NiMH tähistab nikkelmetallhüdriidi. Õige laadimine on jõudluse ja pikaealisuse säilitamise võti. NiMH laadimiseks peate seda tehnoloogiat tundma. NiMH elementide taastumine on üsna keeruline protsess, kuna pinge tipp ja sellele järgnev langus on väiksemad ning seetõttu on näitajaid keerulisem määrata. Ülelaadimine põhjustab elemendi ülekuumenemist ja kahjustumist, mille järel võimsus kaob, mille tulemuseks on funktsionaalsuse kaotus.
Disain ja tööpõhimõte
Aku on elektrokeemiline seade, milles elektrienergia muundatakse ja salvestatakse keemilisel kujul. Keemiline energia muundatakse kergesti elektrienergiaks. NiMH töötab põhimõttel, et neelab, vabastab ja transpordib vesinikku kahe elektroodi sees.
NiMH akud koosnevad kahest metallribast, mis toimivad positiivsete ja negatiivsete elektroodidena, ning nende vahel olevast isoleerivast fooliumeraldajast. See energia "võileib" keritakse ja asetatakse koos vedelikuga akusseelektrolüüt. Positiivne elektrood koosneb tavaliselt niklist, negatiivne elektrood metallhüdriidist. Sellest ka nimi "NiMH" või "nikkelmetallhüdriid".
Eelised:
- Sisaldab vähem toksiine ning on keskkonnasõbralik ja taaskasutatav.
- Mäluefekt on suurem kui Ni-Cad.
- Palju ohutum kui liitiumakud.
Puudused:
- Sügavatühjenemine lühendab eluiga ja tekitab kuumust kiirlaadimise ja suure koormuse ajal.
- Isetühjenemine on võrreldes teiste akudega suurem ja seda tuleb enne NiMH laadimist arvestada.
- Vajalik kõrgetasemeline hooldus. Aku peab olema täielikult tühjenenud, et vältida laadimise ajal kristallide teket.
- Kallim kui Ni-Cad aku.
Laadimise/tühjenemise omadused
Nikkel-metallhüdriidelemendil on palju NiCd-ga sarnaseid omadusi, näiteks tühjenemiskõver (täiendava laadimisega), mida aku suudab vastu võtta. See ei talu ülelaadimist, mis põhjustab võimsuse vähenemist, mis on laadijatootjate jaoks suur probleem.
Praegused tehnilised andmed, mis on vajalikud NiMH-aku õigeks laadimiseks:
- Niminaalne pinge on 1,2 V.
- Erienergia – 60–120 Wh/kg.
- Energiatihedus – 140–300 Wh/kg.
- Erivõimsus – 250–1000 W/kg.
- Laadimise/tühjenemise tõhusus –90%.
Nikkelakude laadimistõhusus on vahemikus 100% kuni 70% täisvõimsusest. Esialgu on veidi temperatuuri tõus, kuid hiljem, kui laetuse tase tõuseb, kasutegur langeb, tekitades soojust, millega tuleb enne NiMH laadimist arvestada.
Kui NiCD aku tühjeneb teatud minimaalse pingeni ja seejärel laetakse, tuleb hoolitseda konditsioneerimise efekti vähendamise eest (umbes iga 10 laadimis-/tühjenemistsükli järel), vastasel juhul hakkab aku mahtuvust kaotama. NiMH puhul pole see nõue nõutav, kuna mõju on tühine.
Samas on selline taastamisprotsess mugav ka NiMH seadmete puhul, soovitav on enne NiMH akude laadimist sellega arvestada. Protsessi korratakse kolm kuni viis korda, enne kui nad saavutavad täisvõimsuse. Taaslaetavate akude töötlemisprotsess tagab, et need kestavad palju aastaid.
NiMH taastamise meetodid
NiMH akudega saab kasutada mitut laadimisviisi. Need, nagu NiCd-d, vajavad pidevat vooluallikat. Kiirus on tavaliselt näidatud raku kehal. See ei tohiks ületada tehnoloogilisi standardeid. Laadimispiiride piirid on tootjate poolt selgelt reguleeritud. Enne akude kasutamist peate selgelt teadma, millise vooluga NiMH akusid laadida. Ebaõnnestumise vältimiseks kasutatakse mitmeid meetodeid:
- Laadimine taimeriga. Ajakasutus selleksprotsessi lõpu kindlaksmääramine on lihtsaim viis. Sageli on seadmesse sisse ehitatud elektrooniline taimer, kuigi paljudel seadmetel see funktsioon puudub. See lähenemisviis eeldab, et element on laetud teadaolevast olekust, näiteks kui see on täielikult tühjenenud.
- Soojustuvastus. Protsessi lõpu kindlaksmääramine toimub elemendi temperatuuri jälgimise teel. Kuigi seade läheb ülelaadimisel soojemaks, on temperatuuri tõusu raske täpselt mõõta, kuna aku keskosa on palju kuumem kui väljas.
- Negatiivse kolmnurga pinge tuvastamine. NiMH tuvastab pingelanguse (5 mV). Enne NiMH-akude laadimist rakendatakse müra filtreerimist, et sellist langust usaldusväärselt tabada, et "parasiitne" andur ja muud mürad ei viiks laadimise lõppemiseni.
Elementide paralleelne tarnimine
Akude paralleellaadimine muudab protsessi lõpu kvalitatiivse kindlaksmääramise keeruliseks. Selle põhjuseks on asjaolu, et ei saa olla kindel, et igal rakul või pakendil on sama takistus ja seetõttu võtavad mõned neist rohkem voolu kui teised. See tähendab, et paralleelseadme iga liini jaoks tuleb kasutada eraldi laadimisahelat. Tuleks kindlaks määrata, kui palju voolu NiMH laadida, tasakaalustades, näiteks kasutades sellise väärtusega takisteid, et need domineeriksid juhtimisparameetrite üle.
Täpse laadimise tagamiseks ilma termistorit kasutamata on välja töötatud kaasaegsed algoritmid. Needseadmed on sarnased Delta V-ga, kuid neil on täislaadimise tuvastamiseks spetsiaalsed mõõtmismeetodid, mis hõlmavad tavaliselt mingit tsüklit, kus pinget mõõdetakse teatud ajaintervalli ja impulsside vahel. Mitmeelemendiliste pakettide puhul, kui need ei ole samas olekus ega ole tasakaalus, võivad need ükshaaval täituda, andes märku etapi lõpust.
Nende tasakaalustamiseks kulub mitu tsüklit. Kui aku jõuab oma laetuse lõpuni, hakkab elektroodidel moodustuma hapnik ja katalüsaatoris rekombineeruma. Uus keemiline reaktsioon tekitab soojust, mida saab termistoriga hõlpsasti mõõta. See on kõige turvalisem viis protsessi lõpu tuvastamiseks kiire taastamise ajal.
Odav viis taastumiseks
Öölaadimine on odavaim viis NiMH-aku laadimiseks C/10 juures, mis on alla 10% nimivõimsusest tunnis. Seda tuleb NiMH õigeks laadimiseks arvesse võtta. Seega laeb 100 mAh aku 10 mA juures 15 tundi. See meetod ei nõua protsessi lõpuandurit ja tagab täieliku laadimise. Kaasaegsetel elementidel on hapniku ringlussevõtu katalüsaator, mis hoiab ära aku kahjustamise elektrivooluga kokkupuutel.
Seda meetodit ei saa kasutada, kui laadimiskiirus on üle C/10. Täielikuks reaktsiooniks vajalik minimaalne pinge sõltub temperatuurist (vähem alt 1,41 V elemendi kohta 20 kraadi juures), mida tuleb NiMH õigeks laadimiseks arvestada. Pikaajaline taastumine ei põhjusta ventilatsiooni. See soojendab akut veidi. Kasutusea säilitamiseks on soovitatav kasutada taimerit vahemikus 13 kuni 15 tundi. Laadijal Ni-6-200 on mikroprotsessor, mis teatab laadimisolekust LED-i kaudu ja täidab ka sünkroonimisfunktsiooni.
Kiire laadimisprotsess
Taimerit kasutades saate C/3.33 laadida 5 tundi. See on veidi riskantne, kuna aku tuleb enne täielikult tühjaks laadida. Üks viis selle vältimiseks on laadija aku automaatne tühjendamine, mis seejärel käivitab 5 tunniks taastumisprotsessi. Selle meetodi eeliseks on see, et see välistab igasuguse negatiivse akumälu loomise võimaluse.
Praegu kõik tootjad selliseid laadijaid ei tooda, kuid mikroprotsessorplaati kasutatakse näiteks laadijas C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller ja seda saab tühjenemise teostamiseks hõlpsasti muuta. Osaliselt laetud aku energia hajutamiseks mõistliku aja jooksul on vaja toiteeraldajat.
Temperatuurimonitori kasutamisel saab NiMH-akusid laadida kuni 1C, ehk teisisõnu 100% ampertunni võimsusega 1,5 tundi. PowerStream aku laadimise kontroller teeb seda koos juhtplaadiga, mis on võimeline mõõtma pinget ja voolu keerukamate algoritmide jaoks. Kui temperatuur tõuseb, tuleb protsess peatada ja millaldT/dt väärtuseks tuleks määrata 1–2 kraadi minutis.
On uued algoritmid, mis kasutavad laadimise lõpu määramiseks -dV signaali kasutamisel mikroprotsessori juhtimist. Praktikas töötavad need väga hästi, mistõttu tänapäevased seadmed kasutavad seda tehnoloogiat, mis hõlmab pinge mõõtmise sisse- ja väljalülitusprotsesse.
Adapteri tehnilised andmed
Oluline probleem on aku tööiga või süsteemi kogu kasutusea maksumus. Sel juhul pakuvad tootjad mikroprotsessori juhtimisega seadmeid.
Algoritm täiusliku laadija jaoks:
- Pehme algus. Kui temperatuur on üle 40 kraadi või alla nulli, laadige alustuseks C/10.
- Valik. Kui tühjenenud aku pinge on kõrgem kui 1,0 V elemendi kohta, tühjendage aku pingeni 1,0 V elemendi kohta ja jätkake seejärel kiirlaadimisega.
- Kiire laadimine. 1 kraadi juures, kuni temperatuur jõuab 45 kraadini või dT näitab täislaadimist.
- Kui kiirlaadimine on lõppenud, laadige täieliku laadimise tagamiseks 4 tundi C/10 juures.
- Kui laetud NiMH-aku pinge tõuseb 1,78 V-ni elemendi kohta, lõpetage töö.
- Kui kiirlaadimise aeg ületab katkestusteta 1,5 tundi, siis see peatatakse.
Teoreetiliselt on laadimine laadimiskiirus, mis on piisav alt kiire, et hoida akut täielikult laetuna, kuid piisav alt aeglane, et vältida ülelaadimist. Konkreetse aku optimaalse laadimiskiiruse määramineveidi raske kirjeldada, kuid üldiselt aktsepteeritakse, et see on umbes kümme protsenti aku mahutavusest, näiteks Sanyo 2500 mAh AA NiMH puhul on optimaalne laadimiskiirus 250 mA või madalam. Seda tuleb NiMH akude õigeks laadimiseks arvesse võtta.
Aku kahjustamise protsessid
Aku enneaegse rikke kõige levinum põhjus on ülelaadimine. Laadijate tüübid, mis seda kõige sagedamini põhjustavad, on nn "kiirlaadijad" 5 või 8 tunniks. Nende instrumentide probleem seisneb selles, et neil puudub tegelikult protsessijuhtimismehhanism.
Enamikul neist on lihtne funktsionaalsus. Need laadivad täiskiirusel kindla aja (tavaliselt viis või kaheksa tundi) ja lülituvad seejärel välja või lülituvad madalamale "käsitsi" kiirusele. Kui neid õigesti kasutada, siis on kõik korras. Kui neid kasutatakse valesti, lüheneb aku tööiga mitmel viisil:
- Kui seadmesse sisestatakse täielikult või osaliselt laetud akud, ei tunne see seda, seega laeb see täielikult akusid, mille jaoks see on ette nähtud. Seega aku maht väheneb.
- Teine levinud olukord on poolelioleva laadimistsükli katkestamine. Sellele järgneb aga taasühendamine. Kahjuks taaskäivitatakse see täislaadimistsükkel, isegi kui eelmine tsükkel on peaaegu lõppenud.
Lihtsaim viisNende stsenaariumide vältimiseks kasutage intelligentset mikroprotsessoriga juhitavat laadijat. See suudab tuvastada, millal aku on täielikult laetud, ja seejärel - olenev alt selle konstruktsioonist - täielikult välja lülitada või lülituda nihkelaadimisrežiimile.
iMax B6 nutiseadmed
NiMH iMaxi laadimiseks vajate spetsiaalset laadijat, kuna vale meetodi kasutamine võib aku kasutuks muuta. Paljud kasutajad peavad iMax B6-d parimaks valikuks NiMH laadimiseks. See toetab kuni 15 elemendipatarei protsessi, samuti paljusid seadeid ja konfiguratsioone erinevat tüüpi akude jaoks. Soovitatav laadimisaeg ei tohiks ületada 20 tundi.
Tavaliselt garanteerib tootja tavalise NiMH-aku 2000 laadimis-/tühjenemistsüklit, kuigi see võib olenev alt kasutustingimustest erineda.
Tööalgoritm:
- NiMH iMax B6 laadimine. Õige ühenduse tagamiseks on vaja ühendada toitejuhe seadme vasakul küljel asuvasse pistikupessa, võttes arvesse kaabli otsa kuju. Sisestame selle lõpuni ja lõpetame vajutamise, kui ekraanile ilmub helisignaal ja tervitussõnum.
- Kasutage esimeses menüüs kerimiseks ja laaditava aku tüübi valimiseks vasakpoolses servas olevat hõbedast nuppu. Vasakpoolseima nupu vajutamine kinnitab valiku. Parempoolsel nupul saate kerida valikuid: laadimine, tühjendamine, tasakaal, kiirlaadimine, salvestusruum jateised.
- Kaks keskmist juhtnuppu aitavad teil soovitud numbrit valida. Kui vajutate sisenemiseks parempoolset parempoolset nuppu, saate minna pinge seadistusse, kerides uuesti kahe keskmise nupuga ja vajutades sisestusklahvi.
- Kasutage aku ühendamiseks mitut kaablit. Esimene komplekt näeb välja nagu labori traadivarustus. Sageli on see komplektis krokodilliklambritega. Ühenduspesad asuvad seadme paremal küljel põhja lähedal. Neid on piisav alt lihtne märgata. Nii saate iMax B6-ga NiMH-d laadida.
- Seejärel peate ühendama vaba akukaabli punaste ja mustade klambrite otsaga, luues suletud ahela. See võib olla veidi riskantne, eriti kui kasutaja teeb esimest korda valed sätted. Vajutage ja hoidke sisestusnuppu kolm sekundit all. Seejärel peaks ekraan teavitama, et see kontrollib akut, misjärel palutakse kasutajal režiimi seadistus kinnitada.
- Aku laadimise ajal saate ekraanil sirvida erinevaid ekraane, kasutades kahte keskmist nuppu, mis annavad teavet laadimisprotsessi kohta erinevates režiimides.
Nõuanded aku jõudluse optimeerimiseks
Kõige tavalisem nõuanne on akud täielikult tühjendada ja seejärel uuesti laadida. Kuigi see on "mäluefekti" ravimeetod, tuleb nikkel-kaadmium akude puhul olla ettevaatlik, kuna neid on ülelaadimise tõttu lihtne kahjustada, mis toob kaasa "pooluse pöördumise" ja pöördumatud protsessid. Mõnel juhul tehakse aku elektroonikatviisil, mis hoiab ära negatiivsed protsessid, lülitudes välja enne, kui need juhtuvad, kuid lihtsamad seadmed, näiteks taskulambid, mitte.
Nõutav:
- Olge valmis neid asendama. Nikkel-metallhüdriidakud ei kesta igavesti. Pärast ressursi lõppu lõpetavad nad töötamise.
- Ostke nutikas laadija, mis juhib protsessi elektrooniliselt ja hoiab ära ülelaadimise. See pole mitte ainult parem akude jaoks, vaid kasutab ka vähem energiat.
- Kui laadimine on lõppenud, eemaldage aku. Ebavajalik aeg seadmes tähendab, et selle laadimiseks kasutatakse rohkem joaenergiat, mis suurendab kulumist ja kasutab rohkem energiat.
- Ärge tühjendage patareisid täielikult, et nende eluiga pikendada. Vaatamata kõigile vastupidistele nõuannetele lühendab täielik tühjenemine nende eluiga.
- Säilitage NiMH-akusid toatemperatuuril kuivas kohas.
- Liigne kuumus võib kahjustada akusid ja põhjustada nende kiiret tühjenemist.
- Kaaluge tühja akuga mudeli kasutamist.
Seega saate tõmmata joone. Tõepoolest, NiMH akud on tootja poolt tänapäeva keskkonna jaoks rohkem ette valmistatud ning akude õige laadimine nutiseadme abil tagab nende jõudluse ja pikaealisuse.
