Меню

Зарядные устройства для аккумуляторов с никель кадмием

Зарядные устройства для аккумуляторов с никель кадмием

NXP MC68HC908QT1

Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы широко используются в потребительских устройствах из-за высокой плотности энергии, большого срока службы и малого тока саморазряда. В рамках одного проекта мне потребовалось разработать недорогое и надежное зарядное устройство для аккумуляторной сборки, состоящей из двух NiCd элементов типоразмера AA емкостью 1200 мА·ч. Для этого было необходимо решить две основные задачи: установить необходимый зарядный ток и остановить процесс зарядки, когда аккумулятор будет полон. В статье описан способ решения обеих задач.

Большинство NiCd аккумуляторов можно заряжать двумя способами, существенно различающимися величинами зарядных токов. Это либо быстрая зарядка большим током, либо ночная зарядка низким током. Независимо от скорости зарядки, в аккумулятор должен поступать устойчивый постоянный ток, а суммарное количество энергии, закачанной в аккумулятор, должно превышать его номинальную емкость для компенсации энергии, потерянной в виде тепла. Дешевле и безопаснее всего заряжать NiCd аккумулятор током, равным 10% от номинальной емкости, в течение 16 часов. Это значит, что аккумулятор емкостью 1200 мА·ч должен заряжаться током 120 мА. Такой подход не требует датчика окончания зарядки и гарантирует, что аккумулятор будет заряжен полностью.

Схема зарядного устройства изображена на Рисунке 1. Регулируемый стабилизатор LM317 (IC3) и резистор R3 образуют генератор постоянного тока. Сопротивление резистора R3 выбрано равным 10 Ом – ближайшим в стандартном ряду к значению 1.25 В/120 мА. Все необходимые функции – задержку на 16 часов и индикацию статуса зарядки на светодиодах – выполняет программа микроконтроллера IC1. Программа предельно проста; ее ассемблерный код можно скачать по ссылке внизу статьи.

Рисунок 1. MC68HC908QT1 выполняет здесь функцию 16-часового таймера.
LM317 и резистор R3 образуют генератор тока.

В этом проекте может использоваться любой низкоуровневый микроконтроллер. Для данной схемы выбран недорогой и легкодоступный 8-выводной микроконтроллер MC68HC908QT1, выпускаемый фирмой NXP. Статус зарядки индицирует двухцветный светодиод OSRGHC5B32A фирмы OptoSupply. Красный цвет означает, что аккумулятор находится в процессе зарядки, зеленый – зарядка завершена. Если вы хотите, чтобы по окончании зарядки прозвучал аудио сигнал, добавьте в схему звуковой излучатель.

При соответствующем выборе сопротивления резистора R3 схема может использоваться для зарядки любых аккумуляторов. Максимальный зарядный ток ограничен значением, предельно допустимым для LM317 – 1.5 А. Если входное напряжение схемы существенно превышает 9 В, фактором, ограничивающим зарядный ток, становится мощность, рассеиваемая на LM317.

Загрузки

Материалы по теме

  1. Datasheet NXP MC68HC908QT1
  2. Datasheet Texas Instruments LM317
  3. Datasheet Texas Instruments LM78L05
  4. Datasheet OptoSupply OSRGHC5B32A
  5. Datasheet Vishay IRF520

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник



Как заряжать Ni-Cd аккумуляторы, зарядные устройства, параметры

Сегодня Ni─Cd аккумуляторы используются в большинстве портативных инструментов и различных электронных устройствах (фотоаппараты, плееры и т. п.). Правда, в последнее время наблюдается тенденция замещения их литий─ионными аккумуляторами. Для того чтобы аккумулятор вашей аппаратуры служил долго, никель─кадмиевые батареи нужно правильно эксплуатировать, вовремя и своевременно заряжать и время от времени проводить циклы разряда-заряда. Тогда Ni─Cd аккумулятор будет служить вам долго. Сегодня мы поговорим о том, как заряжать никель─кадмиевые аккумуляторы по всем правилам.

Как заряжать Ni-Cd аккумуляторы

Особенности Ni-Cd эксплуатации аккумуляторов

Для того чтобы никель-кадмиевые аккумуляторы работали продолжительное время, нужно их полностью разряжать.

Ni─Cd аккумуляторные батареи имеют ярко выраженный эффект памяти. Если разрядка в процессе эксплуатации будет неполной, то эффективная площадь электродов аккумулятора будет постоянно снижаться.

Поэтому, перед тем как зарядить никель кадмиевый аккумулятор нужно полностью разрядить элементы батареи до напряжения 0,9─1 вольт. Это позволить как можно дольше сохранить параметры батареи и увеличить срок службы Ni─Cd аккумуляторных батарей. Стоит отметить, что слишком сильный разряд, ниже порогового значения также не рекомендуется.

Никель-кадмиевым батарейкам нужна периодическая тренировка

Процесс «тренировки» или циклирования также нужно выполнять после длительного (более 6 месяцев) хранения Ni─Cd аккумуляторов. Но сильно усердствовать также не стоит, поскольку излишнее циклирование снижает ресурс аккумулятора. Стоит отметить ещё один момент. Если вы не собираетесь использовать никель─кадмиевые батарейки, то не нужно их заряжать. Этот тип батарей может вполне нормально храниться в разряженном состоянии. В заряженном состоянии никель─кадмиевый аккумулятор постепенно теряет первоначальные характеристики.

Теперь несколько слов о том, какие есть зарядные устройства для Ni─Cd аккумуляторов.
Вернуться к содержанию

Читайте также:  Где лучше купить зарядное устройство для айфона

Разновидности зарядных устройств для никель─кадмиевых аккумуляторов

Сегодня на рынке можно выделить две основные группы устройств, предназначенных для заряда никель кадмиевых аккумуляторов:

  • Автоматические ЗУ;
  • Реверсивные импульсные ЗУ.

Как правило, автоматическое зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов имеет следующую цветовую индикацию. Красный цвет индикатора показывает, что идёт процесс заряда батареек. Чтобы сделать разряд аккумуляторов, на устройстве имеется переключатель «разряд». В процессе разряда индикатор будет иметь жёлтый цвет. После того, как пройдёт разряд, зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов само запустит зарядку. Зелёный цвет индикатора говорит о том, что цикл разряд-заряд закончен.

Пример зарядного устройства для Ni-Cd аккумуляторов

Пример зарядного устройства для Ni-Cd аккумуляторов

Дополнительно можете прочитать отдельную статью о про восстановление Ni─Cd аккумулятора для шуруповерта.

Реверсивное импульсное ЗУ. Эти устройства более сложные и стоят дороже, чем модели первого типа. Обычно производители позиционируют их как профессиональные. Такое зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов циклически проводит разряд-заряд с разным временным интервалом.

Устанавливается аккумулятор, выставляется режим и запускается работа. Индикатор даст сигнал об окончании зарядки. С помощью таких ЗУ можно не только выполнять заряд никель─кадмиевых аккумуляторов, но и поддерживать их в рабочем состоянии. В качестве примера можно привести широко распространённое универсальное зарядное устройство iMAX B6.

Никель─кадмиевые АКБ менее требовательны к характеристикам зарядного устройства, чем Ni-MH аккумуляторы. Но экономить на нём нельзя, поскольку дешевые устройства сокращают срок эксплуатации батарей. Теперь, давайте, разберёмся, как зарядить никель кадмиевый аккумулятор.
Вернуться к содержанию

Процесс разряда и заряда Ni─Cd аккумуляторов

Процесс разряда никель─кадмиевых батарей

Для этого типа батарей (как впрочем, и для других) разрядные характеристики зависят от особенностей аккумуляторов, которые определяют его внутреннее сопротивление. Среди таких особенностей можно отметить структуру и толщину электродов. На разрядные характеристики влияют:

  • толщина сепаратора и его структура;
  • плотность сборки;
  • объём электролита;
  • некоторые характеристики конструкции.

Дисковые Ni-Cd аккумуляторы

Дисковые Ni-Cd аккумуляторы

Если уменьшить толщину электродов и увеличить их количество до четырёх, то ток разряда для дискового аккумулятора может быть увеличен до величины 0,6*С.

Аккумуляторные батареи с электродами из металлокерамики имеют малое внутреннее сопротивление и высокие энергетические характеристики. На их разрядных характеристиках заметно меньшее падение напряжения. У этого типа аккумуляторов величина напряжения держится выше 1,2 вольта до отдачи 0,9 от номинальной ёмкости. При дальнейшем разряде и падении напряжения с 1,1 до 1 вольта отдаётся около 3 процентов номинальной ёмкости. Допускается разряжать этот тип аккумуляторов разрядными токами величиной до 3─5*С.

Ni─Cd аккумуляторы цилиндрической формы можно разряжать более высокими токами. В них используются рулонные электроды, что позволяет разряжать их максимальным током 7─10*С.

Цилиндрические Ni─Cd аккумуляторы

Цилиндрические Ni─Cd аккумуляторы

Разрядная характеристика никель─кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда

Разрядная характеристика никель─кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от температуры ОС

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от температуры ОС

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах

Увеличение сопротивления объясняется ограниченным объёмом электролита в герметичной батарейке. Состав и концентрация электролита сильно отражаются на характеристиках. От них напрямую зависит температура образования твёрдой фазы. Это могут кристаллогидраты, лёд, соли и т. п. При замёрзшем электролите разряд вообще отсутствует. Работоспособность Ni─Cd в большинстве случае ограничена температурой минус 20 градусов Цельсия. В некоторых случаях при корректировке состава электролита и его концентрации производители выпускают модели Ni─Cd батарей работоспособных при минус 40.

Если у вас электроинструмент или электронный гаджет работает на металлогидридных батарейках, вам будет интересно прочитать о том, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию

Процесс заряда никель─кадмиевых батарей

В процессе зарядки никель─кадмиевых аккумуляторов важным моментом является ограничение излишнего заряда. Это важный момент, поскольку при заряде никель─кадмиевых аккумуляторов внутри них растёт давление. В процессе зарядки выделяется кислород и постепенно снижается коэффициент использования тока. На графике ниже можно видеть зависимость разрядной ёмкости от скорости заряда. Данные приводятся для цилиндрических батарей.

Эффективность заряда никель-кадмиевого аккумулятора при различной скорости зарядки

Эффективность заряда никель-кадмиевого аккумулятора при различной скорости зарядки

Если температура поддерживается стабильной, то на процесс заряда сильно влияет ток. Его увеличение вызывает рост скорости выделения кислорода. А скорость его поглощения при этом не меняется, поскольку зависит от особенностей конструкции аккумуляторной батареи. Влияние на газопоглощение оказывает компоновка, структура, толщина электродов, материал сепаратора, объем электролита.

Стандартный режим зарядки считается следующий. Никель─кадмиевый аккумулятор с напряжением 1 вольт заряжается примерно 14─16 часов током 0,1С. Детали процесса зарядки оговариваются производителями аккумуляторов. Они могут отличаться из-за особенностей конструкции или увеличенной закладки активной массы (это делается для наращивания ёмкости). Для Ni-Cd аккумуляторов может использоваться зарядка постоянным током в течение всего времени. А может использоваться схема ступенчатого или плавного снижения тока зарядки во время процесса. Это позволяет проводить длительную зарядку без риска повредить аккумулятор. При таких режимах ток зарядки на первой стадии может значительно превышать значение 0,1*С.

Читайте также:  Зарядное устройство nokia 3310 старого

Часто есть необходимость в увеличении скорости зарядки. Производители решают эту проблему выпуском батарей, которые способны эффективно заряжаться большими токами. При этом используются различные системы контроля, охраняющие никель─кадмиевый аккумулятор от сильного перезаряда. Эти системы контроля могут содержать, как сами аккумуляторы, так и зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов.

Для цилиндрических Ni-Cd аккумуляторов рекомендуется выполнять зарядку постоянным током величиной 0,2 С в течение 6─7 часов. Также используется режим током 0,3 С в течение 3─4 часов. В последнем случае контроль по времени заряда обязателен. Если ведётся ускоренный заряд, то перезаряд должен составлять до 120─140 процентов от ёмкости и не более. В этом случае Ni─Cd аккумулятор набирает разрядную ёмкость не меньше номинальной. Для работы в ускоренных режимах производители даже предлагают аккумуляторы, которые могут заряжаться за один час. В таком режиме используются различные средства контроля за температурой и напряжением, чтобы никель─кадмиевые батарейки не деградировали в результате резкого роста давления.

Режим заряда Ni─Cd аккумулятора

Давайте, суммируем, что нужно знать о режиме зарядки Ni─Cd аккумуляторов. Речь, естественно, о тех случаях, когда у вас есть возможность выставить параметры. Как вы уже поняли, при заряде никель─кадмиевого аккумулятора его напряжение растёт до определённого значения, а затем стабилизируется. Когда батарея полностью заряжается, то напряжение понижается. По этому падению зарядные устройства чаще всего отслеживают окончание заряда. Это падение напряжения ещё называется Delta Peak. Чем точнее отслеживается эта дельта, тем батарейка заряжается более качественно и не будет перезаряда.

Итак, рекомендуется следующий режим. Ток заряда до 2С (номинальная ёмкость батарейки). Если доступен, то выбирается вид импульса (Re-Flex, Flex, Normal). Delta Peak должна составлять 7─10 мВ на один элемент батареи. Ток подкачки (ещё называемый trickle) составляет 50─100 мА-ч.

Следует помнить, что нельзя допускать перегрев аккумулятора выше 50 градусов Цельсия. Для того, чтобы продлить срок службы Ni─Cd аккумулятора, то выставляйте Delta Peak по минимуму. Недозарядка составит примерно 50 мА-ч. Стоит отметить и ещё ряд деталей процесса зарядки. Советуем также прочитать материал о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов.

Для полноценного использования мощности аккумулятора его следует заряжать большим током зарядки. Если важно использовать его мощность по максимуму, то нужно заряжать в нормальном режиме малым током. Величина тока около 0,1С. При этом время заряда составит 14─16 часов. С помощью ступенчатой подачи тока можно зарядить Ni─Cd аккумуляторную батарею в ускоренном режиме. Для этого 10 процентов ёмкости батареи набирается током 1С, затем до 80 процентов током 1,5С, а остаток добивается током 0,5С.

Источник

Зарядные устройства для NiCd аккумуляторов в Екатеринбурге

Зарядное устройство для аккумуляторных батареек АА, USB, сила заряда 250 мА, чёрное

Зарядное устройство для аккумуляторных батареек АА, USB, сила заряда 250 мА, чёрное

Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей Калибр ДА-518/2+

Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей Калибр ДА-518/2+

Зарядное устройство для AA/AAA NiMh/NiCd аккумуляторов (ACH-B4-01)

Зарядное устройство для AA/AAA NiMh/NiCd аккумуляторов (ACH-B4-01)

Зарядное устройство Smartbuy для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов (SBHC-505)

Зарядное устройство Smartbuy для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов (SBHC-505)

Зарядное устройство AutoExpert BC-40

Пуско-зарядное устройство Artway JS-1014

Автоматическое зарядное устройство для Ni-Mh, Ni-Cd Robiton VolumeCharger LCD на 8 аккумуляторов AA, AAA, SC, C, D Robiton 2224-02

Автоматическое зарядное устройство для Ni-Mh, Ni-Cd Robiton VolumeCharger LCD на 8 аккумуляторов AA, AAA, SC, C, D Robiton 2224-02

Зарядное устройство для 1-4 аккумуляторов типа AA/AAA Ni-MH и Ni-Cd, LED индикатор, MicroUSB 5V

Зарядное устройство для 1-4 аккумуляторов типа AA/AAA Ni-MH и Ni-Cd, LED индикатор, MicroUSB 5V

Зарядное устройство LiitoKala Lii-500

Зарядное устройство 12-18 В, для Ni-Cd АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство 12-18 В, для Ni-Cd АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство SkyRC EN3 для NiMH/NiCd аккумуляторов 4-8S

Зарядное устройство SkyRC EN3 для NiMH/NiCd аккумуляторов 4-8S

Зарядное устройство Smartbuy для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов (SBHC-503)

Зарядное устройство Smartbuy для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов (SBHC-503)

Устройство зарядное для никель-металлгидридных аккумуляторов ЗУБР время зарядки 6 часов, 4хААА/АА, блистер

Читайте также:  Noname зарядное устройство для

Устройство зарядное для никель-металлгидридных аккумуляторов ЗУБР время зарядки 6 часов, 4хААА/АА, блистер

Зарядное устройство для NiCD и NiMh, 2/3.5/5A

Зарядное устройство для NiCD и NiMh, 2/3.5/5A

Интеллектуальное многофункциональное зарядное устройство IMAX B6 80W подходит под все виды автомобильных аккумуляторов и других типов батарей Li-Io, Li-Fe, Ni-Cd, Li-Po, Pb, Ni-MH

Интеллектуальное многофункциональное зарядное устройство IMAX B6 80W подходит под все виды автомобильных аккумуляторов и других типов батарей Li-Io, Li-Fe, Ni-Cd, Li-Po, Pb, Ni-MH

Умное зарядное устройство с функцией разряда Robiton VolumeCharger для Ni-Mh Ni-Cd на 8 аккумуляторов АА и ААА Robiton 102-02

Зарядное устройство 7.2-24 В, для Ni-Cd, Ni-Mh АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство 7.2-24 В, для Ni-Cd, Ni-Mh АКБ, ЗУБР

Умное зарядное устройство с функцией разряда Robiton VolumeCharger для Ni-Mh Ni-Cd на 8 аккумуляторов АА и ААА Robiton 102-02

Зарядное устройство для Li-Ion акк.батарей Калибр (14,4 В, 1,5Ач) для Н550 (Мастер)

Зарядное устройство для Li-Ion акк.батарей Калибр (14,4 В, 1,5Ач) для Н550 (Мастер)

Автоматическое зарядное устройство для Ni-Mh, Ni-Cd Robiton Smart4 9V на 4 аккумулятора AA, AAA, 9V крона Robiton 2226-02

Автоматическое зарядное устройство для Ni-Mh, Ni-Cd Robiton Smart4 9V на 4 аккумулятора AA, AAA, 9V крона Robiton 2226-02

Зарядное устройство Fenix ARE-A4

Зарядное устройство GP PB330

Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей Калибр ДА-512/2+

Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей Калибр ДА-512/2+

Зарядное устройство AutoExpert BC-20

Зарядное устройство МИТО ЗУ-95 , ЗУ-150 для зарядки NiCd , NiMH аккумуляторов

SkyRC NC2600 многофункциональное зарядное устройство и анализатор для AA/AAA NiMH/NiCd аккумуляторов

NiMh, NiCd интеллектуальное зарядное устройство EXTRADIGITAL BM110 / BM210

Зарядное устройство 7.2-24 В, для Ni-Cd, Ni-Mh АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство 7.2-24 В, для Ni-Cd, Ni-Mh АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство ЗУБР 59305

Умное зарядное устройство Robiton MultiCharger для Ni-Mh Ni-Cd аккумуляторов Крона D C AA AAA Robiton 1112-02

Умное зарядное устройство Robiton MultiCharger для Ni-Mh Ni-Cd аккумуляторов Крона D C AA AAA Robiton 1112-02

ЗУ для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов Robiton Volume Charger LCD (8xAAA/AA 4xC/D)

ЗУ для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов Robiton Volume Charger LCD (8xAAA/AA 4xC/D)

Зарядное устройство Soshine SC-S7 для литий-ионных и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей

Зарядное устройство Soshine SC-S7 для литий-ионных и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей

110-220 В, с зарядным током до 3А (переключаемый ток заряда, А: 1/2/3), предназначенное для зарядки NiCd или NiMh аккумуляторов от 4 до 8 банок

Зарядное устройство SkyRC EN3 для NiMH/NiCd аккумуляторов 4-8S (220V/20W/C:3A) SK-100070-01

Зарядное устройство SkyRC EN3 для NiMH/NiCd аккумуляторов 4-8S (220V/20W/C:3A) SK-100070-01

Источник

Недорогое и надежное устройство зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов

NXP MC68HC908QT1

Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы широко используются в потребительских устройствах из-за высокой плотности энергии, большого срока службы и малого тока саморазряда. В рамках одного проекта мне потребовалось разработать недорогое и надежное зарядное устройство для аккумуляторной сборки, состоящей из двух NiCd элементов типоразмера AA емкостью 1200 мА·ч. Для этого было необходимо решить две основные задачи: установить необходимый зарядный ток и остановить процесс зарядки, когда аккумулятор будет полон. В статье описан способ решения обеих задач.

Большинство NiCd аккумуляторов можно заряжать двумя способами, существенно различающимися величинами зарядных токов. Это либо быстрая зарядка большим током, либо ночная зарядка низким током. Независимо от скорости зарядки, в аккумулятор должен поступать устойчивый постоянный ток, а суммарное количество энергии, закачанной в аккумулятор, должно превышать его номинальную емкость для компенсации энергии, потерянной в виде тепла. Дешевле и безопаснее всего заряжать NiCd аккумулятор током, равным 10% от номинальной емкости, в течение 16 часов. Это значит, что аккумулятор емкостью 1200 мА·ч должен заряжаться током 120 мА. Такой подход не требует датчика окончания зарядки и гарантирует, что аккумулятор будет заряжен полностью.

Схема зарядного устройства изображена на Рисунке 1. Регулируемый стабилизатор LM317 (IC3) и резистор R3 образуют генератор постоянного тока. Сопротивление резистора R3 выбрано равным 10 Ом – ближайшим в стандартном ряду к значению 1.25 В/120 мА. Все необходимые функции – задержку на 16 часов и индикацию статуса зарядки на светодиодах – выполняет программа микроконтроллера IC1. Программа предельно проста; ее ассемблерный код можно скачать по ссылке внизу статьи.

Рисунок 1. MC68HC908QT1 выполняет здесь функцию 16-часового таймера.
LM317 и резистор R3 образуют генератор тока.

В этом проекте может использоваться любой низкоуровневый микроконтроллер. Для данной схемы выбран недорогой и легкодоступный 8-выводной микроконтроллер MC68HC908QT1, выпускаемый фирмой NXP. Статус зарядки индицирует двухцветный светодиод OSRGHC5B32A фирмы OptoSupply. Красный цвет означает, что аккумулятор находится в процессе зарядки, зеленый – зарядка завершена. Если вы хотите, чтобы по окончании зарядки прозвучал аудио сигнал, добавьте в схему звуковой излучатель.

При соответствующем выборе сопротивления резистора R3 схема может использоваться для зарядки любых аккумуляторов. Максимальный зарядный ток ограничен значением, предельно допустимым для LM317 – 1.5 А. Если входное напряжение схемы существенно превышает 9 В, фактором, ограничивающим зарядный ток, становится мощность, рассеиваемая на LM317.

Загрузки

Материалы по теме

  1. Datasheet NXP MC68HC908QT1
  2. Datasheet Texas Instruments LM317
  3. Datasheet Texas Instruments LM78L05
  4. Datasheet OptoSupply OSRGHC5B32A
  5. Datasheet Vishay IRF520

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Зарядные устройства для аккумуляторов с никель кадмием

Недорогое и надежное устройство зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов

NXP MC68HC908QT1

Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы широко используются в потребительских устройствах из-за высокой плотности энергии, большого срока службы и малого тока саморазряда. В рамках одного проекта мне потребовалось разработать недорогое и надежное зарядное устройство для аккумуляторной сборки, состоящей из двух NiCd элементов типоразмера AA емкостью 1200 мА·ч. Для этого было необходимо решить две основные задачи: установить необходимый зарядный ток и остановить процесс зарядки, когда аккумулятор будет полон. В статье описан способ решения обеих задач.

Большинство NiCd аккумуляторов можно заряжать двумя способами, существенно различающимися величинами зарядных токов. Это либо быстрая зарядка большим током, либо ночная зарядка низким током. Независимо от скорости зарядки, в аккумулятор должен поступать устойчивый постоянный ток, а суммарное количество энергии, закачанной в аккумулятор, должно превышать его номинальную емкость для компенсации энергии, потерянной в виде тепла. Дешевле и безопаснее всего заряжать NiCd аккумулятор током, равным 10% от номинальной емкости, в течение 16 часов. Это значит, что аккумулятор емкостью 1200 мА·ч должен заряжаться током 120 мА. Такой подход не требует датчика окончания зарядки и гарантирует, что аккумулятор будет заряжен полностью.

Схема зарядного устройства изображена на Рисунке 1. Регулируемый стабилизатор LM317 (IC3) и резистор R3 образуют генератор постоянного тока. Сопротивление резистора R3 выбрано равным 10 Ом – ближайшим в стандартном ряду к значению 1.25 В/120 мА. Все необходимые функции – задержку на 16 часов и индикацию статуса зарядки на светодиодах – выполняет программа микроконтроллера IC1. Программа предельно проста; ее ассемблерный код можно скачать по ссылке внизу статьи.

Рисунок 1. MC68HC908QT1 выполняет здесь функцию 16-часового таймера.
LM317 и резистор R3 образуют генератор тока.

В этом проекте может использоваться любой низкоуровневый микроконтроллер. Для данной схемы выбран недорогой и легкодоступный 8-выводной микроконтроллер MC68HC908QT1, выпускаемый фирмой NXP. Статус зарядки индицирует двухцветный светодиод OSRGHC5B32A фирмы OptoSupply. Красный цвет означает, что аккумулятор находится в процессе зарядки, зеленый – зарядка завершена. Если вы хотите, чтобы по окончании зарядки прозвучал аудио сигнал, добавьте в схему звуковой излучатель.

При соответствующем выборе сопротивления резистора R3 схема может использоваться для зарядки любых аккумуляторов. Максимальный зарядный ток ограничен значением, предельно допустимым для LM317 – 1.5 А. Если входное напряжение схемы существенно превышает 9 В, фактором, ограничивающим зарядный ток, становится мощность, рассеиваемая на LM317.

Загрузки

Материалы по теме

  1. Datasheet NXP MC68HC908QT1
  2. Datasheet Texas Instruments LM317
  3. Datasheet Texas Instruments LM78L05
  4. Datasheet OptoSupply OSRGHC5B32A
  5. Datasheet Vishay IRF520

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник



Как заряжать Ni-Cd аккумуляторы, зарядные устройства, параметры

Сегодня Ni─Cd аккумуляторы используются в большинстве портативных инструментов и различных электронных устройствах (фотоаппараты, плееры и т. п.). Правда, в последнее время наблюдается тенденция замещения их литий─ионными аккумуляторами. Для того чтобы аккумулятор вашей аппаратуры служил долго, никель─кадмиевые батареи нужно правильно эксплуатировать, вовремя и своевременно заряжать и время от времени проводить циклы разряда-заряда. Тогда Ni─Cd аккумулятор будет служить вам долго. Сегодня мы поговорим о том, как заряжать никель─кадмиевые аккумуляторы по всем правилам.

Особенности Ni-Cd эксплуатации аккумуляторов

Для того чтобы никель-кадмиевые аккумуляторы работали продолжительное время, нужно их полностью разряжать.

Никель─кадмиевые батареи запоминают нижнюю отметку разряда. В результате при разряде до этой отметки они перестают работать, хотя возможность для этого есть. Это явление получило название «эффект памяти». Поэтому, перед тем как зарядить никель кадмиевый аккумулятор нужно полностью разрядить элементы батареи до напряжения 0,9─1 вольт. Это позволить как можно дольше сохранить параметры батареи и увеличить срок службы Ni─Cd аккумуляторных батарей. Стоит отметить, что слишком сильный разряд, ниже порогового значения также не рекомендуется.

Нужно также сказать, что новые никель─кадмиевые батарейки необходимо предварительно потренировать. Эта тренировка подразумевает активацию работы аккумулятора. При этом делается 3─5 циклов разряд-заряд. Такой разряд и заряд Ni─Cd аккумуляторов «разгоняет» их и они начинают работать на заявленных параметрах. После выполнения тренировки никель─кадмиевые батарейки хорошо держат нагрузки и имеют менее выраженный «эффект памяти». Иногда можно встретить рекомендации о том, что Ni─Cd батареи низкого качества требуют тренировки до 70─80 циклов разряд-заряд. Здесь стоит придерживаться рекомендаций производителя и зависит это в основном от технологии изготовления батареек. Процесс «тренировки» или циклирования также нужно выполнять после длительного (более 6 месяцев) хранения Ni─Cd аккумуляторов. Но сильно усердствовать также не стоит, поскольку излишнее циклирование снижает ресурс аккумулятора. Стоит отметить ещё один момент. Если вы не собираетесь использовать никель─кадмиевые батарейки, то не нужно их заряжать. Этот тип батарей может вполне нормально храниться в разряженном состоянии. В заряженном состоянии никель─кадмиевый аккумулятор постепенно теряет первоначальные характеристики. Теперь несколько слов о том, какие есть зарядные устройства для Ni─Cd аккумуляторов.

Разновидности зарядных устройств для никель─кадмиевых аккумуляторов

Сегодня на рынке можно выделить две основные группы устройств, предназначенных для заряда никель кадмиевых аккумуляторов:

  • Автоматические ЗУ;
  • Реверсивные импульсные ЗУ.

[soc1] Автоматические зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей. Это простые и доступные по цене устройства. Они менее сложные и выпускаются в конструкции, которая позволяет заряжать по два или 4 батарейки одновременно. Чтобы запустить заряд никель кадмиевых аккумуляторов, вставьте в батарейки в зарядное устройство. Переключателем ЗУ нужно установить количество заряжаемых батареек и подключить устройство к сети. Как правило, автоматическое зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов имеет следующую цветовую индикацию. Красный цвет индикатора показывает, что идёт процесс заряда батареек. Чтобы сделать разряд аккумуляторов, на устройстве имеется переключатель «разряд». В процессе разряда индикатор будет иметь жёлтый цвет. После того, как пройдёт разряд, зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов само запустит зарядку. Зелёный цвет индикатора говорит о том, что цикл разряд-заряд закончен.

Пример зарядного устройства для Ni-Cd аккумуляторов Дополнительно можете прочитать отдельную статью о про восстановление Ni─Cd аккумулятора для шуруповерта. В данном случае речь идёт о заряде никель─кадмиевых батареек по отдельности. Если это аккумуляторы для шуруповёрта или другого электроинструмента, то с ними в комплекте идёт штатное зарядное устройство, которое позволяет заряжать всю батарею сразу от бытовой электросети.

Устанавливается аккумулятор, выставляется режим и запускается работа. Индикатор даст сигнал об окончании зарядки. С помощью таких ЗУ можно не только выполнять заряд никель─кадмиевых аккумуляторов, но и поддерживать их в рабочем состоянии. В качестве примера можно привести широко распространённое универсальное зарядное устройство iMAX B6. Никель─кадмиевые АКБ менее требовательны к характеристикам зарядного устройства, чем Ni-MH аккумуляторы. Но экономить на нём нельзя, поскольку дешевые устройства сокращают срок эксплуатации батарей. Теперь, давайте, разберёмся, как зарядить никель кадмиевый аккумулятор.

Процесс разряда и заряда Ni─Cd аккумуляторов

Процесс разряда никель─кадмиевых батарей

Для этого типа батарей (как впрочем, и для других) разрядные характеристики зависят от особенностей аккумуляторов, которые определяют его внутреннее сопротивление. Среди таких особенностей можно отметить структуру и толщину электродов. На разрядные характеристики влияют:

  • толщина сепаратора и его структура;
  • плотность сборки;
  • объём электролита;
  • некоторые характеристики конструкции.

[soc2] При работе в условиях продолжительного разряда используются дисковые батарейки с прессованными электродами большой толщины. Для них разрядная кривая показывает постоянное медленное снижение напряжения до величины 1,1 вольта. Разрядная ёмкость в случае дальнейшего разряда до 1 вольта равна от 5 до 10 процентов от номинального значения. Особенностью этого типа батарей является существенно падение разрядной ёмкости и напряжения при увеличении тока до 0,2*С. Объяснение этому достаточно простое ─ невозможность разряда активной массы равномерно по всей электрода.

Дисковые Ni-Cd аккумуляторы Если уменьшить толщину электродов и увеличить их количество до четырёх, то ток разряда для дискового аккумулятора может быть увеличен до величины 0,6*С. Аккумуляторные батареи с электродами из металлокерамики имеют малое внутреннее сопротивление и высокие энергетические характеристики. На их разрядных характеристиках заметно меньшее падение напряжения. У этого типа аккумуляторов величина напряжения держится выше 1,2 вольта до отдачи 0,9 от номинальной ёмкости. При дальнейшем разряде и падении напряжения с 1,1 до 1 вольта отдаётся около 3 процентов номинальной ёмкости. Допускается разряжать этот тип аккумуляторов разрядными токами величиной до 3─5*С. Ni─Cd аккумуляторы цилиндрической формы можно разряжать более высокими токами. В них используются рулонные электроды, что позволяет разряжать их максимальным током 7─10*С.

Цилиндрические Ni─Cd аккумуляторы [soc3] На изображениях ниже можно видеть влияние тока разряда и температуры на значение разрядной ёмкости.

Разрядная характеристика никель─кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от температуры ОС

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах Наибольшее значение ёмкости достигается при температуре 20 градусов Цельсия. Ёмкость практически не снижается, если увеличивать температуру. А вот при температуре ОС ниже ноля значение разрядной ёмкости падает пропорционально увеличению разрядного тока. Уменьшение ёмкости при низких температурах объясняется уменьшением разрядного напряжения щелочной аккумуляторной батареи из-за увеличения сопротивления. Увеличение сопротивления объясняется ограниченным объёмом электролита в герметичной батарейке. Состав и концентрация электролита сильно отражаются на характеристиках. От них напрямую зависит температура образования твёрдой фазы. Это могут кристаллогидраты, лёд, соли и т. п. При замёрзшем электролите разряд вообще отсутствует. Работоспособность Ni─Cd в большинстве случае ограничена температурой минус 20 градусов Цельсия. В некоторых случаях при корректировке состава электролита и его концентрации производители выпускают модели Ni─Cd батарей работоспособных при минус 40. Если у вас электроинструмент или электронный гаджет работает на металлогидридных батарейках, вам будет интересно прочитать о том, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.

Читайте также:  Noname зарядное устройство для

Процесс заряда никель─кадмиевых батарей

В процессе зарядки никель─кадмиевых аккумуляторов важным моментом является ограничение излишнего заряда. Это важный момент, поскольку при заряде никель─кадмиевых аккумуляторов внутри них растёт давление. В процессе зарядки выделяется кислород и постепенно снижается коэффициент использования тока. На графике ниже можно видеть зависимость разрядной ёмкости от скорости заряда. Данные приводятся для цилиндрических батарей.

Эффективность заряда никель-кадмиевого аккумулятора при различной скорости зарядки [banner1] Чтобы аккумулятор полностью зарядился, ему требуется сообщить до 160 процентов от номинальной ёмкости. Зарядка никель кадмиевых аккумуляторов должна вестись в интервале температур 0─40 С. Рекомендуемый интервал 10─30 С. При понижении температуры на отрицательном электроде снижается поглощение кислорода и растёт давление. В результате при сильном перезаряде из-за увеличения давления может открыться аварийный клапан. При увеличении температуры потенциал растёт и на положительном электроде очень рано выделяется кислород, что сокращает процесс зарядки в штатном режиме.

В частности, чем плотность компоновки электродов больше и их толщина меньше, тем зарядка идёт с большей скоростью. Поэтому цилиндрические батареи заряжаются с большой скоростью. На кривых заряда можно заметить, что у таких моделей Ni─Cd аккумуляторов при токе 0,1─1С эффективность зарядки почти не меняется. Снижение тока заряда вызывает существенное уменьшение ёмкости, которую батарея отдаст при разряде. Стандартный режим зарядки считается следующий. Никель─кадмиевый аккумулятор с напряжением 1 вольт заряжается примерно 14─16 часов током 0,1С. Детали процесса зарядки оговариваются производителями аккумуляторов. Они могут отличаться из-за особенностей конструкции или увеличенной закладки активной массы (это делается для наращивания ёмкости). Для Ni-Cd аккумуляторов может использоваться зарядка постоянным током в течение всего времени. А может использоваться схема ступенчатого или плавного снижения тока зарядки во время процесса. Это позволяет проводить длительную зарядку без риска повредить аккумулятор. При таких режимах ток зарядки на первой стадии может значительно превышать значение 0,1*С. Часто есть необходимость в увеличении скорости зарядки. Производители решают эту проблему выпуском батарей, которые способны эффективно заряжаться большими токами. При этом используются различные системы контроля, охраняющие никель─кадмиевый аккумулятор от сильного перезаряда. Эти системы контроля могут содержать, как сами аккумуляторы, так и зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов. Для цилиндрических Ni-Cd аккумуляторов рекомендуется выполнять зарядку постоянным током величиной 0,2 С в течение 6─7 часов. Также используется режим током 0,3 С в течение 3─4 часов. В последнем случае контроль по времени заряда обязателен. Если ведётся ускоренный заряд, то перезаряд должен составлять до 120─140 процентов от ёмкости и не более. В этом случае Ni─Cd аккумулятор набирает разрядную ёмкость не меньше номинальной. Для работы в ускоренных режимах производители даже предлагают аккумуляторы, которые могут заряжаться за один час. В таком режиме используются различные средства контроля за температурой и напряжением, чтобы никель─кадмиевые батарейки не деградировали в результате резкого роста давления. [banner2] После того, как заряд прекращается давление внутри аккумуляторной батареи ещё продолжает расти, поскольку окисление гидроксильных ионов на оксидно─никелевых электродах продолжается. Постепенно скорость выделения кислорода на положительном электроде сравнивается с поглощением на отрицательном (кадмиевом) электроде. Поэтому давление в батарее постепенно понижается. Если был существенный перезаряд, то давление будет снижаться медленнее. Рекомендуем также прочитать о том, как заряжать Ni─MH аккумуляторы.

Режим заряда Ni─Cd аккумулятора

Давайте, суммируем, что нужно знать о режиме зарядки Ni─Cd аккумуляторов. Речь, естественно, о тех случаях, когда у вас есть возможность выставить параметры. Как вы уже поняли, при заряде никель─кадмиевого аккумулятора его напряжение растёт до определённого значения, а затем стабилизируется. Когда батарея полностью заряжается, то напряжение понижается. По этому падению зарядные устройства чаще всего отслеживают окончание заряда. Это падение напряжения ещё называется Delta Peak. Чем точнее отслеживается эта дельта, тем батарейка заряжается более качественно и не будет перезаряда. Итак, рекомендуется следующий режим. Ток заряда до 2С (номинальная ёмкость батарейки). Если доступен, то выбирается вид импульса (Re-Flex, Flex, Normal). Delta Peak должна составлять 7─10 мВ на один элемент батареи. Ток подкачки (ещё называемый trickle) составляет 50─100 мА-ч. Следует помнить, что нельзя допускать перегрев аккумулятора выше 50 градусов Цельсия. Для того, чтобы продлить срок службы Ni─Cd аккумулятора, то выставляйте Delta Peak по минимуму. Недозарядка составит примерно 50 мА-ч. Стоит отметить и ещё ряд деталей процесса зарядки. Советуем также прочитать материал о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов. [banner3]

Источник

Как заряжать ni cd аккумулятор: разновидности зарядных устройств, процесс заряда и разрядки

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.

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.

Читайте также:  Зарядное устройство космос koc509 509

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.

Источник

Как правильно заряжать Ni-cd и Ni-mh аккумуляторы

Как правильно заряжать Ni-cd и Ni-mh аккумуляторы

Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы – два основных вида щелочных химических источников тока для автономного питания различной аппаратуры. Они сходны по своей структуре. В качестве электролита используется щёлочь, в качестве катода — оксид никеля.

Первым был изобретён Ni-cd. Этой технологии более ста лет. NI-MH широко применятся в бытовых устройствах, начали только в 90-х годах двадцатого века. Массовое появление на рынке более ёмких (NI-MH) батарей поначалу вызвало настоящий фурор. Но потом выявились и недостатки.

  1. Особенности и применение Ni-cd батарей
  2. Зарядка ni cd аккумуляторов
  3. Основные правила заряда никель кадмиевых аккумуляторов
  4. Особенности и применение NI MH аккумуляторов
  5. Заряд никель металлогидридных аккумуляторов
  6. Зарядные устройства и методы заряда
  7. NI-MH аккумуляторы с низким саморазрядом
  8. Правила заряда NI MH

Особенности и применение Ni-cd батарей

По сравнению с металлогидридными батареями, Ni-cd имеют два главных недостатка. Это меньшая ёмкость и эффект памяти. Эффектом памяти называют “запоминание” батареей нижнего предела разряда. Той есть, если такую батарею разрядить не полностью, длительность работы в следующем цикле будет меньше на эту самую величину от полного разряда до того предела, который “запомнил” аккумулятор. Чтобы “сбросить” память , нужно два-три раза полностью зарядить-разрядить такую батарею.

Казалось бы, при таких свойствах, этот тип батарей должен уйти в небытие. Но этого не происходит. Благодаря двум другим свойствам этого типа батарей – высокая токоотдача и способность хорошо работать при отрицательных температурах.

Приблизительно 90% Ni-cd на сегодняшний день, это аккумуляторные сборки для электроинструмента, детских игрушек, электробритв, автономных пылесосов, медицинского оборудования и т.д. Применение в бытовом сегменте (вместо обычных первичных батареек) практически сведено к нулю.

Некоторые страны законодательно ограничивают использование Ni-cd элементов в связи с токсичностью кадмия. В новых устройствах их место занимают литий-ионные аккумуляторы с большой токоотдачей.

Зарядка ni cd аккумуляторов

Один элемент имеет номинальное напряжение 1,2V. При работе это значение может меняться от 1,35V (полностью заряжен) до 1V (полный разряд). У этих элементов есть одна интересная особенность, на которой завязан режим отключения в зарядном устройстве (если оно автоматическое). После набора ёмкости, напряжение на выводах несколько снижается на 50-70 mV. Такой скачок обозначают ΔV(дельта V). Зарядное реагирует на такое снижение и отсекает ток заряда.

На практике срабатывать по ΔV умеют только зарядные устройства среднего и продвинутого уровня. И часто приходится вручную просчитывать, как заряжать ni cd аккумуляторы.

Напряжение заряда любая зарядка будет выдавать из расчёта 1,5-1,6v на один элемент. А вот ток заряда может быть разным. Его всегда можно посмотреть на самом зарядном устройстве (как правило, с тыльной стороны).

Ёмкость аккумулятора нужно поделить на ток заряда и умножить на коэффициент потерь 1,4. Например, 1000mAh/200mA=5 часов*1,4 = 7 часов. Каким током заряжать? Номинальный ток заряда 0,1С, где С- ёмкость батареи. Для 1000mAh номинальным является ток 100mA. Время заряда в таком случае составит 14 часов. Не очень удобно. Почти всегда используется ускоренный режим 0,2-0,5С. Это несколько сокращает срок службы аккумуляторов, но повышает удобство использования.

Важно! Средний срок службы никель-кадмиевых аккумуляторов составляет 500 циклов заряд-разряд. Производитель заявляет, как правило, ДО 1000. Таких показателей можно достичь только в идеальных условиях и чётко выдерживая номинальные режимы работы.

Основные правила заряда никель кадмиевых аккумуляторов

  • перед зарядом аккумуляторы обязательно разрядить;
  • подключить зарядное устройство (или установить в него аккумуляторы при бытовом исполнении) и дождаться отключения при полном заряде;
  • в случае если зарядное не обеспечивает автоотключение, рассчитать необходимое время заряда и по его истечении произвести отключение;
  • хранить ni cd аккумуляторы в разряженном состоянии.

Особенности и применение NI MH аккумуляторов

Область применения металлогидридных батарей напрямую связана с их свойствами. Максимальная ёмкость при минимальном объёме позволила им занять место в той электронике, где одноразовые батарейки приходится менять очень часто. Это фотоаппараты, беспроводные мыши и клавиатуры, радиопульты, детские игрушки.

Читайте также:  Зарядное устройство nokia 3310 старого

В основном используется два размера таких элементов – это АА и ААА. Использовать такие элементы можно в любом месте, где используются одноразовые батарейки. Но часто это не имеет экономического смысла (в том случае, если одноразовая батарейка служит в устройстве годами)

Номинальное напряжение ni mh аккумулятора 1,2v. С незначительным отклонением под нагрузкой такое напряжение держится в течение всего цикла работы батареи. Напряжение одноразовой батарейки в работе плавно падает от 1,5 до 1 вольта. Той есть 1,2-среднее значение. Это позволяет аккумулятору отлично заменять одноразовую батарейку в 99% случаев. Случаи, когда необходимо именно 1,5v для работы устройства единичные и часто “лечатся” сменой режима в меню устройства “батарейка/аккумулятор”.

Внимание! Максимальная ёмкость (физический предел) для аккумулятора АА составляет 2700mAh,для ААА 1000mAh.В случае, если на этикетке большее значение и “загадочное” название фирмы-изготовителя, перед вами гарантированный обман.

Эффект памяти при заряде никель металлогидридных аккумуляторов менее заметен, чем у Ni-cd элементов. Первые несколько лет массовых продаж производители размещали надпись “без эффекта памяти”. Впоследствии эту надпись убрали. Рекомендация “заряд после разряда” актуальна и для металлогидридных аккумуляторов.

Заряд никель металлогидридных аккумуляторов

Напряжение зарядки ni mh такое же, как и у никель-кадмиевых батарей. Зарядное устройство будет подавать на один элемент 1,5-1,6v. Ток заряда ni mh аккумуляторов может меняться от 0,1 до 1С. Но любой производитель бытовых батарей обязательно указывает на них свою рекомендацию этого параметра. Рекомендация производителей составляет 0,1С. Например для 2500mAh номинальный ток заряда ni mh аккумуляторов составляет 250mA. Время заряда номинальным током 14 часов. По той же формуле. Ёмкость/ток заряда, результат умножить на 1,4. При таком режиме можно рассчитывать на заявленное производителем, количество циклов. При ускоренном режиме срок службы уменьшается.

Металлогидридные батареи плохо переносят перегрев, глубокий разряд, сильный перезаряд. Перегрев может возникнуть при большом токе заряда, повышенном внутреннем сопротивлении. При сильном нагреве заряд следует прекратить. Глубокий разряд возникает при длительном неиспользовании элемента. При бездействии в течение года и более, аккумулятор, скорее всего, придётся заменить. Избыточный перезаряд случается при использовании зарядного устройства без функции отключения или неправильно просчитанном времени заряда.

Зарядные устройства и методы заряда

Зарядных устройств в продаже представлено огромное количество. В них реализованы разные схемы отключения или отключение не реализовано вообще. Можно легко их разделить на подвиды по внешнему виду.

  1. Простейшие. Включили в розетку — заряд пошёл, выключили – заряд закончен. Контроль над временем заряда лежит на пользователе. Такие устройства имеют право на существование с целью экономии средств. Необходимо лишь выбрать из них такое, которое будет заряжать каждый элемент отдельно. Если каналы заряда спарены, возникает перекос. Такой режим сокращает срок службы батарей. Отличить несложно. Количество светодиодных индикаторов должно совпадать с количеством каналов заряда.
  2. С надписью AUTO. Такая надпись говорит о том, что здесь реализовано отключение по таймеру. Обычно от 6 до 12 часов. Не самый плохой вариант. Перезаряда точно не будет. Но скорее всего не будет и полного заряда. В таком случае можно подобрать аккумуляторы именно под это зарядное устройство. Но корректной работа зарядного устройства будет первые 100-200 циклов.
  3. ΔV контроль. Если у производителя реализована эта функция, он обязательно напишет это на упаковке. Если надписи нет, зарядное устройство относится к пункту 2. С наличием ΔV контроля, зарядное устройство уже полноценно автоматическое. Не забываем о раздельной зарядке каждого канала (популярные лет 10-12 назад зарядные с индексом 508 имеют контроль ΔV, но воспринимают установленные в него аккумуляторы как одну батарею).
  4. С жидкокристаллическим дисплеем. Как правило, его наличие говорит о том, что реализовано всё, что перечислено выше и плюс температурный контроль. Зарядные устройства с дисплеем начального уровня не предполагают программирование режима и тока заряда, но со своей функцией — правильно заряжать ni mh батареи, справляются отлично.
  5. Зарядка – комбайн. Больше размером, чем в пункте 4. Предполагают программирование пользователем режимов и тока заряда. Если ничего не программировать в режиме “по умолчанию” заряжают батареи минимальным током и отключают заряд по ΔV контролю.

Чем более функциональное зарядное устройство, тем оно дороже. Но даже в дорогом исполнении, стоимость равна примерно 50 щелочным батарейкам. Окупаемость наступает достаточно быстро. Зарядное устройство такого класса обычно универсальное. И позволяет заряжать кроме никелевых аккумуляторов, ещё и литиево-ионные батареи. А также имеет функции измерения ёмкости, внутреннего сопротивления батарей, режим сброса эффекта памяти у никелевых аккумуляторов.

NI-MH аккумуляторы с низким саморазрядом

Это достаточно новая технология. Иногда применяется аббревиатура LSD. Что в переводе с английского “low self-discharge” – низкий саморазряд.

В продаже такие батареи появились чуть больше 10 лет назад и зарекомендовали себя очень хорошо. По сравнению с обычными аккумуляторами, они имеют более низкое внутреннее сопротивление и как следствие большие токи разряда. Ёмкость у них несколько ниже, чем у обычных NI-MH батарей. Но за счёт того, что у обычной батареи саморазряд в первые сутки около 10%, показывают себя не менее эффективно.

Отличить такой аккумулятор от обычного, достаточно несложно. На упаковке и на самом элементе будет присутствовать надпись “ready to use” т.е. “готово к использованию”. Продаются такие элементы уже заряженные. Это оптимальный выбор для любительской фотосъёмки, когда не стоит задача сделать несколько тысяч кадров за один день.

Правила заряда NI MH

Ответ на вопрос — как заряжать ni mh аккумуляторы зависит, прежде всего, от того, какое у пользователя зарядное устройство. Для того, чтобы заряжать правильно, достаточно придерживаться простых норм.

  • Перед зарядом, аккумуляторы желательно разрядить. Это не строгая норма в отличие от Ni-cd батарей, но желательная.
  • Температура окружающего воздуха должна быть не ниже 5 o C. Верхний предел температуры 50 o C. Такая температура может возникнуть летом при попадании прямых солнечных лучей.
  • Изучить функции зарядного устройства. Если оно не обеспечивает автоматическое отключение, рассчитать время заряда.
  • Установить батареи в зарядное устройство и подключить его к сети. Через некоторое время проверить степень нагрева аккумуляторов. В случае сильного нагрева, заряд прекратить.
  • Отключить зарядное устройство либо по истечении расчётного времени, либо после включения соответствующей индикации (зависит от типа зарядного устройства).
  • Хранить Ni-MH элементы заряженными на 10-20% ёмкости. Напряжение не должно падать ниже, чем 0,9v.

При правильном заряде никель металлогидридных аккумуляторов, служат они достаточно долго. От 500 до 1000 циклов заряд-разряд. Основная причина преждевременного выхода из строя – длительное неиспользование и как следствие глубокий разряд. Часто желание пользователей отказаться от технологии Ni-MH или Ni-cd и перевести всю свою технику на литий ионные батареи, совершенно не оправдано. Эти батареи прочно занимают своё место, как в бытовом сегменте, так и в промышленности.

Источник

Зарядные устройства для NiCd аккумуляторов в Екатеринбурге

Зарядное устройство для аккумуляторных батареек АА, USB, сила заряда 250 мА, чёрное

Зарядное устройство для аккумуляторных батареек АА, USB, сила заряда 250 мА, чёрное

Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей Калибр ДА-518/2+

Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей Калибр ДА-518/2+

Зарядное устройство для AA/AAA NiMh/NiCd аккумуляторов (ACH-B4-01)

Зарядное устройство для AA/AAA NiMh/NiCd аккумуляторов (ACH-B4-01)

Зарядное устройство Smartbuy для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов (SBHC-505)

Зарядное устройство Smartbuy для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов (SBHC-505)

Зарядное устройство AutoExpert BC-40

Пуско-зарядное устройство Artway JS-1014

Автоматическое зарядное устройство для Ni-Mh, Ni-Cd Robiton VolumeCharger LCD на 8 аккумуляторов AA, AAA, SC, C, D Robiton 2224-02

Автоматическое зарядное устройство для Ni-Mh, Ni-Cd Robiton VolumeCharger LCD на 8 аккумуляторов AA, AAA, SC, C, D Robiton 2224-02

Зарядное устройство для 1-4 аккумуляторов типа AA/AAA Ni-MH и Ni-Cd, LED индикатор, MicroUSB 5V

Зарядное устройство для 1-4 аккумуляторов типа AA/AAA Ni-MH и Ni-Cd, LED индикатор, MicroUSB 5V

Зарядное устройство LiitoKala Lii-500

Зарядное устройство 12-18 В, для Ni-Cd АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство 12-18 В, для Ni-Cd АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство SkyRC EN3 для NiMH/NiCd аккумуляторов 4-8S

Зарядное устройство SkyRC EN3 для NiMH/NiCd аккумуляторов 4-8S

Зарядное устройство Smartbuy для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов (SBHC-503)

Зарядное устройство Smartbuy для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов (SBHC-503)

Устройство зарядное для никель-металлгидридных аккумуляторов ЗУБР время зарядки 6 часов, 4хААА/АА, блистер

Устройство зарядное для никель-металлгидридных аккумуляторов ЗУБР время зарядки 6 часов, 4хААА/АА, блистер

Зарядное устройство для NiCD и NiMh, 2/3.5/5A

Зарядное устройство для NiCD и NiMh, 2/3.5/5A

Интеллектуальное многофункциональное зарядное устройство IMAX B6 80W подходит под все виды автомобильных аккумуляторов и других типов батарей Li-Io, Li-Fe, Ni-Cd, Li-Po, Pb, Ni-MH

Интеллектуальное многофункциональное зарядное устройство IMAX B6 80W подходит под все виды автомобильных аккумуляторов и других типов батарей Li-Io, Li-Fe, Ni-Cd, Li-Po, Pb, Ni-MH

Умное зарядное устройство с функцией разряда Robiton VolumeCharger для Ni-Mh Ni-Cd на 8 аккумуляторов АА и ААА Robiton 102-02

Зарядное устройство 7.2-24 В, для Ni-Cd, Ni-Mh АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство 7.2-24 В, для Ni-Cd, Ni-Mh АКБ, ЗУБР

Умное зарядное устройство с функцией разряда Robiton VolumeCharger для Ni-Mh Ni-Cd на 8 аккумуляторов АА и ААА Robiton 102-02

Зарядное устройство для Li-Ion акк.батарей Калибр (14,4 В, 1,5Ач) для Н550 (Мастер)

Зарядное устройство для Li-Ion акк.батарей Калибр (14,4 В, 1,5Ач) для Н550 (Мастер)

Автоматическое зарядное устройство для Ni-Mh, Ni-Cd Robiton Smart4 9V на 4 аккумулятора AA, AAA, 9V крона Robiton 2226-02

Автоматическое зарядное устройство для Ni-Mh, Ni-Cd Robiton Smart4 9V на 4 аккумулятора AA, AAA, 9V крона Robiton 2226-02

Зарядное устройство Fenix ARE-A4

Зарядное устройство GP PB330

Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей Калибр ДА-512/2+

Зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей Калибр ДА-512/2+

Зарядное устройство AutoExpert BC-20

Зарядное устройство МИТО ЗУ-95 , ЗУ-150 для зарядки NiCd , NiMH аккумуляторов

SkyRC NC2600 многофункциональное зарядное устройство и анализатор для AA/AAA NiMH/NiCd аккумуляторов

NiMh, NiCd интеллектуальное зарядное устройство EXTRADIGITAL BM110 / BM210

Зарядное устройство 7.2-24 В, для Ni-Cd, Ni-Mh АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство 7.2-24 В, для Ni-Cd, Ni-Mh АКБ, ЗУБР

Зарядное устройство ЗУБР 59305

Умное зарядное устройство Robiton MultiCharger для Ni-Mh Ni-Cd аккумуляторов Крона D C AA AAA Robiton 1112-02

Умное зарядное устройство Robiton MultiCharger для Ni-Mh Ni-Cd аккумуляторов Крона D C AA AAA Robiton 1112-02

ЗУ для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов Robiton Volume Charger LCD (8xAAA/AA 4xC/D)

ЗУ для Ni-Mh/Ni-Cd аккумуляторов Robiton Volume Charger LCD (8xAAA/AA 4xC/D)

Зарядное устройство Soshine SC-S7 для литий-ионных и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей

Зарядное устройство Soshine SC-S7 для литий-ионных и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей

110-220 В, с зарядным током до 3А (переключаемый ток заряда, А: 1/2/3), предназначенное для зарядки NiCd или NiMh аккумуляторов от 4 до 8 банок

Зарядное устройство SkyRC EN3 для NiMH/NiCd аккумуляторов 4-8S (220V/20W/C:3A) SK-100070-01

Зарядное устройство SkyRC EN3 для NiMH/NiCd аккумуляторов 4-8S (220V/20W/C:3A) SK-100070-01

Источник