Процесс зарядки Ni-MH аккумуляторов происходит с большим выделением тепла, что накладывает свои ограничения и особенности. Их важно учитывать для обеспечения максимальной эффективности и длительного срока службы батареек. Портал АКБобзор расскажет как правильно заряжать Ni MH аккумулятор. Применение наших рекомендаций позволит увеличить срок службы и сохранить максимальную емкость.
- Как правильно заряжать Ni MH аккумулятор
- Пример как правильно зарядить никель металлогидридный аккумулятор
- Параметры зарядки наиболее распространённых Ni-MH аккумуляторов
- Особенности процесса зарядки Ni-MH аккумуляторов
- Капельная зарядка Ni-MH аккумуляторов
- Быстрая зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов
- Сверхбыстрая зарядка Ni-MH аккумуляторов
- Общие требования к зарядным устройствам для никель-металлогидридных аккумуляторов
- 5 советов по зарядке никель-металлогидридных аккумуляторов
- Как определить уровень заряда
- Порядок заряда новой батареи
- Порядок заряда батареи при повседневном использовании
- Общие требования к зарядным устройствам
- Заключение
Как правильно заряжать Ni MH аккумулятор
Чтобы правильно зарядить Ni MH аккумулятор необходимо знать время, которое необходимо на полное восстановление энергии батарейки. Это позволит избежать как недозаряда, так и перезаряда. Определить необходимое время поможет форма ниже. Достаточно указать емкость Вашей батарейки и ток зарядного устройства. После нажатия кнопки «Рассчитать» появится время сколько заряжать аккумулятор.
Некоторые зарядные устройства поддерживают несколько форм-факторов батареек, заряжая их разным током. В таком случае важно учитывать размер аккумулятора. Например, для форм-фактора АА для расчетов использовать ток зарядки именно для АА.
Пример как правильно зарядить никель металлогидридный аккумулятор
Разберем на примере как правильно заряжать Ni MH аккумулятор 1000mAh. Для других никель металлогидридный батареек последовательность определения времени аналогична.
В форму необходимо ввести емкость батарейки в мАч. Узнать данный параметр можно на корпусе аккумулятора. Обычно он наносится крупными цифрами.
Далее необходимо узнать ток зарядного устройства. Он указывается непосредственно на корпусе ЗУ, обычно на его тыльной стороне. Также данную информацию можно узнать с документации к зарядному устройству.
Для ЗУ рассчитанных на несколько форм-факторов необходимо учитывать данный момент. В примере устройство заряжает батарейки АА током 300 мАч, а ААА − 120 мАч. Так как наша батарейка на 1000 мАч имеет форм-фактор ААА, то для расчетов необходимо использовать значение зарядного тока 120 мАч.
Вводим значение зарядного тока 120 мАч в форму.
Далее необходимо нажать кнопку «Рассчитать». В окошке ниже появится результат.
Соответственно наш Ni MH аккумулятор на 1000 мАч необходимо заряжать в течение 11.7 часов. Это время требуется для восполнения энергии полностью разряженной батарейки.
Параметры зарядки наиболее распространённых Ni-MH аккумуляторов
Ниже в таблице приведен допустимый ток зарядки распространенных Ni MH аккумуляторов и примерное время, требуемое на восполнение энергии. Данная информация поможет в выборе ЗУ. Время зарядки указано для полностью разряженных батареек. Чем выше ток, тем быстрей завершится процесс.
Таблица — Ток и время зарядки распространенных Ni MH аккумуляторов
| Ёмкость элементов, мАч | Допустимый ток зарядки, мА | Время зарядки, часы |
|---|---|---|
| 160 | 16-120 | 2-14 |
| 250 | 25-250 | 3-14 |
| 400 | 40-400 | 2-14 |
| 600 | 60-500 | 2-14 |
| 650 | 65-500 | 2-14 |
| 700 | 70-500 | 2-14 |
| 750 | 75-750 | 2-14 |
| 800 | 80-800 | 2-14 |
| 850 | 85-800 | 2-14 |
| 1000 | 100-1000 | 2-14 |
| 1100 | 110-1000 | 2-14 |
| 1200 | 120-1000 | 2-14 |
| 1300 | 130-1000 | 2-14 |
| 1500 | 150-1000 | 3-14 |
| 2000 | 200-2000 | 2-14 |
| 2100 | 210-2000 | 2-14 |
| 2150 | 215-2000 | 2-14 |
| 2500 | 250-2000 | 2-14 |
| 2700 | 270-2000 | 2-14 |
| 2750 | 275-2000 | 2-14 |
| 4000 | 400-2000 | 3-14 |
Полезная информация: NI MH аккумуляторы ‒ Никель-металлогидридный аккумулятор
Особенности процесса зарядки Ni-MH аккумуляторов
Существует общая рекомендация как правильно зарядить никель металлогидридный аккумулятор. Оптимальный ток измеряется в долях от ёмкости (С) батарейки. Например, при ёмкости 1000 мАч ток 0,1 С будет составлять 100 мА. В зависимости от скорости заряда никель-металлогидридных аккумуляторов различают три вида зарядки:
- Капельная (ток заряда 0,1С);
- Быстрая (0,3С);
- Ускоренная (0,5-1С).
Вам будет интересно: Зарядное устройство для аккумуляторных батареек
Зарядка Ni-MH аккумуляторов током больше 0,1 С требует отслеживания критериев окончания процесса. В противном случае есть риск перегрева и разрушения как батарейки, так и зарядного устройства.
Производители аккумуляторных батареек часто указывают рекомендации по зарядному току и необходимому времени. В таком случае учитываются конструктивные особенности и материалы, используемые при изготовлении аккумулятора. При наличии такой информации на корпусе батарейки, требуется придерживаться рекомендаций производителя. Это позволит продлить срок службы с минимальной потерей емкости.
Капельная зарядка Ni-MH аккумуляторов
Капельную зарядку рекомендуют большинство производителей Ni MH, так как при правильном подходе она способствует увеличению срока службы. Желательно выбирать модели, которые отключается после полного заряда. У капельных зарядок ток выбирается очень маленьким, поэтому не происходит перегрева батареек. Для Ni-MH значение составляет 0,1С.
КПД при капельной зарядке Ni-MH аккумуляторов находится на уровне 70 процентов, что ниже остальных видов. Поэтому промышленные никель-металлогидридные батареи не заряжают капельной зарядкой.
Полезная информация: LSD NiMH − NiMH-аккумуляторы с низким саморазрядом, которые впервые были представлены в ноябре 2005 года.
Современные модели NiMH популярных форм-факторов не деградируют в процессе капельного заряда. Особо актуальная такая зарядка для батареек с низким саморазрядом (LSD NiMH). Миф о том, что капельная зарядка уменьшает срок жизни батарей, берет корни из прошлого. В те времена ЗУ не умели отключаться, поэтому ток поступал даже тогда, когда батарейка зарядилась. Получаемая энергия превращалась в тепло, что вызывало перегрев аккумулятора. На данный момент такой проблемы нет. Практически все капельные зарядки умеют определять конец, а современные батарейки LSD NiMH конструктивно рассчитаны именно на капельную зарядку.
Для того чтобы остаточный заряд не повлиял на процесс восполнения энергии, можно разрядить аккумулятор до нуля перед началом. Однако, это может ускорить физический износ батарейки в случае современного элемента с низким саморазрядом. У аккумуляторов LSD NiMH минимизированы последствия эффекта памяти. Поэтому современные батарейки нет смысла каждый раз полностью разряжать. Данная рекомендация актуальна только для аккумуляторов, изготовленных по старым технологиям. У современных LSD NiMH это только увеличит время зарядки и повысит их износ.
Весьма популярны зарядные устройства для батареек, продающиеся под брендом производителя аккумуляторов. Они обычно умеют заряжать только определенные форм-факторы батареек. Такие ЗУ работают в автоматическом режиме и не имеют настроек.
Батарейки в вышеприведенный зарядник GP устанавливаются парами. Образуется последовательная цепь, на которую подается напряжение 2.8 В. Для батареек это далеко не оптимальный способ зарядки. Зарядник ориентируется по самому слабому/деградировавшему аккумулятору. В результате получится не одна деградировавшая батарейка, а пара.
Не смотря на заверения производителей NiMH аккумуляторы формата АА и ААА обладают хоть и минимальным, но эффектом памяти. Регулярно заряжая недоразряженный аккумулятор в парной зарядке портится как он сам так и его напарник. Именно поэтому часть пользователей считает, что обычные зарядки на пару батареек − зло.
В промышленности капельная зарядка может быть полезной для поддержания заряда аккумулятора на определенном уровне. Она не рекомендуется для зарядки батарей с большой емкостью, так как они не рассчитаны на малые токи. В таком случае оправдано использование быстрых зарядок.
Быстрая зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов
Производители некоторых Ni-MH аккумуляторов в своих рекомендациях приводят характеристики для заряда с величиной тока в интервале 0,3 − 1С. В таком случае необходимо ориентироваться на эти значения. Выбирать ток заряда выше не рекомендуется, поскольку это может привести к перегреву или открытию аварийного клапана для сброса давления.
КПД процесса быстрой зарядки больше, чем у капельной. Он составляет около 90 процентов. Однако к моменту окончания процесса КПД резко снижается. Если продолжить быструю зарядку, то энергия перейдет в выделение тепла и внутри батарейки резко возрастёт температура. Ni-MH аккумуляторы имеют аварийный клапан, который может открыться при увеличении давления. В таком случае батарейка будет безвозвратно повреждена. Да и сама высокая температура оказывает пагубное влияние на структуру электродов. Поэтому нужны чёткие критерии, по которым процесс заряда будет останавливаться.
ЗУ ведут заряд по определённому алгоритму, чтобы не вызвать повреждение батарейки. Стадии этого алгоритма следующие:
- определение наличия аккумулятора;
- квалификация батарейки;
- пред-зарядка;
- переход на быструю зарядку;
- быстрая зарядка;
- дозарядка;
- поддерживающая зарядка.
Рассмотрим эти стадии подробнее.
Определение наличия аккумуляторной батареи
На этом этапе подаётся ток 0,1С и выполняется проверка напряжения на полюсах. Для старта процесса заряда напряжение должно составлять не более 1,8 вольта. Иначе процесс не стартует. Если логика ЗУ определяет, что величина напряжения больше 1,8 вольта, то это воспринимается, как отсутствие аккумуляторной батарейки или её повреждение.
Квалификация батарейки
На этом этапе определяется примерная оценка заряженности аккумулятора. Если напряжение будет менее 0,8 вольта, то быстрый заряд аккумулятора запускать нельзя. В этом случае зарядное устройство включит режим пред-зарядки. При нормальной эксплуатации Ni-MH батарейки редко разряжают до напряжения ниже 1 вольт. Поэтому пред-зарядка включается только в случае глубоких разрядов и после длительного хранения батареек.
Пред-зарядка
Пред-зарядка включается при глубоком разряде Ni-MH аккумуляторов, чтобы подготовить батарейку к быстрой зарядке. Ток на этой стадии устанавливается на уровне 0,1─0,3С. По времени этот этап ограничен и составляет где-то около 30 минут Если напряжение по завершению пред-зарадки не достигло 0,8 вольт, то аккумулятор считается повреждённым и заряд прерывается. В этом случае батарейка, скорее всего, неисправна.
Переход к быстрой зарядке
На этом этапе происходит постепенное увеличение зарядного тока. Наращивание происходит плавно в течение 2 − 5 минут. При этом, как и на других стадиях, ведётся контроль температуры. При критических значениях происходит отключение заряда.
Быстрая зарядка
Ток заряда на этой стадии находится в интервале 0,3 − 1С. Для своевременного отключения тока используется контроль по нескольким разным критериям. Обычно при зарядке Ni MH аккумуляторов используется метод контроля по дельте напряжения. Например, при заряде током 1С падение напряжения для отключения составляет 2,5 − 12 мВ. Иногда производители устанавливают детектирование не по падению, а по отсутствию изменения напряжения в конце заряда.
При этом в период первых 5 − 10 минут зарядки контроль по дельте напряжения отключается. Это объясняется тем, что при старте быстрой зарядки напряжение аккумулятора может сильно меняться в результате процесса флуктуации. Поэтому на начальном этапе контроль отключается, чтобы исключить ложные срабатывания.
Из-за не слишком высокой надёжности отключения зарядки по дельте напряжения используется контроль и по другим критериям.
В конце процесса заряда Ni-MH аккумуляторной батарейки её температура начинает расти. По этому параметру также делается отключение заряда. Чтобы исключить значение температуры окружающей среды, мониторинг ведётся не по абсолютному значению, а по дельте. Обычно в качестве критерия прекращения заряда берётся рост температуры более чем на 1 градус за минуту. Но этот способ может не срабатывать при токах заряда менее 0,5С, когда температура растёт достаточно медленно. И в этом случае возможен перезаряд Ni-MH батареи.
Ещё существует метод контроля процесса заряда по анализу производной напряжения. В этом случае ведётся мониторинг не дельты напряжения, а скорость его максимального роста. Метод позволяет прекращать быструю зарядку несколько раньше завершения заряда. Но такой контроль сопряжён с рядом сложностей, в частности, более точного измерения напряжения.
Некоторые зарядные устройства для Ni-MH аккумуляторов применяют для заряда не постоянный ток, а импульсный. Он подаётся продолжительностью 1 секунда с интервалами 20 − 30 миллисекунд. В качестве преимуществ такого заряда специалисты называют более равномерное распределение активных веществ по объёму аккумулятора и снижение образования крупных кристаллов. Кроме того, сообщается о более точном измерении напряжения в интервалах между подачей тока. Как развитие этого метода, был предложен Reflex Charging. В этом случае при подаче импульсного тока чередуется заряд (1 секунда) и разряд (5 секунд). Ток разряда ниже заряда в 1 − 2,5 раза. В качестве преимуществ можно выделить меньшую температуру при заряде и устранение крупных кристаллических образований.
При зарядке никель-металлогидридных аккумуляторов очень важным является контролировать окончание процесса зарядки по различным параметрам. Должны быть предусмотрены способы аварийного завершения заряда. Для этого может быть использовано абсолютное значение температуры. Часто таким значением бывает 45 − 50 градусов Цельсия. В этом случае заряд должен быть прерван и возобновлён после остывания. Способность принимать заряд у Ni-MH аккумуляторов при такой температуре снижается.
Важно устанавливать ограничение по времени заряда. Его можно прикинуть по ёмкости батареи, величине тока зарядки и КПД процесса. Ограничение устанавливается на уровне расчётное время плюс 5 − 10 процентов. В этом случае, если не сработает ни один из предыдущих методом контроля, заряд отключится по установленному времени.
Этап дозарядки
На этой стадии ток зарядки устанавливается 0,1 − 0,3С. Длительность около 30 минут. Во время этапа дозарядки батарейка наполняется энергией до максимального уровня. Данная стадия позволяет без перегрева зарядить аккумулятор до полной его емкости.
Поддерживающая зарядка
Зарядные устройства часто после завершения процесса переходят в режим капельной зарядки. Для Ni-MH батареек это будет полезно в случае подачи очень маленького тока (около 0,005С). Этого будет достаточно для компенсации саморазряда аккумулятора.
В идеале зарядка должна иметь функцию включения поддерживающей зарядки при падении напряжения на батарейке. Данный режим имеет смысл только в том случае, когда между зарядом аккумуляторов и их использованием проходит достаточно длительное время.
Читать также: Можно ли заряжать заряженный аккумулятор
Сверхбыстрая зарядка Ni-MH аккумуляторов
При заряде до 70 % своей ёмкости никель-металлогидридный аккумулятор имеет КПД близкий к 100 %. Поэтому на этом этапе имеет смысл увеличить ток, что и является основой сверхбыстрой зарядки. В некоторых случаях значение доходит до 10С. Для бытовых батареек ток составляет 1С.
Основная проблема сверхбыстрой зарядки − определение момента, когда следует понижать ток. Это сильно зависит от степени разряда, который имеет батарейка. Высокий ток легко может привести к перегреву аккумулятора и разрушению структуры его электродов. Поэтому использование сверхбыстрого заряда рекомендуется только при наличии соответствующих навыков и опыта. Нужно тщательно контролировать температуру, поскольку перегрев может повлечь за собой как разрушение, так и взрыв.
Общие требования к зарядным устройствам для никель-металлогидридных аккумуляторов
Зарядное устройство должно распознавать первичные источники тока: солевые, щелочные и литиевые одноразовые батарейки.
При установке и зарядке таких батареек в ЗУ они вполне могут потечь или взорваться. От зарядного устройства требуется, чтобы оно могло своевременно распознавать одноразовые батарейки и не включать зарядку.
Рекомендуем почитать: Почему нельзя заряжать батарейки
5 советов по зарядке никель-металлогидридных аккумуляторов
Основным правилом эксплуатации Ni-MH аккумуляторов является предотвращение их перегрева. Ниже приведены дополнительные советы, которые помогут продлить срок службы батареек.
Если есть необходимость оставить Ni-MH аккумуляторы на длительное хранение, то заряд в них должен составлять 30 − 50 процентов от номинала.
Никель-металлогидридные батарейки гораздо чувствительнее к перезарядке и нагреву чем никель─кадмиевые. Поэтому зарядное устройство для Ni-MH аккумуляторов может использоваться для зарядки Ni − Cd, но не наоборот. Вот такое правило про никель металлогидридные аккумуляторы как правильно заряжать.
Никель-металлогидридные можно, но совсем не обязательно, подвергать тренировочным циклам. Качественное зарядное устройство за несколько зарядов позволяет батарейке восстановить ёмкость, потерянную при хранении или в процессе эксплуатации. Для продукции разных производителей количество циклов для набора ёмкости различается. Для большинства аккумуляторов хватает 3 − 4 цикла заряд-разряд.
Не рекомендуется разряжать Ni-MH аккумуляторы до напряжения ниже 0,9 вольта. Это может привести к сложности с зарядкой и необратимой потери емкости.
Как определить уровень заряда
Самым простым способом для определения уровня заряда является использование мультиметра. С его помощью можно измерить текущий уровень напряжения. Для того чтобы узнать, насколько разряжен аккумулятор, необходимо сравнить данное значение с максимальным, номинальным или минимальным напряжением. Таким образом можно косвенно определить оставшийся заряд.
Более точно определить заряд можно лишь с применением спецустройств. Также некоторые ЗУ умеют вычислять и сообщать об уровне заряда батарейки.
Порядок заряда новой батареи
Существует мнение, что для ввода в эксплуатацию батарейку Ni MH нужно подвергнуть тренировке. 4-6 циклов разряд-заряд. Разряжать до напряжения 0,9В (не ниже и как можно ближе к этому напряжению) и затем заряжать до полного заряда (1,2В). Данная рекомендация постепенно теряет актуальность. Современные LSD NiMH готовы к эксплуатации прям с упаковки, без каких-либо тренировок.
Порядок заряда батареи при повседневном использовании
Существует мнение, что если батарейка Ni MH не разряжена до напряжения 0,9В, то ее нужно перед зарядкой доразрядить, чтобы предотвратить «эффект памяти». Лишь после данного действия можно зарядить номинальным током. Так как у современных LSD NiMH минимизирован «эффект памяти», данная рекомендация становится все менее актуальной.
Общие требования к зарядным устройствам
Существуют зарядные устройства, которые предназначены исключительно для зарядки никель-металлогидридных батареек. Такие устройства обладают специальным алгоритмом зарядки.
Следующее требование к зарядному устройству заключается в том, чтобы после снятия питания ЗУ был низкий разряд аккумуляторов. Также оно должно уметь определять первичный источник тока. Поскольку в зарядное устройство могут быть установлены одноразовые батарейки, которые не поддерживают возможность зарядки.
Заключение
Теперь Вы знаете как правильно заряжать никель металлогидридные (Ni-MH) аккумуляторы. Использование советов портала АКБобзор позволит максимально увеличить срок службы батареек с сохранением емкости. Рекомендуем также почитать полезную информацию про аккумуляторы и зарядные устройства.
