NiMH аккумуляторы, как продлить их срок службына страницах сайта www.electrosad.ru | ||||||||||||
Все больше мобильной техники в нашем пользовании. В ней
используются аккумуляторы, которые позволяют увеличить время ее
использования и работать на одном комплекте длительное время (более
500 циклов заряд — разряд). Поскольку часто реальное количество
циклов много меньше, возникает вопрос, почему?
Как и все радиоэлектронные и электрические компоненты — химические источники питания и в частности аккумуляторы имеют разброс характеристик. Он определяется накоплением погрешностей на каждом технологическом этапе производства. И не смотря на достаточно высокое качество технологии в конечном итоге разброс характеристик аккумуляторов лучших производителей до 6,5% (и может быть ниже заявленной) [Л.1]. Разброс характеристик важен для долговечности аккумуляторов при работе в составе батареи поскольку некачественная зарядка еще больше увеличивает его. Наибольшее влияние на это оказывает внутреннее сопротивление.
Так почему?Потому что сейчас, для питания электроники применяются батареи аккумуляторов содержащие как правило 2, 4, 6 и более соединенных последовательно элементов. Это требуется для получения необходимого для электронного устройства напряжения. Больше того сейчас имеются публикации о параллельном соединении элементов и батарей, что применяют для увеличения продолжительности работы устройств за счет увеличения емкости батареи аккумуляторов, раньше параллельное соединение вообще не допускалось, по причине большого разброса емкости. Когда то я натыкался на рекомендации которые гласили: «При объединении элементов NiCd аккумуляторов в батареи необходимо отбирать в группу аккумуляторы с одинаковым внутренним сопротивлением. Параллельное соединение аккумуляторов недопустимо» Современные рекомендации: «Батареи аккумуляторов с повышенным рабочим напряжением, при больших токах нагрузки, могут быть собраны при сортировке аккумуляторов по параметру внутреннего сопротивления» За исключением последнего указания для NiCd аккумуляторов, и раньше и сейчас общая рекомендация одна — отбирать в батарею с последовательным соединением аккумуляторы с одинаковым внутренним сопротивлением. Разница в одном, раньше разброс внутреннего сопротивления доходил до 20%, а сейчас, при качественном росте технологий, он до 6,5%. Но не смотря на это, при каждом цикле заряд — разряд разница (внутреннего сопротивления и емкости) между аккумуляторами в батарее увеличивается на 1,5 — 3%. И так на каждом цикле. Поэтому, для снижения этого разброса необходимо проводить после 5-8 циклов заряд - разряд тренировку аккумуляторов. Именно разброс внутреннего сопротивление оказывает существенное влияние на долговечность работы батареи аккумуляторов, которая определяется долговечностью любого самого плохого, ее элемента. В некоторых публикациях пишут: "в процессе разряда Ri изменяется иначе: в интервале разряженности от 0 до 50-60% оно заметно снижается, во второй половине разряда — растет" Реально изменение Ri в процессе разрядки имеет вид показанный на рис.1.
Рисунок 1.
Полностью заряженный аккумулятор (свеже заряженный) имеет минимальное внутреннее сопротивление, далее оно быстро растет и достигая некоторого значения (при примерно 10% емкости) скорость роста падает и в диапазоне от 10% до 90% емкости Ri меняется незначительно и равно Ri номинальному (среднему) Далее (при достижении на аккумуляторе напряжения меньше 1,05 в) Ri быстро увеличивается. Работа аккумулятора на этом участке не рекомендуется. Данная характеристика дана для разрядного тока равного 1С. При других разрядных токах характеристика имеет аналогичный характер, но с тенденцией сужения центрального участка и роста его крутизны при росте тока нагрузки. И наоборот при меньших токах нагрузки. Зависимость Ri от емкости?
Внутреннее сопротивление аккумулятораВнутреннее сопротивление аккумулятора характеризует его способность отдавать энергию запасенную в нем в нагрузку, и определяется по формуле: Ri = E/Iкз [1] где: E — ЭДС аккумулятора или напряжение холостого хода (хх), Iкз — ток короткого замыкания. Чем больше внутреннее сопротивление элемента Ri тем меньше он может отдать энергии в нагрузку за счет падения напряжения на его внутреннем сопротивлении. Измерение внутреннего сопротивления по этой формуле просто выполнить, но работа аккумулятора в режиме короткого замыкания не рекомендуется производителем. Поэтому на практике применяют другой способ измерения. Измеряется ток нагрузки при двух значениях сопротивления нагрузки. Максимальном токе нагрузки I2 и некотором промежуточном значении I1 . Ri = (U1 – U2)/(I2 – I1), [2] где: - U1 напряжение при токе I1 , а U 2 напряжение при токе I 2, причем I2 > I1 . Из формулы 2 можно получить применяемый на практике вариант, когда проводится измерение ЭДС элемента (Е) и напряжение на элементе (U2) и ток при номинальной нагрузке (Iном). После замера расчет внутреннего сопротивления выполняется по формуле 4. Ri = (Е – U2)/I2 , [3] Поэтому напряжение на аккумуляторе (U2) при номинальном токе (Iном = I2) является лучшим критерием разрядки аккумулятора. Внутреннее сопротивление меняется при разряде элемента аккумулятора. Общая тенденция — увеличение внутреннего сопротивления по мере разряда аккумулятора (примерно в 4-8 раз). Поэтому наличие в батарее хотя бы одного не полностью заряженного элемента приводит к падению напряжения на клеммах батареи, преждевременному срабатыванию сигнализации о разряде при неполном разряде большинства батарей.
Рисунок 2.
Разрядная характеристика аккумуляторов. Мы должны помнить, что во всех электронных устройствах, будь то фотоаппарат, сотовый или ноутбук, критерием разрядки аккумулятора является падение напряжения на нагрузке ниже некоторой величины, зависящей от числа аккумуляторов. Из расчета 1В на аккумулятор. В последовательной батарее элементов увеличение внутреннего сопротивления одного элемента приводит к пропорциональному увеличению общего внутреннего сопротивления. Поэтому если в батарее аккумуляторных элементов есть хотя бы один элемент с высоким внутренним сопротивлением или не полностью заряженный, это приводит к его полной разрядке, в то время как остальные элементы разряжены не полностью. При этом электронное устройство которое питается обнаруживает пониженное напряжение и выдает сигнал «Зарядите аккумулятор». Зарядка такого элемента, в стандартном зарядном устройстве, в паре с недоразряженным элементом приводит к перезарядке заряженного элемента и опять к неполной зарядке элемента с высоким внутренним сопротивлением.. Это укорачивает срок службы не полностью разряженного элемента.
Как заряжать NiMH элементы
используемые в батареях,
|
Характеристики |
NiMH аккумуляторы |
Удельная энергия Ач/кг | 40-80 |
Диапазон рабочих температур град. С | -10 -:- +40 |
Максимальный ток разрядки, доли С (емкости) | 2С, 3С |
Саморазряд в течении 1 месяца, % от емкости | 20 -:- 40 |
Обратите внимание на последнюю строку таблицы - от 2 до 4 месяцев и аккумулятор разрядился, во время хранения не поработав ни минуты.
Аккумуляторы предназначены для питания активно работающих устройств, если Вы работаете со своим электронным устройством периодически (редко) то лучше использовать простые батарейки, они могут храниться около года.
Литература:
А.Сорокин
2009 г.
/Неизвестный
процессор/
Охлаждение ПК/
Электроника для ПК
/
Linux
/Проекты, идеи/
Полезные советы
/Разное
/
/Карта
сайта/
Скачать
/Ссылки/
Обои
/
При полном или частичном использовании материалов ссылка на "
www.electrosad.ru
" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить
автору почтой.
Copyright © Sorokin A.D.
2002 - 2020