อินพุตแรงดันไฟฟ้าสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ NiMH

ฉันมีแบตเตอรี่ AAA NiMH 12 ก้อน (1,000 มิลลิแอมป์ชั่วโมงและ 1.2 โวลต์ต่อแบตเตอรี่) และฉันต้องการทราบว่าแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการชาร์จคืออะไร ฉันใช้เครื่องชาร์จคงที่อย่างง่าย (LM317 และ 68 โอห์มตัวต้านทาน (R ในแผนภาพวงจร) แต่ฉันไม่แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะต้องเป็นอย่างไรวงจรของฉันไม่มีไดโอด

แหล่งจ่ายกระแสคงที่จะปรับแรงดันเอาต์พุตด้วยโหลดเพื่อรักษากระแสคงที่

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

แบตเตอรี่ NiMH นั้นมีประจุที่ไม่แน่นอนซึ่งจะแสดงการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในส่วนของประจุและคายประจุ พวกเขายังไม่มีแรงดันไฟฟ้าลอยดังนั้นการชาร์จแรงดันไฟฟ้าคงที่ไม่ทำงานตามที่คุณอาจค้นพบ Energizer มีคำแนะนำบางประการเกี่ยวกับเวลาในการชาร์จ:

โดยทั่วไปแล้วจะนิยมใช้เครื่องชาร์จอัจฉริยะขนาดปานกลาง (2 ถึง 3 ชั่วโมง) สำหรับแบตเตอรี่ NiMH แบตเตอรี่ได้รับการคุ้มครองจากการชาร์จมากเกินไปโดยวงจรเครื่องชาร์จอัจฉริยะ การชาร์จอย่างรวดเร็วมาก (น้อยกว่า 1 ชั่วโมง) อาจส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่และควร จำกัด ตามความจำเป็น เครื่องชาร์จที่ใช้ตัวจับเวลาที่ค้างคืนช้าก็เป็นที่ยอมรับและเป็นทางเลือกที่ประหยัดสำหรับเครื่องชาร์จอัจฉริยะ เครื่องชาร์จที่ใช้อัตรา 0.1 C เป็นเวลา 12 ถึง 14 ชั่วโมงเหมาะสำหรับแบตเตอรี่ NiMH ในที่สุดก็แนะนำให้ใช้อัตราการบำรุงรักษา (หรือหยด) น้อยกว่า 0.025 C (C / 40) การใช้ค่าหยดน้ำขนาดเล็กมากเป็นที่ต้องการเพื่อลดผลกระทบเชิงลบของการบรรจุมากเกินไป

แบตเตอรี่ AAA NiMHมีความจุ850mAh ^{_{[แตกต่างกันไปตามผู้ผลิต]}}ดังนั้นการชาร์จด้วยอัตราC / 2 ถึง C / 3สามารถทำได้ด้วยกระแสคงที่ของ ...

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

ค้างคืน, C / 12ค่าหยดสามารถทำได้ด้วยกระแสคงที่ของ71mA หน้านี้ระบุว่า:

เซลล์สมัยใหม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาการรีไซเคิลออกซิเจนซึ่งป้องกันความเสียหายต่อแบตเตอรี่เมื่อคิดราคาแพง แต่การรีไซเคิลนี้ไม่สามารถรักษาได้หากอัตราการชาร์จสูงกว่า C / 10

อัตราค่าบำรุงรักษาที่แนะนำของC / 40สามารถทำได้ด้วย ...

850mAh / h / 40 = 21mA

เครื่องชาร์จอัจฉริยะ

จดทะเบียนเป็นเทคนิคการชาร์จจากEnergizer , DuracellและPowerstream :

• chargingV การชาร์จ : ชาร์จที่กระแสคงที่ที่แนะนำจนกว่าเซลล์จะถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและลดลง (เช่น -15mV)
  
  เทคนิคนี้มีความแม่นยำเพียงพอที่จะชาร์จได้อย่างปลอดภัยที่ C / 2 ถึง C / 3 (283mA ถึง 425mA)

• การชาร์จ dT / dt : ตรวจสอบอุณหภูมิของเซลล์เพื่อ จำกัด อุณหภูมิสูงสุดและมองหาอัตราการให้ความร้อนที่มีลักษณะเฉพาะ
  
  เทคนิคนี้อาจใช้ร่วมกับการยกเลิกค่าΔVเพื่อตรวจสอบและยุติกระบวนการอย่างแม่นยำมากขึ้นทำให้สามารถใช้กระแสสูงกว่า (C / 1 ถึง C / 2 หรือ 425mA ถึง 850mA)

• เริ่มต้นอ่อน : หากอุณหภูมิสูงกว่า 40 องศาเซลเซียสหรือต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียสเริ่มต้นด้วยการชาร์จ C / 10 หากแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ปล่อยออกมาน้อยกว่า 1.0 โวลต์ / เซลล์เริ่มต้นด้วยการชาร์จ C / 10 หากแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ปล่อยประจุมีค่ามากกว่า 1.29 V / เซลล์เริ่มต้นด้วยการชาร์จ C / 10

• สูงสุด 1.78V : เซลล์เดียวจะต้องไม่เกินกว่านี้

แต่มันหมายความว่าอย่างไร! แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของวงจรกระแสคงที่ LM317ของคุณจะต้องเพียงพอที่จะรองรับแรงดันตกคร่อมตัวควบคุมและตัวต้านทาน (1.47Ω) ขับกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นและเกินแรงดันเซลล์สูงสุด ไปยังแหล่ง C / 1 หรือ 850mA แบตเตอรี่ NiMH AAA (120mΩ + 1.47Ω) * 850mA + 1.2V + 1.78V = 4.3315Vซึ่งมีความต้านทานภายในที่มากที่สุดทั่ว120mΩต้อง ฉันแนะนำอย่างน้อย 2V ขึ้นไปเพื่อลดผลกระทบของความผิดปกติของแหล่งกำเนิดเช่นระเบียบและเสียงรบกวนและบัญชีสำหรับการสูญเสียวงจรอื่น ๆ (เช่นไดโอดที่คุณยังไม่มี) หากคุณกำลังชาร์จ 4 เซลล์เป็นอนุกรมตามแผนภาพแสดงว่าคุณจะต้องมีอย่างน้อย 9.978V (เช่น: 12V + ); 25.034V (27V +) สำหรับ 12 in series แม้ว่าฉันจะกังวลเกี่ยวกับการชาร์จที่ไม่สม่ำเสมอ

แบตเตอรี่มีการจัดเรียงตามแบบที่คุณวาดหรือไม่? ถ้าแรงดันไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาของคุณจะอยู่ที่ประมาณ 15V และแรงดันไฟฟ้าที่คุณชาร์จจะอยู่ที่ประมาณ 16.8V (1.25V / เซลล์ที่ปล่อยออกมา, 1.4V / เซลล์ที่ถูกชาร์จ) การอ้างอิง LM317 คือ 1.25 โวลต์สำหรับตัวต้านทาน 68 โอห์มสำหรับค่ากระแสของ (1.25 / 68) 18mA ค่าใช้จ่ายในปัจจุบัน แรงดันตกคร่อมบน LM317 ใช้สำหรับอัตรานั้นไม่เกิน 2V (หน้า 6 จากแผ่นข้อมูล tyblu ที่เชื่อมโยงกับการประมาณการแบบอนุรักษ์นิยมมาก) ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าขาเข้าขั้นต่ำจึงต้อง (อนุรักษ์นิยม) 2V + 1.25V + 16.8v = 20.05V

คุณเลือกค่าสำหรับตัวต้านทานได้อย่างไร อัตราค่าใช้จ่ายที่ปลอดภัย (ถ้าคุณดูมันจะปิด) คือ C / 10 ซึ่งควรจะ (100 มิลลิแอมป์ / 10) 100mA ค่าใช้จ่ายในปัจจุบัน ที่ให้ความคุ้มค่าของตัวต้านทาน (1.25V / .1A) 12.5 โอห์มที่มีการประเมินอำนาจของ (0.1 ^ 2 * 12.5) .125W 12 เซลล์เหล่านี้เป็นอนุกรมหรือขนานกันหรือไม่

รายละเอียดการชาร์จของหนึ่งในเครื่องชาร์จของหนึ่งในสองผู้ผลิตแบตเตอรี่ที่เป็นที่นิยมมากที่สุดมีดังนี้จากรายละเอียดเครื่องชาร์จ

ขนาดแบตเตอรี่ / ความจุสูงสุด (mAh) / เวลาในการชาร์จโดยประมาณ

AA 1300-2000 8 - 12.5 ชม. / AA 2100-2500 13 - 16 ชม. / AAA 850 - 900 11 - 12 ชม

รายละเอียดสำหรับกระแสของเครื่องชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ทั้งสามประเภทนี้คือ 200ma โดยมีแบตเตอรี่ 2 ก้อนในซีรีย์ที่แรงดันไฟฟ้า 2.8v แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จริงของแบตเตอรี่ 2 ซีรี่ส์ในขณะที่กำลังชาร์จไฟอยู่ที่ 2.885 โวลต์โดยมีกระแส 240mA หากคุณใช้แบตเตอรี่ 10 ก้อนที่ 1.2 โวลต์ในซีรีส์แรงดันไฟแบตเตอรี่รวม 12v กับแรงดันชาร์จที่ระดับ 13.8v ซึ่งสูงกว่าแรงดันแบตเตอรี่ 15% เมื่อคำนึงถึงค่าสเปคกระแสไฟชาร์จ 200ma ที่แรงดันไฟฟ้าต่อแบตเตอรี่ 1.2v * 1.15 (แรงดันแบตเตอรี่บวก 15%) จะเป็น 1.4 โวลต์ต่อแบตเตอรี่ (เซลล์) สองชุดเป็น 2.8v, 12 ในซีรีย์จะเป็น (1.4v * 12 แบตเตอรี่) ที่แรงดันประจุ 16.8 โวลต์ทั่วทั้งชุดแบตเตอรีของแบตเตอรี 12 ก้อน จากประสบการณ์และให้คำปรึกษากับวิศวกรแบตเตอรี่ของพานาโซนิค ฉันมักจะใช้แรงดันแบตเตอรี่บวกกับแรงดันประจุ 15% สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่แบบหยด ในระบบควบคุมอุตสาหกรรม 24vdc ฉันจะใช้แหล่งจ่ายไฟเป็น 27.6v (24v * 1.15) พร้อมแบตเตอรี่ AGM 2 ก้อนขนาด 12V 12 โวลต์ต่อเนื่องเป็นชุด สิ่งนี้ใช้งานได้อย่างดีเยี่ยมสำหรับพลังงานสำรองสำหรับแผงควบคุมพลังงานไฟฟ้าและเครื่องมือส่วนใหญ่, PlC และเซ็นเซอร์จะทำงานได้ดีถึง ~ 30vdc ดังนั้นฉันไม่เคยพบว่าสิ่งนี้เป็นปัญหาสำหรับการควบคุม ดังนั้นในข้อตกลงกับโพสต์ก่อนหน้านี้ 16.8v + 2v + 1.25 volts จะเป็นแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่เหมาะสมของ 20.05v และเซ็นเซอร์จะทำงานได้ดีถึง ~ 30vdc ดังนั้นฉันไม่เคยพบว่าสิ่งนี้เป็นปัญหาสำหรับการควบคุม ดังนั้นในข้อตกลงกับโพสต์ก่อนหน้านี้ 16.8v + 2v + 1.25 volts จะเป็นแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่เหมาะสมของ 20.05v และเซ็นเซอร์จะทำงานได้ดีถึง ~ 30vdc ดังนั้นฉันไม่เคยพบว่าสิ่งนี้เป็นปัญหาสำหรับการควบคุม ดังนั้นในข้อตกลงกับโพสต์ก่อนหน้านี้ 16.8v + 2v + 1.25 volts จะเป็นแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่เหมาะสมของ 20.05v

มันค่อนข้างง่าย ก้อนแบตเตอรี่ของคุณมีกำลังไฟสูงสุด BW

แหล่งที่มาหรืออุปกรณ์ชาร์จของคุณต้องผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างน้อยสองเท่า

2BW

วงจรจะคิดค่าแพ็คของคุณในอัตราประสิทธิภาพ x ในเวลา t โดยที่ t คือเวลาที่ใช้ในการชาร์จแพ็ค @ x จนเต็ม

ตอนนี้ส่วนที่เหลือจะคลุมเครือเป็นเวลาหลายปีแล้วที่พวกเขาครอบคลุมไว้ในโรงเรียน แต่คุณสามารถดูในตำราเรียนเพื่อค้นหาวิธีการตั้งค่าอย่างเหมาะสมตามอัตราปัจจุบันของคุณ

Bw = 2Bw คูณ (ประสิทธิภาพ) มักจะประมาณ 67% พร้อมกับควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น หรือ x / t คูณ 100% อะไรแบบนั้น. วงจรของคุณเป็นมาตรฐานและจะไม่มีประสิทธิภาพมากเนื่องจากคุณไม่ตรงกับความต้านทานของแบตเตอรี่ซึ่งเปลี่ยนแปลงตลอดเวลารวมทั้งที่ชาร์จปัจจุบันคงที่ในแบตเตอรี่ความจุสูงที่ทันสมัยคุณจำเป็นต้องเพิ่ม ocsolator (sp?) ในอัตราความถี่ต่ำเพื่อ ผลิตพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงแบบลาดเอียงสำหรับทั้งการดูดซับประจุและคูลดาวน์เคมีพร้อมกับกระแสคงที่

ตัวอย่างเช่น. คุณคิดค่าใช้จ่ายในปัจจุบันคงที่ของ C / 10 ทุกๆครึ่งวินาทีคุณจะได้พัลส์บวกร้อยโวลต์ที่มีสองร้อยมิลลิแอมป์เป็นอิเล็กโทรดบวกโดยใช้วงจรแยก ตอนนี้อย่ารบกวนอัตราคงที่ C / 10 ในขณะที่คุณทำเช่นนั้น

การใช้ตัวอย่างช่วยจัดเรียง dendrites ในเซลล์และสร้างฟูลเลอร์ฟูลเลอร์ที่เร็วขึ้นที่ยาวขึ้น

โชคดีมาก

จอห์น.