Entrada de tensão para carregar baterias NiMH

Tenho 12 pilhas AAA NiMH (1000mAH e 1,2V por bateria) e quero saber qual é a voltagem ideal para carregá-las. Estou usando um simples carregador de corrente constante (resistor LM317 e 68 Ohm (R no diagrama de circuitos). Mas não tenho certeza sobre qual deve ser a tensão de entrada. Meu circuito não possui diodo.

Uma fonte de corrente constante ajusta sua tensão de saída com a carga para manter uma corrente constante.

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

As baterias NiMH são instáveis ​​para carregar, exibindo alterações dependentes da temperatura nas curvas de carga e descarga. Eles também não possuem voltagem flutuante ; portanto, o carregamento constante da voltagem não funciona, como você provavelmente descobriu. O Energizer tem algumas recomendações sobre os tempos de carregamento:

Normalmente, é preferível um carregador inteligente de taxa moderada (2 a 3 horas) para baterias NiMH. As baterias são protegidas contra sobrecarga pelo circuito do carregador inteligente. O carregamento extremamente rápido (menos de 1 hora) pode afetar a vida útil da bateria e deve ser limitado conforme a necessidade. Carregadores lentos com temporizador noturno também são aceitáveis ​​e podem ser uma alternativa econômica aos carregadores inteligentes. Um carregador que aplica uma taxa de 0,1 C por 12 a 14 horas é adequado para baterias NiMH. Finalmente, recomenda-se uma taxa de carga de manutenção (ou gotejamento) inferior a 0,025 C (C / 40). O uso de cargas de gotejamento muito pequenas é preferido para reduzir os efeitos negativos da sobrecarga.

As pilhas AAA NiMH têm uma capacidade de 850mAh ^{_{[varia de acordo com o fabricante]}} , portanto, o carregamento com uma taxa de C / 2 a C / 3 pode ser feito com uma corrente constante de ...

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

Uma carga lenta durante a noite C / 12 pode ser feita com uma corrente constante de 71mA . Esta página menciona que:

As células modernas possuem um catalisador de reciclagem de oxigênio que evita danos à bateria com sobrecarga, mas essa reciclagem não pode se manter se a taxa de carga for superior a C / 10.

A taxa de manutenção recomendada de C / 40 pode ser feita com ...

850mAh / h / 40 = 21mA

Carregadores inteligentes

Listadas estão as técnicas de carregamento da Energizer , Duracell e Powerstream :

• Carregamento de ΔV : carregue na corrente constante recomendada até que a célula atinja um pico de tensão e diminua (por exemplo, -15mV).
  
  Essa técnica é precisa o suficiente para carregar com segurança de C / 2 a C / 3 (283mA a 425mA).

• Carregamento dT / dt : monitore a temperatura da célula para limitar a temperatura máxima e procure a taxa de aquecimento característica.
  
  Essa técnica pode ser usada em conjunto com a terminação de carga ΔV para monitorar e finalizar o processo com mais precisão, permitindo o uso de correntes mais altas (C / 1 a C / 2 ou 425mA a 850mA).

• Partida suave : se a temperatura estiver acima de 40 graus C ou abaixo de zero graus C, comece com uma carga C / 10. Se a tensão da bateria descarregada for menor que 1,0 Volts / célula, inicie com uma carga C / 10. Se a tensão da bateria descarregada estiver acima de 1,29 V / célula, inicie com uma carga C / 10.

• 1,78V máximo : uma única célula nunca deve exceder isso.

Mas o que tudo isso significa? A tensão de entrada no seu circuito de corrente constante LM317 deve ser suficiente para suportar a queda de tensão no regulador e no resistor (1,47Ω), acionar a corrente necessária e exceder a tensão máxima da célula. Para fornecer C / 1 ou 850mA a uma bateria AAA NiMH, cuja resistência interna é no máximo de 120mΩ, é necessário (120mΩ + 1.47Ω) * 850mA + 1.2V + 1.78V = 4.3315V. Eu recomendo pelo menos 2V a mais para reduzir os efeitos de irregularidades na fonte, como regulação e ruído, e contabilizar outras perdas de circuito (como o diodo que você ainda não possui). Se você estiver carregando 4 células em série, como indica o diagrama, precisará de pelo menos 9.978V (ou seja: 12V + ); 25.034V (27V +) para 12 em série, embora eu me preocupasse com o carregamento irregular.

As baterias estão dispostas em série, como mostra o desenho? Nesse caso, a tensão descarregada será de cerca de 15V e a tensão carregada será de 16,8V (1,25V / célula descarregada, 1,4V / célula carregada). A referência do LM317 é de 1,25V no resistor de 68 ohm para corrente de carga de (1,25 / 68) corrente de carga de 18mA . A tensão de saída no LM317 é para que a taxa nunca seja superior a 2V (a página 6 da ficha de dados está ligada a uma estimativa muito conservadora). Portanto, a tensão de entrada mínima precisa ser (conservadora) 2V + 1,25V + 16,8V = 20,05V

Como você escolheu o valor para o resistor? Uma taxa de carregamento segura (se você estiver assistindo para desligá-lo) é C / 10, que deve ser (100 mAh / 10), corrente de carga de 100mA . Isso fornece um valor de resistor de (1,25V / .1A) 12,5 ohms com potência nominal de (.1 ^ 2 * 12,5) .125W . Essas 12 células são em série ou paralelas?

As especificações de carregamento de um dos carregadores de um dos dois fabricantes mais populares de baterias são as seguintes.

Tamanho da bateria / capacidade nominal (mAh) / tempo estimado de carregamento

AA 1300-2000 8-12,5 horas / AA 2100-2500 13-16 horas / AAA 850 - 900 11-12 horas

As especificações para a corrente do carregador para esses três tipos de baterias são 200ma, com 2 baterias em série a uma voltagem de 2,8v. A tensão real medida das 2 baterias da série durante o carregamento é de 2,885 volts, com uma corrente de 240ma. Se você utilizou 10 baterias em 1,2v em série, a tensão total da bateria de 12v, com uma voltagem de carga lenta de 13,8v, 15% acima da voltagem da bateria. Com isso em mente, a especificação de corrente de carga de 200ma, a uma tensão nominal de bateria de 1,2v * 1,15 (tensão da bateria mais 15%) seria de 1,4 volts por bateria (célula), duas em série seriam 2,8v, 12 em série seria (1,4v * 12 baterias) a uma voltagem de carga de 16,8 volts no banco de baterias em série de 12 baterias. Por experiência e consultoria com um engenheiro de bateria da Panasonic, Eu sempre usei a voltagem da bateria mais 15% de voltagem para carregar as baterias. Em um sistema de controle industrial de 24vdc, eu executaria a fonte de alimentação em 27,6v (24v * 1,15) com 2 baterias AGM de 12v em série para backup do sistema. Isso sempre funcionou de maneira excelente para a energia de backup dos painéis de controle da rede elétrica, e a maioria dos instrumentos, PlCs e sensores funcionará bem até ~ 30vdc, portanto nunca achei que isso fosse um problema para os controles. Portanto, de acordo com o post anterior, 16,8V + 2V + 1,25 volts seria a tensão de entrada ideal de 20,05V. e os sensores funcionarão bem até ~ 30vdc, então nunca achei que isso fosse um problema para os controles. Portanto, de acordo com o post anterior, 16,8V + 2V + 1,25 volts seria a tensão de entrada ideal de 20,05V. e os sensores funcionarão bem até ~ 30vdc, então nunca achei que isso fosse um problema para os controles. Portanto, de acordo com o post anterior, 16,8V + 2V + 1,25 volts seria a tensão de entrada ideal de 20,05V.

É relativamente simples. Sua bateria possui uma potência máxima. bw.

Sua fonte ou carregador precisa produzir pelo menos duas vezes essa potência.

2bw.

O circuito cobrará seu pacote com uma taxa de eficiência x no tempo t, onde t é o tempo necessário para carregar completamente o pacote @ x.

Agora, o resto é vago, já faz alguns anos desde que o cobriram na escola, mas você pode procurar em um livro para descobrir como configurá-lo corretamente para a sua taxa de corrente.

Bw = 2Bw vezes (eficiência). Geralmente cerca de 67% com um regulador de tensão linear. Ou x / t vezes 100%. Algo parecido. Seu circuito é padrão e não será muito eficiente, pois você não combina com a impedância da bateria, que muda o tempo todo, além dos carregadores de corrente constante que atolam nas modernas baterias de alta capacidade, você precisa adicionar um ocsolador (sp?) A uma taxa de frequência baixa para produza um pulso de alta tensão inclinado para adsorção de carga e recarga química junto com a corrente constante.

Por exemplo. Você cobra a uma corrente constante de C / 10. A cada meio segundo, você pulsa um pulso positivo de cem volts, carregando duzentos milímetros no eletrodo positivo, usando um circuito separado. Agora não perturbe a taxa constante de C / 10 enquanto o faz.

O uso do exemplo ajuda a alinhar os dendritos nas células e produz uma carga mais rápida muito melhor e mais rápida, que dura mais tempo.

Muita sorte.

John.