» » » Автоматическое устройство для разряда аккумулятора - Восстанавливаем NiMH аккумуляторы

Автоматическое устройство для разряда аккумулятора - Восстанавливаем NiMH аккумуляторы

Автоматическое устройство для разряда аккумулятора - Восстанавливаем NiMH аккумуляторы


Поводом к этой статье послужило появление двух аккумуляторов для шуруповерта «Bosch» NiMH 14.4V, 2.6Ah. Эти аккумуляторы были заменены на новые, в связи с их отказом работать после двух-трех лет практического бездействия. Хранение аккумуляторов происходило в кейсе, в комнатных условиях, с полным зарядом на «родном» ЗУ, после редкого использования. При очередном извлечении из кейса для срочной работы, аккумулятор шуруповерта отдал все свои силы за 5-7 минут. Через такое же время заряда, ЗУ сообщило, что заряд полный. И так по кругу, на все время работы. Второй дублирующий аккумулятор повел себя аналогично. После естественной замены, они попали ко мне.


Никель-металлогидридная аккумуляторная батарея шуруповерта с рабочим напряжением 14,4 вольта, набираются из 12 отдельных элементов с типовым напряжением 1,2 вольта, соединённых последовательно. Но разные элементы при производстве получают определённый разброс характеристик. У одних ёмкость больше, а у других меньше. В результате постоянной зарядки в связке, элементы с меньшей емкостью постоянно перезаряжаются. Из-за этого идёт их быстрая деградация. Батарейки с меньшей емкостью также будут деградировать и при разрядке. Они разряжаются раньше, чем остальные элементы, а дальнейшая разрядка приводит к их глубокому разряду. Из-за этого, при неисправности NiMH аккумулятора для шуруповёрта, обычно выходит из строя один или несколько элементов аккумуляторной батареи, а за ними следуют другие. Поэтому, основная задача при ремонте аккумулятора шуруповёрта, это определение вышедших из строя элементов. А в дальнейшем, восстановление аккумулятора шуруповёрта возможно выполнить простым набором исправных элементов из основной и запасной батареи или попыткой восстановления некоторых элементов для комплектации батареи.

В интернете высказывается мнения, часто противоречивые, по способам восстановления таких аккумуляторов. Многие считают это просто бесперспективным или малоэффективным из-за малого срока службы после реставрации. Но так как указанные выше аккумуляторы имели малое число циклов заряд-разряд , фактически эксплуатировались под нагрузкой лишь незначительное время, решил опробовать возможность их поэлементного анализа и по возможности восстановления. Возможно удастся собрать запасной аккумулятор для шуруповерта или использовать «выжившие» элементы в других самоделках, требующих отдачи высокого разрядного тока в короткое время.

Для определения ненадежных элементов батареи:
1. Разобрал корпус аккумулятора шуруповерта (4 винта) и извлек из него блок последовательно соединенных банок (12 штук) NiMH элементов аккумулятора.


2. Убрав верхнюю и нижнюю изолирующие прокладки, освободил для контакта пластины, соединяющие полюса элементов.

3. Осмотр элементов аккумулятора не выявил ни каких внешних дефектов (вмятины, вздутия, подтеки, коррозия) которые могли бы влиять на работу аккумулятора.

4. Для правильной эксплуатации NiMH аккумуляторов рекомендуется поддерживать рабочее напряжение на элементах в пределах 1,2─1,4 вольта, допускается снижение до 0,9 -1,0 вольта. Измерил напряжение на каждом элементе батареи с помощью мультиметра. Разброс напряжений на всех элементах батареи оказался в пределах 1,01...1,24 вольта (т.е. в пределах нормы для разряженного аккумулятора), но аккумулятор в шуруповерте практически не работает.

5. Повторил пп. 1 – 4 на втором аккумуляторе для шуруповерта. Результат аналогичный.

6. Для выявления проблемы, провел сравнительные замеры отдаваемого каждым элементом тока, на внутреннем сопротивлении шунта мультиметра. Кратковременные замеры показали, что 4 элемента из 24 могут отдавать ток более 1 ампера, а остальные - менее 0,2 ампера. Другими словами, только 4 элемента из всех имели некоторую емкость и короткое время поддерживали работу шуруповерта.

7. Для работ по попытке восстановления малоемких элементов и зарядке работающих, разобрал блоки NiMH аккумуляторов. Для этого разрезал обычными ножницами перемычки, соединяющие элементы. При возможном применении в дальнейшем, соединение элементов пайкой остатков перемычек не будет проблемой.


8. Четыре отобранных элемента, имеющих некоторую емкость, маркированы и готовы к экспериментам.


9. Для восстановления или отбраковки отдельных элементов, необходимо зарядить элемент током 0,5...1,0С (быстрый заряд) до номинальной емкости, ограничив заряд по расчетному времени. Но для расчета времени, требуется знать ёмкость и начальный заряд элемента батареи. Поэтому, для исключения в расчетах неизвестного начального заряда, нужно предварительно разрядить восстанавливаемую батарею.
Проверку емкости заряженного элемента также можно проверить его разрядом, контролируя ток и время разряда.

В связи с перечисленным, первым этапом для определения характеристики батареи будет разряд элемента на постоянной нагрузке, с контролем по минимальному остаточному напряжению 0,9...1,0 вольта, для исключения глубокого разряда. С током всё просто - чем меньше ток разряда, тем полнее разряд и эффективнее процесс, но при этом растет время заряда. Никель-металлогидридные батареи могут отдавать большой ток, но не рекомендуется при разряде устанавливать значения, больше 0,5С. Это приводит к сокращению числа циклов заряд-разряд и уменьшению срока службы. В итоге, примем ток разряда 100 ма.

10. Для разряда элементов аккумулятора собираем простую схему, позволяющую контролировать процесс разряда по свечению светодиода.


Для обеспечения зажигания светодиода, в устройство устанавливаем одновременно два элемента соединенных последовательно. Каждый из них, разряжается на свою цепочку из сопротивления (определяющего ток разряда) и диодов (определяющих минимальное напряжение на элементе аккумулятора в пределах 0,9...1,0 вольта). Это минимальное напряжение на элементе получается автоматически. Окончание цикла разряда при выключении светодиода.

11. Подбираем детали согласно схеме и собираем ее на кусочке текстолита вырезанного из универсальной монтажной платы.


12. Подключаем два элемента последовательно, в соответствие с полярностью, не забывая подключить среднюю точку (белый провод) и наблюдаем за свечением светодиода. По длительности разряда возможно ориентироваться о емкости элемента аккумулятора.


13. Емкость элемента можно измерить, разрядив полностью заряженный аккумулятор. Для этого нужно засечь время разрядки и умножить его на ток разряда. Это и будет емкость, которую нужно сравнить с номиналом. Некоторые устройства, например, iMAX-B6 проводят измерения в автоматическом режиме. Мы поступим более экономичным путем. Так как для оценки возможности применения элементов аккумулятора, нам достаточно приблизительных значений емкости, мы проведем периодические замеры на двух элементах с крайними характеристиками.

14. При периодическом измерении тока в контрольном процессе разряда на приведенном устройстве, предварительно разряженного и полностью заряженного элемента аккумулятора (пп. 9...12), возможно увидеть разницу между элементами, что отражено в графике


График 1 (красная линия) отражает процесс разряда отобранных по замерам элементов (п.8), имеющих первоначально некоторую емкость. В соответствии с замерами и расчетами, емкость этого элемента аккумулятора около 95 мачасов, что составляет 44% от номинальной емкости. В связи с нестабильностью тока разряда, расчет выполнялся суммированием составляющих емкостей за небольшие периоды времени разряда (10-15 мин) следующих друг за другом. Ток разряда принимался средним, между началом и концом каждого из периодов.

График 2 (зеленая линия) показывает процесс разряда элемента с минимальной первоначальной емкостью. Замеры и расчет выполнены аналогично. Емкость этого элемента около 50 мачасов (23%). Характер падения разрядного тока резко отличается от предыдущего и указывает на малую емкость элемента.

Графики показывают, что потенциальную емкость элемента аккумулятора, с целью отбраковки, возможно определить в течении первых 20-30 минут контрольного разряда по величине падения разрядного тока. А также, несмотря на один полный цикл разрядки и расчетной зарядки элемента отслужившего аккумулятора, без дополнительных мер восстановления, его емкость практически не восстанавливается.

Причиной значительного падения емкости никель-металлогидридных элементов может быть эффект памяти. Он проявляется при циклах неполного разряда и последующего заряда. В результате такой эксплуатации аккумулятор «запоминает» всё меньшую нижнюю границу разряда, из-за чего уменьшается ёмкость. Часть активной массы аккумуляторной батареи выпадает из процесса.

Для устранения этого эффекта рекомендуется регулярно проводить восстановление или тренировку аккумуляторов. Для этого, по приведенной выше схеме, проводится разрядка и затем полный процесс зарядки. Рекомендуется сделать несколько таких циклов.

Другим способом восстановления NiMH аккумуляторов – пропускание через них тока короткими импульсами. Ток должен быть в десятки раз выше значения емкости элемента. При этом разрушаются дендриты и аккумулятор как бы «обновляется». Далее проводится его тренировка в виде нескольких циклов заряд-разряд.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Чтобы написать комментарий необходимо войти на сайт через соц. сети (или зарегистрироваться):
Обычная регистрация
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Добрый день, Гость!


Зарегистрируйтесь

А затем...

Добавьте самоделку

Или...

Добавьте тему

Онлайн чат

Опрос
Сколько по времени, чаще всего, Вы делаете самоделку?

Последние комментарии

Даже придраться не к чему! Если честно, то я бы купил такой набор и денег не пожалел! Все продумано с инженерным уклоном. Все добротно и надежно. Браво!!!...
Ну это не сложно. Можно протянуть резинку от краев приставки и закреплять на петельки....
Цитата: "или вообще, сделать катушку без сердечника." Цитата: "В принципе, он не нужен вообще" (R1) Цитата: "будет работать от батареи с напряжением всего 0.6В" А без...
Цитаа: "будет работать от батареи с напряжением всего 0.6В" Мне тоже было бы интересно узнать время работы (6Вт=1,5В Х 4А), или я чего-то не догоняю?...
А я обычной краской для пола, только развести пожиже, и древней перьевой ручкой. Под 155-ю серию, неплохо получалось....
Все комментарии