NiCd (никель-кадмиевые) и NiMh (никель-металлгидридные) аккумуляторы

Практически, все зарядные устройства для таких аккумуляторов используют метод «дельта пик» (он же «–dV», он же «минус дельта ВЭ») для определения окончания заряда. В данном методе используется свойство никелевых аккумуляторов, при котором в конце заряда напряжение на аккумуляторе начинает снижаться на некоторую незначительную величину (порядка до 30 мВ из расчета на одну банку). При этом абсолютное значение напряжения не имеет никакого значения, оно может быть от 1.4 до 2.0 В на одну банку. Точно также не имеет никакого значения абсолютное значение номинальной емкости аккумулятора, что объясняет отсутствие такого параметра настройки у многих зарядных устройств. У NiMh аккумуляторов спад напряжения в конце заряда менее выражен, чем у NiCd аккумуляторов, и может составлять всего лишь 2 мВ на банку (ZeroPeak).

Метод определения конца заряда «дельта пик» хорошо работает при токах заряда от 0.3C и выше, где С - номинальная емкость аккумулятора. Например, для аккумулятора емкостью 1500 мАч минимальный ток заряда, при котором будет уверенно работать метод «дельта пик», равен 0.3*1500=450 мА~0.5 А. При меньших токах существует опасность того, что напряжение на аккумуляторе в конце заряда не начнет снижаться, а зависнет на некотором уровне, зарядное устройство не сможет точно определить факт окончания заряда и не отключится, а перезаряд при токах более 0.1С наносит вред аккумулятору, уменьшая его емкость. Максимальное же значение тока ограничивается типоисполнением конкретного аккумулятора. Это значение, как правило, не написано на самой батарее, но его можно найти в технических характеристиках на сайте производителя элементов батареи. На сегодняшний день, практически, все NiCd и NiMh аккумуляторы способны заряжаться током до 1С при условии нормального (естественного воздушного) охлаждения. Но существуют аккумуляторы, способные без последствий выдерживать зарядные токи до 4С (15-ти минутный режим заряда). Такие аккумуляторы обычно используются в качестве силовых в электромоделях, а поскольку литиевые аккумуляторы, практически, полностью заняли нишу силовых электроустановок, то встречаются эти аккумуляторы довольно редко.

Итак, верхняя граница зарядного тока определяется не только типоисполнением, но и условиями охлаждения конкретного аккумулятора. Как известно, в процессе заряда NiCd и NiMh аккумуляторы разогреваются тем сильнее, чем больше зарядный ток, причем у металлгидридных аккумуляторов разогрев заметно сильнее, особенно в конце заряда. Максимальная допустимая температура при заряде для большинства аккумуляторов равна 55-60 градусам. Таким образом, зарядный ток нужно подбирать так, чтобы температура при заряде не превысила указанный порог. Чем хуже условия охлаждения, тем меньше должен быть зарядный ток, но для надежной работы метода «дельта пик», как уже было обозначено выше, он должен быть не менее 0.3С. На сегодняшний день самое массовое применение NiCd и NiMh аккумуляторов у моделистов - это передатчики аппаратуры управления и бортовое питание на моделях с ДВС установками. И в одном, и другом случае аккумуляторы имеют ограниченное охлаждение. Но, как правило, ток заряда порядка 0.5С не вызывает перегрева аккумуляторов в передатчиках и на борту. Из всего вышесказанного следует вывод, что для аккумуляторов данного применения оптимальным является ток заряда 0.3-0.5С. Например для передатчика Spektrum DX7 с аккумуляторами 1500 мАч оптимальным является ток заряда от 0.3*1500=450 мА до 0.5*1500=750 мА. Кроме того, во многих передатчиках в цепи аккумулятора встроен предохранитель, во избежание сгорания которого не следует заряжать аккумулятор передатчика током более 1А.

Как было отмечено выше, NiCd и NiMh аккумуляторы имеют так называемый «эффект памяти». Практический смысл его в том, что аккумулятор «привыкает» отдавать в процессе разряда ту емкость, которую он получил при последних зарядах. Если заряжать полуразряженный аккумулятор, просто «добивая» его до максимума, то со временем он начинает отдавать только эту половину, теряя емкость. Потому для продолжительной жизни никелевых аккумуляторов их следует циклировать (достаточно хотя бы один раз в месяц) для предотвращения появления этого эффекта. Процесс циклирования заключается в полном разряде аккумулятора с последующим его зарядом. Если аккумулятор уже старый и уже имеет уменьшенную емкость из за эффекта памяти, то его можно реанимировать в небольших пределах (но не полностью - до 10-20%). Для такой процедуры достаточно сделать 3 цикла, все последующие циклы обычно уже не дают положительного результата.

Теперь от теории разряда перейдем к практике. Зарядные устройства имеют две основных настройки для разряда аккумуляторов - ток разряда и напряжение, до которого следует разряжать аккумулятор. С током всё просто - чем меньше ток разряда, тем эффективнее процесс (полнее разряд). Если у вас нет ограничений по времени, ток 0.1А будет правильным выбором, а если времени совсем в обрез, то токи разряда до 0.3С вполне допустимы. С напряжением, до которого разряжать аккумулятор, дело обстоит немного сложнее. Смысл в том, чтобы не допустить полного разряда (до нуля) хотя бы одной банки в батарее. Например, имем последовательную батарею, состоящую из 4 банок, причем одна из банок имеет несколько меньшую емкость (что встречается очень часто). При разряде эта банка первая разрядится, и напряжение на ней начнет падать вплоть до нуля, в то время как на остальных банках напряжение будет номинальным. Если в этот момент не остановить процесс разряда батареи, то по банке, на которой напряжение равно нулю, будет всё также протекать ток разряда остальных банок, перезаряжая ее в обратной полярности. Такой режим является губительным для «самого слабого звена» батареи. Отсюда для аккумулятора, состоящего из N последовательных банок минимальное напряжение разряда можно определить по формуле: U=1.25*(N-1). Например, для передатчика Spektrum DX7, в котором батарея состоит из 8 последовательных банок, минимальное напряжение разряда будет равно: U=1.25*(8-1)=8.75~8.8 вольт. Но в некоторых зарядных устройствах напряжение разряда задается из расчета на одну банку, тогда формула будет такая: U=1.25*(N-1)/N. Для DX7 это будет U=1/25*(8-1)/8=1.09~1.1 вольт/банку. Кроме двух основных настроек режим циклирования может иметь ещё некоторые настройки, например время паузы между циклами. Это время нужно для того, чтобы дать аккумулятору остыть после заряда перед тем, как начать разряд.

Один из часто задаваемых вопросов: можно ли заряжать NiCd или NiMh батареи в несколько приемов, зарядив их частично, а затем позже продолжив заряд? Ответ такой: в целом можно, но не следует включать заряд немедленно после его прекращения - следует выждать некоторое время. И не следует ставить на заряд уже полностью заряженную батарею - при этом метод определения конца заряда -dV может не сработать, и батарея будет перезаряжена, что не пойдет ей на пользу. Кроме того, если между такими дозарядами батарею использовать, то второй заряд будет "добивать" батарею после отдачи ей части емкости, что напрямую повлияет на возникновение эффекта памяти. Так что в отдельных случаях это допустимо, но не как постоянная практика, если не делать регулярного циклирования.

Некоторые зарядные устройства для NiCd и NiMh имеют альтернативные методы заряда, такие, как Reflex. Смысл их в том, что в процессе заряда прямым током батарее периодически даются кратковременные импульсы обратного тока разряда. По некоторым данным это уменьшает проявление эффекта памяти, разрушая образованные внутри кристаллы и улучшая рассасываемость выделяемых внутри пузырьков газов, что дает возможность дозаряжать батарею без циклирования. Трудно точно сказать, насколько этот метод эффективен на практике, но если он имеется в зарядном устройстве - почему бы и не попробовать?

Date: 2016-05-17; view: 398; Нарушение авторских прав