NiMH là viết tắt của Nickel Metal Hydride. Sạc đúng cách là chìa khóa để duy trì hiệu suất và tuổi thọ. Bạn cần biết công nghệ này để sạc NiMH. Việc phục hồi các tế bào NiMH là một quá trình khá phức tạp, bởi vì đỉnh điện áp và mức sụt giảm sau đó nhỏ hơn, và do đó, các chỉ số khó xác định hơn. Sạc quá mức dẫn đến quá nhiệt và làm hỏng tế bào, sau đó dung lượng sẽ bị mất, dẫn đến mất chức năng.
Thiết kế và nguyên lý hoạt động
Pin là một thiết bị điện hóa, trong đó năng lượng điện được chuyển đổi và lưu trữ dưới dạng hóa học. Năng lượng hóa học dễ dàng chuyển hóa thành năng lượng điện. NiMH hoạt động trên nguyên tắc hấp thụ, giải phóng và vận chuyển hydro bên trong hai điện cực.
PinNiMH bao gồm hai dải kim loại hoạt động như các điện cực âm và dương, và một tấm ngăn cách điện giữa chúng. "Bánh sandwich" năng lượng này được quấn và đặt trong pin cùng với chất lỏngchất điện phân. Điện cực dương thường bao gồm niken, điện cực âm của hiđrua kim loại. Do đó tên "NiMH" hoặc "niken kim loại hyđrua".
Lợi ích:
- Chứa ít độc tố, thân thiện với môi trường và có thể tái chế.
- Hiệu ứng bộ nhớ cao hơn Ni-Cad.
- An toàn hơn nhiều so với pin lithium.
Flaws:
- Xả sâu làm giảm tuổi thọ và sinh nhiệt trong quá trình sạc nhanh và tải cao.
- Tự xả cao hơn so với các loại pin khác và phải được tính đến trước khi sạc NiMH.
- Yêu cầu mức độ bảo trì cao. Pin phải được xả hết để tránh hình thành tinh thể trong quá trình sạc.
- Đắt hơn pin Ni-Cad.
Đặc điểm của sạc / xả
Tế bào Nickel-Metal Hydride có nhiều đặc điểm tương tự như NiCd, chẳng hạn như đường cong phóng điện (có sạc bổ sung) mà pin có thể chấp nhận. Việc sạc quá mức gây suy giảm dung lượng là một vấn đề lớn đối với các nhà thiết kế bộ sạc.
Thông số kỹ thuật hiện tại cần thiết để sạc pin NiMH đúng cách:
- Điện áp định mức là 1.2V.
- Năng lượng riêng - 60-120 Wh / kg.
- Mật độ năng lượng - 140-300 Wh / kg.
- Công suất cụ thể - 250-1000 W / kg.
- Hiệu suất sạc / xả -90%.
Hiệu suất sạc của pin niken dao động từ 100% đến 70% dung lượng đầy. Ban đầu nhiệt độ tăng nhẹ nhưng về sau khi mức sạc tăng lên thì hiệu suất giảm xuống, sinh nhiệt, cần phải tính đến nhiệt độ trước khi sạc NiMH.
Khi pin NiCD được xả đến một điện áp tối thiểu nhất định và sau đó được sạc, cần phải cẩn thận để giảm hiệu ứng điều hòa (khoảng 10 chu kỳ sạc / xả), nếu không nó sẽ bắt đầu giảm dung lượng. Đối với NiMH, yêu cầu này là không bắt buộc vì ảnh hưởng là không đáng kể.
Tuy nhiên, quá trình khôi phục như vậy cũng thuận tiện cho các thiết bị NiMH, nên cân nhắc trước khi sạc pin NiMH. Quá trình này được lặp lại từ ba đến năm lần trước khi chúng hoạt động hết công suất. Quá trình điều hòa của pin có thể sạc lại đảm bảo rằng chúng sẽ tồn tại trong nhiều năm.
Phương pháp phục hồi NiMH
Có một số phương pháp sạc có thể được sử dụng với pin NiMH. Chúng, giống như NiCds, yêu cầu một nguồn dòng điện không đổi. Tốc độ thường được chỉ định trên thân tế bào. Nó không được vượt quá tiêu chuẩn công nghệ. Các giới hạn của ranh giới sạc được các nhà sản xuất quy định rõ ràng. Trước khi sử dụng pin, bạn cần biết rõ dòng điện để sạc pin NiMH. Có một số phương pháp được sử dụng để ngăn chặn lỗi:
- Sạc bằng hẹn giờ. Sử dụng thời gian choxác định thời điểm kết thúc quá trình là cách dễ nhất. Thường thì một bộ hẹn giờ điện tử được tích hợp sẵn trong thiết bị, mặc dù nhiều thiết bị không có tính năng này. Phương pháp này giả định rằng tế bào được sạc từ một trạng thái đã biết, chẳng hạn như khi nó được xả hết.
- Phát hiện nhiệt. Việc xác định thời điểm kết thúc quá trình được thực hiện bằng cách theo dõi nhiệt độ của phần tử. Mặc dù thiết bị sẽ nóng hơn khi sạc quá mức, nhưng rất khó để đo chính xác nhiệt độ tăng lên vì phần giữa của pin sẽ nóng hơn nhiều so với bên ngoài.
- Phát hiện điện áp tam giác âm. NiMH phát hiện sụt áp (5 mV). Trước khi sạc pin NiMH, tính năng lọc tiếng ồn được giới thiệu để ghi lại sự sụt giảm như vậy một cách đáng tin cậy nhằm đảm bảo rằng cảm biến "ký sinh" và các tiếng ồn khác không dẫn đến việc kết thúc quá trình sạc.
Cung cấp song song các yếu tố
Sạc song song pin gây khó khăn cho việc xác định định tính thời điểm kết thúc của quá trình. Điều này là do người ta không thể chắc chắn rằng mỗi ô hoặc gói có cùng điện trở và do đó một số sẽ hút nhiều dòng hơn những ô khác. Điều này có nghĩa là mạch sạc riêng biệt phải được sử dụng cho mỗi dòng trong khối song song. Cần thiết lập cường độ dòng điện để sạc NiMH bằng cách cân bằng, ví dụ: sử dụng điện trở có giá trị sao cho chúng chiếm ưu thế trong các thông số điều khiển.
Các thuật toán hiện đại đã được phát triển để đảm bảo sạc chính xác mà không cần sử dụng điện trở nhiệt. Nàythiết bị tương tự như Delta V, nhưng có các phương pháp đo đặc biệt để phát hiện sạc đầy, thường liên quan đến một số loại chu kỳ trong đó điện áp được đo trong một khoảng thời gian và giữa các xung. Đối với các gói đa phần tử, nếu chúng không ở trạng thái giống nhau và không cân bằng về dung lượng, chúng có thể đầy từng gói một, báo hiệu kết thúc một giai đoạn.
Sẽ mất nhiều chu kỳ để cân bằng chúng. Khi pin kết thúc quá trình sạc, oxy bắt đầu hình thành ở các điện cực và tái kết hợp tại chất xúc tác. Phản ứng hóa học mới tạo ra nhiệt có thể dễ dàng đo bằng nhiệt điện trở. Đây là cách an toàn nhất để phát hiện sự kết thúc của quá trình trong quá trình khôi phục nhanh chóng.
Cách tái tạorẻ
Sạc qua đêm là cách rẻ nhất để sạc pin NiMH ở C / 10, tức là dưới 10% dung lượng định mức mỗi giờ. Điều này phải được tính đến để sạc NiMH đúng cách. Vì vậy, một viên pin 100mAh sẽ sạc ở 10mA trong 15 giờ. Phương pháp này không yêu cầu cảm biến cuối quá trình và cung cấp một lần sạc đầy. Các tế bào hiện đại có chất xúc tác tái chế oxy để ngăn chặn sự phá hủy pin khi tiếp xúc với dòng điện.
Không thể sử dụng phương pháp này nếu tốc độ sạc trên C / 10. Điện áp tối thiểu cần thiết cho một phản ứng hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ (ít nhất 1,41V trên mỗi tế bào ở 20 độ), phải được xem xét để sạc NiMH đúng cách. Hồi phục kéo dài không gây thông khí. Nó hơi nóng lên pin. Để duy trì tuổi thọ, bạn nên sử dụng bộ hẹn giờ có phạm vi từ 13 đến 15 giờ. Bộ sạc Ni-6-200 có bộ vi xử lý báo cáo trạng thái sạc qua đèn LED và cũng thực hiện chức năng đồng bộ hóa.
Quy trình sạc nhanh
Sử dụng bộ hẹn giờ, bạn có thể sạc C / 3,33 trong 5 giờ. Điều này hơi rủi ro vì trước tiên pin phải được xả hết. Một cách để đảm bảo điều này không xảy ra là tự động xả pin bằng bộ sạc, sau đó sẽ bắt đầu quá trình khôi phục trong 5 giờ. Phương pháp này có ưu điểm là loại bỏ mọi khả năng tạo bộ nhớ pin tiêu cực.
Hiện tại, không phải tất cả các nhà sản xuất đều sản xuất bộ sạc như vậy, nhưng bảng mạch vi xử lý được sử dụng, chẳng hạn như trong bộ sạc C / 10 / NiMH-NiCad-bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời và có thể dễ dàng sửa đổi để thực hiện phóng điện. Cần có bộ tản điện để tiêu hao năng lượng của pin đã sạc một phần trong một khoảng thời gian hợp lý.
Nếu sử dụng máy theo dõi nhiệt độ, pin NiMH có thể được sạc ở nhiệt độ 1C, hay nói cách khác là 100% công suất amp-giờ trong 1,5 giờ. Bộ điều khiển sạc pin PowerStream thực hiện điều này kết hợp với bảng điều khiển có khả năng đo điện áp và dòng điện cho các thuật toán phức tạp hơn. Khi nhiệt độ tăng, quá trình này phải dừng lại, và khiGiá trị dT / dt phải được đặt thành 1-2 độ mỗi phút.
Có các thuật toán mới sử dụng điều khiển vi xử lý khi sử dụng tín hiệu -dV để xác định thời điểm kết thúc phí. Trong thực tế, chúng hoạt động rất tốt, đó là lý do tại sao các thiết bị hiện đại sử dụng công nghệ này, bao gồm các quy trình bật và tắt để đo điện áp.
Thông số kỹ thuật bộ điều hợp
Một vấn đề quan trọng là tuổi thọ pin, hoặc tổng chi phí lâu dài của hệ thống. Trong trường hợp này, các nhà sản xuất cung cấp các thiết bị có điều khiển vi xử lý.
Thuật toán cho bộ sạc hoàn hảo:
- Khởi động nhẹ nhàng. Nếu nhiệt độ trên 40 độ hoặc dưới 0, hãy bắt đầu bằng cách sạc C / 10.
- Tùy chọn. Nếu điện áp pin đã xả cao hơn 1,0 V / cell, hãy xả pin xuống 1,0 V / cell, sau đó tiến hành sạc nhanh.
- Sạc nhanh. Ở 1 độ cho đến khi nhiệt độ đạt 45 độ hoặc dT cho biết đã sạc đầy.
- Sau khi sạc nhanh hoàn tất, hãy sạc ở C / 10 trong 4 giờ để đảm bảo sạc đầy.
- Nếu điện áp của pin NiMH đã sạc tăng lên đến 1,78V / cell, hãy dừng hoạt động.
- Nếu thời gian sạc nhanh vượt quá 1,5 giờ mà không bị gián đoạn, nó sẽ bị dừng.
Về mặt lý thuyết, sạc lại là tốc độ sạc đủ nhanh để giữ cho pin được sạc đầy, nhưng đủ chậm để tránh sạc quá mức. Xác định tốc độ sạc lại tối ưu cho một loại pin cụ thểhơi khó mô tả nhưng nhìn chung người ta chấp nhận rằng đó là khoảng 10% dung lượng của pin, ví dụ như đối với Sanyo 2500 mAh AA NiMH, tốc độ sạc tối ưu là 250 mA hoặc thấp hơn. Nó phải được tính đến để sạc pin NiMH đúng cách.
Quy trình hư hỏng pin
Nguyên nhân phổ biến nhất gây ra lỗi pin sớm là do sạc quá mức. Các loại bộ sạc thường gây ra nó là cái gọi là "bộ sạc nhanh" cho 5 hoặc 8 giờ. Vấn đề với những công cụ này là chúng không thực sự có cơ chế kiểm soát quy trình.
Hầu hết chúng đều có chức năng đơn giản. Họ sạc ở tốc độ đầy đủ trong một khoảng thời gian cố định (thường là năm hoặc tám giờ) và sau đó tắt hoặc chuyển sang tốc độ "thủ công" thấp hơn. Nếu chúng được sử dụng đúng cách, thì mọi thứ sẽ theo thứ tự. Nếu chúng được áp dụng không đúng cách, tuổi thọ pin sẽ bị rút ngắn theo một số cách:
- Khi pin đã sạc đầy hoặc đã sạc một phần được lắp vào thiết bị, nó không thể cảm nhận được, vì vậy nó sẽ sạc đầy pin mà thiết bị được thiết kế. Vì vậy, dung lượng pin giảm xuống.
- Một tình huống phổ biến khác là làm gián đoạn chu kỳ sạc đang diễn ra. Tuy nhiên, điều này được theo sau bởi một kết nối lại. Rất tiếc, điều này khiến chu kỳ sạc đầy phải được khởi động lại, ngay cả khi chu kỳ trước đó gần hoàn tất.
Cách dễ dàng nhấtĐể tránh những trường hợp này, hãy sử dụng bộ sạc thông minh điều khiển bằng bộ vi xử lý. Nó có thể phát hiện khi nào pin đã được sạc đầy và sau đó - tùy thuộc vào thiết kế của nó - tắt hoàn toàn hoặc chuyển sang chế độ sạc nhỏ giọt.
thiết bị thông minh iMax B6
Để sạc NiMH iMax, bạn sẽ cần một bộ sạc chuyên dụng, vì sử dụng sai phương pháp có thể khiến pin vô dụng. Nhiều người dùng coi iMax B6 là sự lựa chọn tốt nhất để sạc NiMH. Nó hỗ trợ quá trình lên đến 15 cell pin, cũng như nhiều cài đặt và cấu hình cho các loại pin khác nhau. Thời gian sạc khuyến nghị không được quá 20 giờ.
Thông thường, nhà sản xuất đảm bảo 2000 chu kỳ sạc / xả từ pin NiMH tiêu chuẩn, mặc dù điều này có thể thay đổi tùy theo điều kiện sử dụng.
Thuật toán làm việc:
- Sạc NiMH iMax B6. Cần kết nối dây nguồn với ổ cắm ở bên trái của thiết bị, lưu ý đến hình dạng ở đầu cáp để đảm bảo kết nối chính xác được thực hiện. Chúng tôi chèn hết cỡ và dừng nhấn khi tín hiệu âm thanh và thông báo chào mừng xuất hiện trên màn hình hiển thị.
- Sử dụng nút màu bạc ở ngoài cùng bên trái để cuộn qua menu đầu tiên và chọn loại pin cần sạc. Nhấn nút ngoài cùng bên trái sẽ xác nhận lựa chọn. Nút bên phải sẽ cuộn qua các tùy chọn: sạc, xả, cân bằng, sạc nhanh, lưu trữ vànhững người khác.
- Hai nút điều khiển trung tâm sẽ giúp bạn chọn số mong muốn. Bằng cách nhấn nút ngoài cùng bên phải để vào, bạn có thể chuyển đến cài đặt điện áp bằng cách cuộn lại bằng hai nút ở giữa và nhấn enter.
- Sử dụng nhiều cáp để kết nối pin. Bộ đầu tiên trông giống như thiết bị dây trong phòng thí nghiệm. Nó thường đi kèm với kẹp cá sấu. Các ổ cắm để kết nối được đặt ở phía bên phải của thiết bị gần phía dưới. Chúng đủ dễ dàng để phát hiện. Đây là cách bạn có thể sạc NiMH bằng iMax B6.
- Sau đó, bạn cần kết nối cáp pin miễn phí với đầu của kẹp màu đỏ và đen, tạo một vòng khép kín. Điều này có thể có một chút rủi ro, đặc biệt nếu người dùng cài đặt sai lần đầu tiên. Nhấn và giữ nút enter trong ba giây. Sau đó, màn hình sẽ thông báo rằng nó đang kiểm tra pin, sau đó người dùng sẽ được yêu cầu xác nhận cài đặt chế độ.
- Khi đang sạc pin, bạn có thể cuộn qua các màn hình khác nhau trên màn hình bằng cách sử dụng hai nút ở giữa cung cấp thông tin về quá trình sạc ở các chế độ khác nhau.
Mẹo để tối ưu hóa hiệu suất pin
Lời khuyên chuẩn nhất là bạn nên xả hết pin rồi mới sạc lại. Mặc dù đây là cách điều trị "hiệu ứng bộ nhớ", nhưng phải cẩn thận đối với pin niken-cadmium, vì nó rất dễ làm hỏng chúng do phóng điện quá mức, dẫn đến quá trình "đảo cực" và không thể đảo ngược. Trong một số trường hợp, pin điện tử được làmtheo cách ngăn chặn các quá trình tiêu cực bằng cách tắt trước khi chúng xảy ra, nhưng các thiết bị đơn giản hơn như đèn pin thì không.
Bắt buộc:
- Hãy sẵn sàng để thay thế chúng. Pin hyđrua kim loại niken không tồn tại mãi mãi. Sau khi hết tài nguyên, chúng sẽ ngừng hoạt động.
- Mua bộ sạc thông minh kiểm soát quá trình điện tử và tránh sạc quá mức. Điều này không chỉ tốt hơn cho pin mà còn sử dụng ít năng lượng hơn.
- Tháo pin khi sạc xong. Thời gian không cần thiết trên thiết bị có nghĩa là năng lượng máy bay phản lực đang được sử dụng nhiều hơn để sạc thiết bị, do đó làm tăng độ hao mòn và sử dụng nhiều năng lượng hơn.
- Không làm hết pin hoàn toàn để kéo dài tuổi thọ. Bất chấp mọi lời khuyên trái ngược, việc xả thải hoàn toàn sẽ thực sự rút ngắn tuổi thọ của họ.
- Bảo quản pin NiMH ở nhiệt độ phòng, nơi khô ráo.
- Nhiệt quá cao có thể làm hỏng pin và khiến pin nhanh hết.
- Cân nhắc sử dụng kiểu máy pin yếu.
Vì vậy, bạn có thể vẽ một đường thẳng. Thật vậy, pin NiMH được nhà sản xuất chuẩn bị kỹ lưỡng hơn cho môi trường ngày nay và việc sạc pin đúng cách bằng thiết bị thông minh sẽ đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của chúng.
