Входное напряжение для зарядки NiMH аккумуляторов

10

У меня 12 никель-металлогидридных батарей AAA (1000 мАч и 1,2 В на батарею), и я хочу знать, какое напряжение оптимально для их зарядки. Я использую простое зарядное устройство с постоянным током (LM317 и резистор 68 Ом (R на схеме). Но я не уверен, каким должно быть входное напряжение. В моей цепи нет диода.
LM317 Зарядное устройство

декан
источник

Ответы:

17

Источник постоянного тока регулирует свое выходное напряжение с нагрузкой, чтобы поддерживать постоянный ток.

V = IR // holy s*#% it's Ohm's Law

Никель-металлогидридные батареи непостоянны в зарядке, демонстрируя зависящие от температуры изменения кривых заряда и разряда. Они также не имеют плавающего напряжения , поэтому зарядка при постоянном напряжении не работает, как вы, вероятно, обнаружили. У Energizer есть несколько рекомендаций относительно времени зарядки:

Обычно для NiMH аккумуляторов предпочтительнее интеллектуальное зарядное устройство с умеренной скоростью (от 2 до 3 часов). Аккумуляторы защищены от перезарядки схемой интеллектуального зарядного устройства. Чрезвычайно быстрая зарядка (менее 1 часа) может повлиять на срок службы батареи и должна быть ограничена по мере необходимости. Зарядные устройства на основе медленного ночного таймера также приемлемы и могут быть экономичной альтернативой интеллектуальным зарядным устройствам. Зарядное устройство, работающее от 0,1 С в течение 12–14 часов, хорошо подходит для никель-металлогидридных аккумуляторов. И, наконец, рекомендуется поддерживать уровень заряда (или каплеобразования) менее 0,025 C (C / 40). Использование очень малых струйных зарядов является предпочтительным, чтобы уменьшить негативные последствия перезарядки.

Аккумуляторы AAA NiMH имеют емкость 850 мАч [зависит от производителя] , поэтому зарядка со скоростью от C / 2 до C / 3 может выполняться с постоянным током ...

850mAh / (2 to 3 hours) = 283mA to 425mA

В течение ночи, С / 12 струйкой заряд может быть сделано с постоянным током 71mA . На этой странице упоминается, что:

Современные элементы имеют катализатор рециркуляции кислорода, который предотвращает повреждение батареи при перезарядке, но эта переработка не может идти в ногу, если скорость зарядки превышает C / 10.

Рекомендуемая ставка платы за обслуживание C / 40 может быть сделана с ...

850mAh / h / 40 = 21mA


Умные зарядные устройства

Перечислены методы зарядки от Energizer , Duracell и Powerstream :

  • ΔV зарядка : заряжайте при рекомендованном постоянном токе, пока элемент не достигнет пикового напряжения и не уменьшится (например, -15 мВ).
    альтернативный текст
    Этот метод достаточно точен, чтобы безопасно заряжать от C / 2 до C / 3 (от 283 мА до 425 мА).

  • Зарядка dT / dt : контролируйте температуру ячейки, чтобы ограничить максимальную температуру и ищите характерную скорость нагрева.
    альтернативный текст
    Этот метод может использоваться в сочетании с ΔV-зарядом для более точного контроля и завершения процесса, что позволяет использовать более высокие токи (от C / 1 до C / 2 или от 425 мА до 850 мА).

  • Мягкий запуск : если температура выше 40 градусов C или ниже нуля градусов C, начните с зарядки C / 10. Если напряжение разряженной батареи меньше 1,0 В / элемент, начните с зарядки C / 10. Если напряжение разряженной батареи выше 1,29 В / элемент, начните с зарядки C / 10.

  • Максимум 1,78 В : одна ячейка никогда не должна превышать это значение.


Но что все это значит!? Входного напряжения в вашей цепи постоянного тока LM317 должно быть достаточно, чтобы выдержать падение напряжения на регуляторе и резисторе (1,47 Ом), подать необходимый ток и превысить максимальное напряжение элемента. Для источника C / 1 или 850 мА требуется батарея типа AAA NiMH, внутреннее сопротивление которой составляет максимум около 120 мОм (120mΩ + 1.47Ω) * 850mA + 1.2V + 1.78V = 4.3315V. Я рекомендую, по крайней мере, еще 2 В, чтобы уменьшить влияние неровностей источника, таких как регулирование и шум, и учесть другие потери в цепи (как у того диода, которого у вас еще нет). Если вы заряжаете 4 элемента последовательно, как показывает ваша диаграмма, вам потребуется не менее 9,978 В (т.е. 12 В + ); 25,034 В (27 В +) для 12 в серии, хотя я бы беспокоился о неравномерной зарядке.

tyblu
источник
2
Итак ... краткий ответ = максимальное напряжение элемента (1,78 В) × количество элементов + падение напряжения LM317 при зарядном напряжении (~ 2 В) + напряжение на резисторе (1,25 В, всегда).
Ник Т
2
@NickT, да! [#cells]xI_chargex(120mΩ)+1.2V+1.25V+[#cells]x1.78V, Осложнение хорошо для души, хотя (и в заснеженные выходные).
Тыблу
2
Зарядка аккумулятора емкостью 850 мАч в течение 2 часов при 425 мА может быть арифметически правильной, но начинается с идеи, что зарядка эффективна на 100%. Это не. Я думаю, в зависимости от вашего метода зарядки эффективность ограничена примерно до 80%. Поэтому, если вы заряжаете при 425 мА, вам придется заряжать в течение 2,5 часов.
Stevenvh
1
@stevenh, один из перечисленных источников утверждает, что эффективность составляет 60% -70%.
Tyblu
@tyblu: хорошо, я хотел сказать, что нельзя просто разделить емкость по току, чтобы найти время.
stevenvh
2

Аккумуляторы расположены последовательно, как показано на рисунке? В таком случае ваше разряженное напряжение будет около 15 В, а заряженное напряжение будет около 16,8 В (1,25 В / элемент разряжен, 1,4 В / элемент заряжен). LM317 ссылка 1.25V через 68 Ом резистор для зарядки ток (1,25 / 68) тока заряда 18 мА . Падение напряжения на LM317 для этой частоты никогда не превышает 2 В (стр. 6 из таблицы технических характеристик, приведено в очень приблизительной оценке). Поэтому минимальное входное напряжение должно быть (консервативно) 2 В + 1,25 В + 16,8 В = 20,05 В

Как вы выбрали значение для резистора? Безопасный уровень заряда (если вы смотрите его, чтобы выключить) - это C / 10, который должен быть (100 мАч / 10) ток зарядки 100 мА . Это дает значение резистора (1,25 В / 0,1 А) 12,5 Ом при номинальной мощности (0,1 ^ 2 * 12,5). 125 Вт . Эти 12 ячеек последовательно или параллельно?

AngryEE
источник
Откуда у тебя 15 В, это округленный ответ? Как будто вы делаете 12 * 1,2 = 14,4 В
Дин
Я использую 1,25 В для разряда - в основном потому, что это то же самое, что и схема зарядки Roomba.
AngryEE
0

Характеристики зарядки одного из зарядных устройств одного из двух самых популярных производителей аккумуляторов следующие из характеристик зарядного устройства.

Размер батареи / Номинальная емкость (мАч) / Расчетное время зарядки

AA 1300-2000 8-12,5 часа / AA 2100-2500 13-16 часов / AAA 850-900 11-12 часов

Ток для зарядного устройства для этих трех типов батарей составляет 200 мА с двумя последовательно соединенными батареями при напряжении 2,8 В. Фактическое измеренное напряжение батарей 2-й серии во время зарядки составляет 2,885 В с током 240 мА. Если вы взяли 10 батарей при напряжении 1,2 В последовательно, общее напряжение батареи 12 В при напряжении подзарядки 13,8 В, что на 15% выше напряжения батареи. Имея это в виду, тогда спецификация тока зарядки 200 мА при номинальном напряжении на одну батарею 1,2 В * 1,15 (напряжение батареи плюс 15%) будет составлять 1,4 В на батарею (элемент), две последовательные будут 2,8 В, 12 последовательно будет (1,4 В * 12 батарей) при напряжении заряда 16,8 В на ряду батарей серии из 12 батарей. Из опыта и консультации с инженером батареи Panasonic, Я всегда использовал напряжение аккумуляторной батареи плюс 15% зарядное напряжение для аккумуляторной батареи. В промышленной системе управления 24 В пост. Тока, я бы использовал источник питания 27,6 В (24 В * 1,15) с 2 батареями 12 В AGM последовательно для резервного копирования системы. Это всегда отлично работало для резервного питания панелей управления от электросети, и большинство контрольно-измерительных приборов, ПЛК и датчиков будут нормально работать до ~ 30 В постоянного тока, поэтому я никогда не считал, что это проблема для органов управления. Таким образом, в соответствии с предыдущим постом, оптимальным входным напряжением 20,05 В было бы 16,8 В + 2 В + 1,25 Вольт. и датчики будут работать нормально до ~ 30 В постоянного тока, поэтому я никогда не считал, что это проблема для органов управления. Таким образом, в соответствии с предыдущим постом, оптимальным входным напряжением 20,05 В было бы 16,8 В + 2 В + 1,25 Вольт. и датчики будут работать нормально до ~ 30 В постоянного тока, поэтому я никогда не считал, что это проблема для органов управления. Таким образом, в соответствии с предыдущим постом, оптимальным входным напряжением 20,05 В было бы 16,8 В + 2 В + 1,25 Вольт.

WestieNick
источник
Можете ли вы улучшить свой ответ, с точки зрения читабельности .. Разбивка на параграфы и логический подход и объяснение.
User323693
-4

Это относительно просто. Ваш аккумулятор имеет максимальную мощность. мт.

Ваш источник или зарядное устройство должны производить как минимум вдвое больше мощности.

2BW.

Схема будет заряжать ваш аккумулятор с коэффициентом полезного действия x за время t, где t - время, необходимое для полной зарядки аккумулятора @ x.

Теперь все остальное расплывчато, прошло уже несколько лет с тех пор, как они покрывали его в школе, но вы можете заглянуть в учебник, чтобы узнать, как правильно настроить его для вашего текущего уровня.

Bw = 2Bw раз (эффективность). Обычно около 67% с линейным регулятором напряжения. Или х / т раз 100%. Что-то такое. Ваша схема является стандартной и не будет очень эффективной, поскольку вы не соответствуете сопротивлению батареи, которое постоянно меняется, а также зарядным устройствам с постоянным током на современных батареях большой емкости, вам необходимо добавить оксолятор (sp?) С низкой частотой, чтобы генерировать наклонный импульс высокого напряжения как для адсорбции заряда, так и для перезарядки химического процесса наряду с постоянным током.

Например. Вы заряжаете при постоянном токе C / 10. Каждые полсекунды вы посылаете положительный импульс в сто вольт, переносящий двести миллиампер в положительный электрод, используя отдельную цепь. Теперь не нарушайте постоянную скорость C / 10, пока вы это делаете.

Использование примера помогает выровнять дендриты в клетках и дает гораздо более быстрый и быстрый заряд, который длится дольше.

Много удачи.

Джон.

Джон Муселевич.
источник
4
Добро пожаловать в EE.SE, но ваш ответ неясен в нескольких отношениях. Какова максимальная мощность батареи? Зачем зарядному устройству "производить как минимум вдвое больше мощности"? « Теперь все остальное расплывчато, прошло уже несколько лет с тех пор, как они покрывали его в школе ... » Вы можете освежиться, прочитав ответ вверху страницы, который объясняет теорию. Он был принят как правильный ответ восемь лет назад.
Транзистор
Может быть, но это неправильно. Ваши вопросы по моему ответу не имеют смысла и показывают мало понимания электричества.
Джон Мусилевич.