitehokkuuden mukaan, plus 5-10 prosenttia. Tässä tapauksessa laturi sammutetaan normaalissa prosessilämpötilassa asetettuun aikaan.
NiMH-akun syvällä purkauksella (alle 0,8 V) latausvirta asetetaan alustavasti arvoon 0,1 ... 0,3 ° C. Tämä vaihe on rajoitettu ajallisesti ja kestää noin 30 minuuttia. Jos akku ei palauta tänä aikana 0,9 ... 1,0 V: n jännitettä, kenno on tinkimätön. Positiivisessa tapauksessa varaus suoritetaan sitten lisääntyneellä virralla alueella 0,5-1,0C.
Ja silti, erittäin nopeasta akun latauksesta. Tiedetään, että nikkelimetallihydridi-akun lataamisen ollessa jopa 70% kapasiteetistaan on latausteho lähes 100 prosenttia. Siksi tässä vaiheessa on mahdollista lisätä virtaa nopeuttaakseen sen kulkua. Virtaukset ovat tällaisissa tapauksissa rajoitettu 10C: seen. Suuri virta voi helposti johtaa akun ylikuumenemiseen ja sen elektrodien rakenteen tuhoutumiseen. Siksi ultranopean latauksen käyttöä suositellaan vain lataamisen jatkuvaa tarkkailua varten.
NiMH-akun laturin valmistusprosessi tarkasteltu alla.
1. Perustietojen määrittäminen.
- Solun lataaminen vakioarvolla 0,5 ... 1,0C nimelliskapasiteettiin.
- Lähtövirta (säädettävä) - 20 ... 400 (800) ma.
- Lähtövirran vakauttaminen.
- Lähtöjännite 1,3 ... 1,8 V.
- Tulojännite - 9 ... 12 V.
- Tulovirta - 400 (1000) ma.
2. Muistin virtalähteeksi valitsemme mobiilisovittimen 220/9 volttia, 400 ma. Voit korvata tehokkaammalla (esimerkiksi 220 / 1,6 ... 12 V, 1000 ma). Muistin suunnitteluun ei tarvita muutoksia.
3. Harkitse latauspiiriä
Akkulaturin suunnitteluvaihtoehto on stabilointi- ja virranrajoitinyksikkö, ja se on tehty operaatiovahvistimen (OA) yhdelle elementille ja voimakkaalle komposiitti-n-p-n-transistorille KT829A. Laturi mahdollistaa latausvirran säätämisen. Asetetun virran stabilointi tapahtuu lisäämällä tai laskemalla lähtöjännitettä.
Vastuksen R1 ja zener-diodin VD1 liitoskohdassa syntyy vakaa vertailujännite. Muuttamalla vastusjakajan potentiometristä R2 otettu jännitearvo operaatiovahvistimen ei-kääntävässä tulossa (nasta 3), muutamme lähtöjännitteen (nasta 6) arvoa ja siten VT1: n kautta kulkevaa virtaa. Vastus R5 rajoittaa akun virtapiiriä. Jännitehäviön muutos R5: ssä, kun latausvirta poikkeaa takaisinkytkennän (OOS) kautta op-amp: n käänteiseen tuloon (nasta 2), korjaa ja vakauttaa laturin lähtövirran. Asennettu R2-virta on vakaa tämän ja sitä seuraavien saman tyyppisten akkujen lataamisen loppuun asti.
Tämä virranvakautuspiiri on erittäin monipuolinen ja sitä voidaan käyttää rajoittamaan virtaa erilaisissa malleissa. Piiri on helppo toistaa, se koostuu yksinkertaisista ja edullisista radiokomponenteista, ja kun ne asennetaan oikein, ne alkavat heti toimia.
Tämän piirin piirre on kyky käyttää saatavissa olevia toimintavahvistimia, joiden syöttöjännite on 12 V, esimerkiksi K140UD6, K140UD608, K140UD12, K140UD1208, LM358, LM324, TL071 / 081. KT829A-transistori on päätehoelementti ja kaikki virta kulkee sen läpi, joten se on välttämättä asennettu jäähdytyselementtiin. Transistorin valinta määräytyy akun lataamiseksi tarvittavan latausvirran mukaan.
4. Valitse laturin kotelo. Hän määrittelee muistin muodon, rakenteen, lämmönpoistosuhteet ja ulkonäön. Tässä tapauksessa valittiin alumiiniaerosolitölkki. Poistamme sen yläosan.
5. Leikkasimme universaalisesta asennuslevystä osan, joka on yhtä suuri kuin sylinterin sisähalkaisija. On edullista tiivistää, ilman sävelkorkeutta, levyn pääsy sylinteriin.
6. Täytämme muistin osilla järjestelmän mukaan. Aerosolin korkki on kooltaan hyvin potentiometrin nuppi.
7. Kiinnitämme transistorin jäähdyttimeen ja asennamme jäähdyttimen levyn reunaan kuvan mukaan.
8. Juotosta transistori johtaa levyn tyynyihin.
9. Juotosta vastus, rajoittamalla akun enimmäislatausvirtaa. Koska koko varausvirta kulkee vastuksen R5 läpi, vastuksen parhaan jäähdytyksen aikaansaamiseksi se vedetään laajasti käytetystä (MLT-1) neljästä rinnakkain kytketystä 22 ohmin vastuksesta, joiden teho on 1 W kukin. Lisäksi sarjaan on asennettu 1,8 ohmin 5 watin vastus. R5: n kokonaisvastus oli noin 7 ohmia (keskimääräinen teho 4 wattia). Vasteiden vastus ja varustus riippuvat suunnitellusta latausvirrasta ja valmistajan osien saatavuudesta.
10. Kokoa muistin ohjausosa leipälevyn piirilevylle. Yhdistämme laturin valmistetun voimayksikön ja kytkemme kuorman - ladattavan akun. Kytke muisti säädettävään virtalähteeseen tarkistaaksesi toiminta- ja virhetilat. Tarkastamme latausvirran säätöalueen, tarvittaessa valitsemme vastusten R2 ja R3 arvot.
11. Siirrä muistin ohjausosa työhuiviin
ja kiinnitä se virtayksikköön.
12. Asenna kartongin puolella oleva pistoke laturin virtalähteen (adapterin tai muun virtalähteen) kytkemistä varten.
13. Asenna muisti koteloon asettamalla jäähdytin yläosaan (avoimeen).
Esiporaa kotelon alempaan lieriömäiseen osaan reikiä, joiden halkaisija on 6 mm. Laturikotelon työasento on pystysuora, joten siinä, kuten savupiipussa, syntyy luonnollinen veto. Vastuksilla ja jäähdyttimellä lämmitetty ilma nousee kotelosta ylöspäin vetäen kylmää alareikiä. Tällainen tuuletus toimii tehokkaasti, koska kotelon lämmittäminen ei käytännössä tunnu patterin merkittävää kuumenemista laturin 2-3 tunnin toiminnalla.
14. Laturi on koottu toimisarjan kanssa ja testattu kuormitettuna, lataamalla täysin tusina akkua. Muisti toimii vakaasti. Samanaikaisesti tarkkaillaan arvioitua latausaikaa sekä akun lämpötilaa laturin poistamiseksi käytöstä kriittisillä arvoilla. Kun krokotiilejä käytetään akun kytkemiseen, voit muodostaa yhteyden muistin ohjausamometriin (yleismittari) latausvirran säätämiseksi. Kun ladataan seuraavia samantyyppisiä elementtejä, ampeerimittaria ei tarvita.
