NiMH significa hidruro metálico de níquel. La carga adecuada es clave para mantener el rendimiento y la longevidad. Necesita conocer esta tecnología para cargar NiMH. La recuperación de las celdas de NiMH es un proceso bastante complicado, ya que el pico de tensión y la caída posterior son menores y, por lo tanto, los indicadores son más difíciles de determinar. La sobrecarga conduce al sobrecalentamiento y al daño de la celda, después de lo cual se pierde la capacidad y se pierde la funcionalidad.
Diseño y principio de funcionamiento
La batería es un dispositivo electroquímico en el que la energía eléctrica se convierte y almacena en forma química. La energía química se convierte fácilmente en energía eléctrica. NiMH funciona según el principio de absorber, liberar y transportar hidrógeno dentro de dos electrodos.
Las baterías NiMH consisten en dos tiras de metal que actúan como electrodos positivo y negativo, y un separador de lámina aislante entre ellos. Este "sándwich" de energía se enrolla y se coloca en una batería junto con líquidoelectrólito. El electrodo positivo generalmente consiste en níquel, el electrodo negativo de hidruro metálico. De ahí el nombre "NiMH" o "hidruro metálico de níquel".
Beneficios:
- Contiene menos toxinas y es ecológico y reciclable.
- El efecto de memoria es mayor que Ni-Cad.
- Mucho más seguro que las baterías de litio.
Defectos:
- La descarga profunda acorta la vida útil y genera calor durante la carga rápida y la carga alta.
- La autodescarga es mayor en comparación con otras baterías y debe tenerse en cuenta antes de cargar NiMH.
- Se requiere un alto nivel de mantenimiento. La batería debe estar totalmente descargada para evitar la formación de cristales durante la carga.
- Más cara que la batería Ni-Cad.
Características de carga/descarga
La celda de hidruro metálico de níquel tiene muchas características similares a las de NiCd, como la curva de descarga (con carga adicional) que la batería puede aceptar. No tolera la sobrecarga que causa la degradación de la capacidad, lo cual es un problema importante para los diseñadores de cargadores.
Especificaciones actuales necesarias para cargar correctamente una batería de NiMH:
- El voltaje nominal es de 1,2 V.
- Energía específica - 60-120 Wh/kg.
- Densidad de energía - 140-300 Wh/kg.
- Potencia específica - 250-1000 W/kg.
- Eficiencia de carga/descarga -90%.
La eficiencia de carga de las baterías de níquel oscila entre el 100 % y el 70 % de la capacidad total. Inicialmente hay un ligero aumento de temperatura, pero luego, cuando sube el nivel de carga, la eficiencia cae, generando calor, lo que debe tenerse en cuenta antes de cargar NiMH.
Cuando una batería de NiCD se descarga a un cierto voltaje mínimo y luego se carga, se debe tener cuidado para reducir el efecto de acondicionamiento (aproximadamente cada 10 ciclos de carga/descarga), de lo contrario, comenzará a perder capacidad. Para NiMH, este requisito no es necesario ya que el efecto es insignificante.
Sin embargo, dicho proceso de recuperación también es conveniente para los dispositivos de NiMH, se recomienda considerarlo antes de cargar las baterías de NiMH. El proceso se repite de tres a cinco veces antes de que alcancen su capacidad máxima. El proceso de acondicionamiento de las pilas recargables asegura que durarán muchos años.
Métodos de recuperación de NiMH
Hay varios métodos de carga que se pueden usar con baterías de NiMH. Ellos, como los NiCd, requieren una fuente de corriente constante. La velocidad suele estar indicada en el cuerpo de la célula. No debe exceder los estándares tecnológicos. Los límites de los límites de carga están claramente regulados por los fabricantes. Antes de usar baterías, debe saber claramente con qué corriente cargar las baterías de NiMH. Existen varios métodos que se utilizan para evitar fallas:
- Carga por temporizador. Uso del tiempo paradeterminar el final del proceso es la forma más fácil. A menudo, un temporizador electrónico está integrado en el dispositivo, aunque muchos dispositivos no tienen esta característica. El enfoque asume que la celda está cargada desde un estado conocido, como cuando está completamente descargada.
- Detección térmica. La determinación del final del proceso se lleva a cabo mediante el control de la temperatura del elemento. Si bien el dispositivo se calentará cuando se sobrecargue, es difícil medir con precisión el aumento de temperatura ya que el centro de la batería estará mucho más caliente que el exterior.
- Detección de tensión delta negativa. NiMH detecta caída de tensión (5 mV). Antes de cargar las baterías de NiMH, se introduce el filtrado de ruido para capturar de manera confiable dicha caída para garantizar que el sensor "parásito" y otros ruidos no provoquen el final de la carga.
Suministro paralelo de elementos
La carga paralela de las baterías dificulta la determinación cualitativa del final del proceso. Esto se debe a que no se puede estar seguro de que cada celda o paquete tenga la misma resistencia y, por lo tanto, algunos consumirán más corriente que otros. Esto significa que se debe usar un circuito de carga separado para cada línea en la unidad paralela. Debe establecerse cuánta corriente cargar el NiMH equilibrando, por ejemplo, utilizando resistencias de un valor tal que dominen los parámetros de control.
Se han desarrollado algoritmos modernos para garantizar una carga precisa sin el uso de un termistor. EstasLos dispositivos son similares a Delta V, pero tienen métodos de medición especiales para detectar la carga completa, que generalmente involucran algún tipo de ciclo donde el voltaje se mide durante un intervalo de tiempo y entre pulsos. Para paquetes de elementos múltiples, si no están en el mismo estado y no tienen una capacidad equilibrada, pueden llenarse de uno en uno, lo que indica el final de una etapa.
Tomará varios ciclos equilibrarlos. Cuando la batería llega al final de su carga, el oxígeno comienza a formarse en los electrodos y se recombina en el catalizador. La nueva reacción química genera calor que se puede medir fácilmente con un termistor. Esta es la forma más segura de detectar el final de un proceso durante una restauración rápida.
Forma barata de regenerar
La carga nocturna es la forma más económica de cargar una batería de NiMH a C/10, que está por debajo del 10 % de la capacidad nominal por hora. Esto debe tenerse en cuenta para cargar NiMH correctamente. Entonces, una batería de 100 mAh se cargará a 10 mA durante 15 horas. Este método no requiere un sensor de fin de proceso y proporciona una carga completa. Las celdas modernas tienen un catalizador de reciclaje de oxígeno que evita que la batería se dañe cuando se expone a la corriente eléctrica.
Este método no se puede utilizar si la velocidad de carga es superior a C/10. El voltaje mínimo requerido para una reacción completa depende de la temperatura (al menos 1,41 V por celda a 20 grados), que debe tenerse en cuenta para cargar NiMH correctamente. La recuperación prolongada no provoca ventilación. Calienta ligeramente la batería. Para preservar la vida útil, se recomienda utilizar un temporizador con un rango de 13 a 15 horas. El cargador Ni-6-200 tiene un microprocesador que informa el estado de carga a través de un LED y también realiza una función de sincronización.
Proceso de carga rápida
Usando el temporizador, puede cargar el C/3.33 durante 5 horas. Esto es un poco arriesgado ya que la batería debe descargarse completamente primero. Una forma de asegurarse de que esto no suceda es descargar automáticamente la batería con el cargador, que luego inicia el proceso de recuperación durante 5 horas. Este método tiene la ventaja de eliminar cualquier posibilidad de crear una memoria de batería negativa.
Actualmente, no todos los fabricantes producen este tipo de cargadores, pero la placa del microprocesador se usa, por ejemplo, en el cargador del controlador de carga solar C/10 /NiMH-NiCad y se puede modificar fácilmente para realizar una descarga. Se requerirá un disipador de energía para disipar la energía de una batería parcialmente cargada dentro de un período de tiempo razonable.
Si se usa un monitor de temperatura, las baterías de NiMH se pueden cargar hasta 1C, en otras palabras, 100 % de capacidad de amperios por hora durante 1,5 horas. El controlador de carga de la batería PowerStream hace esto junto con un tablero de control que es capaz de medir el voltaje y la corriente para algoritmos más complejos. Cuando la temperatura sube, el proceso debe detenerse, y cuandoEl valor dT/dt debe establecerse en 1-2 grados por minuto.
Existen nuevos algoritmos que utilizan el control del microprocesador al utilizar la señal -dV para determinar el final de la carga. En la práctica, funcionan muy bien, por lo que los dispositivos modernos utilizan esta tecnología, que incluye procesos de encendido y apagado para medir el voltaje.
Especificaciones del adaptador
Un tema importante es la duración de la batería, o el costo total de por vida del sistema. En este caso, los fabricantes ofrecen dispositivos con control por microprocesador.
Algoritmo para el cargador perfecto:
- Arranque suave. Si la temperatura está por encima de los 40 grados o por debajo de cero, empieza cargando C/10.
- Opción. Si el voltaje de la batería descargada es superior a 1,0 V/celda, descargue la batería a 1,0 V/celda y luego proceda a la carga rápida.
- Carga rápida. A 1 grado hasta que la temperatura alcance los 45 grados o dT indica carga completa.
- Después de completar la carga rápida, cargue a C/10 durante 4 horas para garantizar una carga completa.
- Si el voltaje de una batería de NiMH cargada sube a 1,78 V/celda, detenga la operación.
- Si el tiempo de carga rápida supera las 1,5 horas sin interrupción, se detendrá.
Teóricamente, la recarga es una tasa de carga que es lo suficientemente rápida para mantener la batería completamente cargada, pero lo suficientemente lenta para evitar la sobrecarga. Determinación de la tasa de recarga óptima para una batería en particularun poco difícil de describir, pero generalmente se acepta que es aproximadamente el diez por ciento de la capacidad de la batería, por ejemplo, para Sanyo 2500 mAh AA NiMH, la tasa de recarga óptima es de 250 mA o menos. Debe tenerse en cuenta para cargar correctamente las baterías de NiMH.
Procesos de daño de la batería
La causa más común de falla prematura de la batería es la sobrecarga. Los tipos de cargadores que más suelen provocarlo son los llamados “cargadores rápidos” de 5 u 8 horas. El problema con estos instrumentos es que en realidad no tienen un mecanismo de control de procesos.
La mayoría de ellos tienen una funcionalidad simple. Se cargan a toda velocidad durante un período de tiempo fijo (generalmente cinco u ocho horas) y luego se apagan o cambian a una velocidad "manual" más baja. Si se usan correctamente, entonces todo está en orden. Si se aplican incorrectamente, la duración de la batería se acortará de varias formas:
- Cuando se insertan baterías completamente cargadas o parcialmente cargadas en el dispositivo, no puede detectarlo, por lo que carga completamente las baterías para las que fue diseñado. Entonces, la capacidad de la batería disminuye.
- Otra situación habitual es interrumpir el ciclo de carga en curso. Sin embargo, esto es seguido por una reconexión. Desafortunadamente, esto hace que se reinicie un ciclo de carga completo, incluso si el ciclo anterior está casi completo.
La forma más fácilPara evitar estos escenarios, utilice un cargador inteligente controlado por microprocesador. Puede detectar cuando la batería está completamente cargada y luego, dependiendo de su diseño, se apaga por completo o cambia al modo de carga lenta.
Dispositivos inteligentes iMax B6
Para cargar el NiMH iMax, necesitará un cargador dedicado, ya que usar el método incorrecto puede inutilizar la batería. Muchos usuarios consideran que el iMax B6 es la mejor opción para la carga de NiMH. Admite el proceso de baterías de hasta 15 celdas, así como muchos ajustes y configuraciones para diferentes tipos de baterías. El tiempo de carga recomendado no debe superar las 20 horas.
Por lo general, el fabricante garantiza 2000 ciclos de carga/descarga de una batería NiMH estándar, aunque esto puede variar según las condiciones de uso.
Algoritmo de trabajo:
- Carga de NiMH iMax B6. Es necesario conectar el cable de alimentación a la toma de corriente del lado izquierdo del dispositivo, teniendo en cuenta la forma del extremo del cable para garantizar que se realice la conexión correcta. Lo introducimos hasta el fondo y dejamos de pulsar cuando en la pantalla del display aparece una señal sonora y un mensaje de bienvenida.
- Utilice el botón plateado en el extremo izquierdo para desplazarse por el primer menú y seleccionar el tipo de batería que se va a cargar. Al presionar el botón más a la izquierda se confirmará la selección. El botón de la derecha desplazará las opciones: carga, descarga, saldo, carga rápida, almacenamiento yotros.
- Dos botones de control central le ayudarán a seleccionar el número deseado. Al presionar el botón del extremo derecho para ingresar, puede ir a la configuración de voltaje desplazándose nuevamente con los dos botones centrales y presionando enter.
- Utilice varios cables para conectar la batería. El primer conjunto parece equipo de laboratorio. A menudo viene con pinzas de cocodrilo. Los enchufes para la conexión se encuentran en el lado derecho del dispositivo, cerca de la parte inferior. Son bastante fáciles de detectar. Así es como puede cargar NiMH con iMax B6.
- Luego, debe conectar el cable de la batería libre al extremo de las abrazaderas roja y negra, creando un circuito cerrado. Esto puede ser un poco arriesgado, especialmente si el usuario realiza una configuración incorrecta por primera vez. Mantenga presionado el botón Intro durante tres segundos. La pantalla debería informar que está comprobando la batería, después de lo cual se le pedirá al usuario que confirme la configuración del modo.
- Mientras la batería se está cargando, puede desplazarse por las distintas pantallas de la pantalla usando los dos botones centrales que brindan información sobre el proceso de carga en diferentes modos.
Consejos para optimizar el rendimiento de la batería
El consejo más estándar es descargar completamente las baterías y luego recargarlas. Si bien este es un tratamiento para el "efecto memoria", se debe tener cuidado con las baterías de níquel-cadmio, ya que es fácil dañarlas por sobredescarga, lo que conduce a "inversión de polos" y procesos irreversibles. En algunos casos, la electrónica de la batería está hechade una manera que previene los procesos negativos apagándose antes de que sucedan, pero los dispositivos más simples como las linternas no lo hacen.
Requerido:
- Prepárese para reemplazarlos. Las baterías de hidruro de níquel-metal no duran para siempre. Después del final del recurso, dejarán de funcionar.
- Compre un cargador inteligente que controle electrónicamente el proceso y evite la sobrecarga. Esto no solo es mejor para las baterías, sino que también consume menos energía.
- Retire la batería cuando se complete la recarga. El tiempo innecesario en el dispositivo significa que se utiliza más energía del chorro para cargarlo, lo que aumenta el desgaste y consume más energía.
- No agote las pilas por completo para prolongar su vida útil. A pesar de todos los consejos en sentido contrario, una descarga completa en realidad acortará su vida.
- Guarde las pilas NiMH a temperatura ambiente en un lugar seco.
- El exceso de calor puede dañar las baterías y hacer que se agoten rápidamente.
- Considere usar un modelo de batería baja.
Por lo tanto, puedes dibujar una línea. De hecho, las baterías de NiMH están mejor preparadas por el fabricante para el entorno actual, y la carga adecuada de las baterías con un dispositivo inteligente garantizará su rendimiento y longevidad.
