Laden von NiMH-Akkus mit einem Labornetzteil

Kurz:

Das Aufladen eines 7,2 V 3300 mAh NimH-Akkus bei max. 300 mA und max. 8,1 V sollte gut funktionieren und bei Raumtemperatur (z. B. unter 30 ° C) sicher und nicht schädlich sein.

Detail:

Es gibt (mindestens) eine vierte Methode zum Laden von NimH-Zellen.
Es entspricht ungefähr dem, was Sie tun, und ich habe es bei mehreren hunderttausend Solarleuchten gut funktionieren lassen.
Sie werden dies nicht in so vielen Referenzen finden wie die anderen Methoden.
Sie finden es, oft schlecht, in sehr billigen Akkuladegeräten für Bohrmaschinen und ähnlichem implementiert. Die schlechten Versionen begrenzen Vmax nicht so stark wie erforderlich, was zu einem "Kochen" der Zellen und einem frühen Tod führt.

Im Wesentlichen: Stellen Sie Imax auf einen akzeptablen Wert ein und begrenzen Sie Vmax auf einen Wert, bei dem eine nahezu vollständige Ladung erreicht wird, bei dem die Zelle jedoch nur minimalen oder keinen Strom zieht.

Abhängig von der Laderate, der Zellentemperatur und dem Modell der verwendeten Zelle gibt es eine Vmax, bei der die Zelle bei etwa 100 % Kapazität ohne unbestimmten Erhaltungslade-Eingangsstrom aufhört zu laden.

Die Laderate fällt ab, wenn sich Vchg dieser Spannung nähert, so dass die Zeit bis zur vollständigen Aufladung wesentlich länger ist als beispielsweise die Zeit bis zu 80 % Aufladung.

Bei etwa C/10 oder weniger hat eine typische NimH-AA-Zelle eine Vmax von 1,45 V. Dies hängt etwas von der Marke und dem Modell der Zelle ab, und die Verwendung von beispielsweise 1,4 V ist sicherer auf Kosten einer geringeren Ladung in einigen Batterien. Ich kam zu dieser Spannung, indem ich ein paar AA-NimH-Zellen jeder Marke kaufte, die ich finden konnte, und Tests bei Temperaturen im Bereich von etwa 20 ° C bis zu „viel zu heiß“ durchführte. Während die oberen NimH-Ladetemperaturen begrenzt sein sollten (40 ° C oder weniger), möchten Sie dennoch kein System, das bei höheren Temperaturen "wegläuft". Idealerweise möchten Sie das Aufladen bei zu hohen Temperaturen verhindern.

Im Fall Ihrer 7,2-V-Batterie wird normalerweise davon ausgegangen, dass NimH Vcell = 1,2 V hat, was vermutlich ein Vb / 1,2 = 6-Zellen-Paket ist.
In diesem Fall ist eine Ladespannung von bis zu 1,4 V x 6 = 8,4 V "sicher".
Ihre vorgeschlagene Spannung von 8,1 V liegt also leicht auf der sicheren Seite meiner Empfehlung, da 8,1 / 6 = 1,35 V / Zelle.

Aus Interesse: Ich habe eine leicht modifizierte Version dieses Schemas zum Laden von NimH-Zellen in tragbaren Solarleuchten verwendet. Die üblicherweise verwendeten Schemata waren ungeeignet, da
- Delta V durch Änderungen der Sonneneinstrahlung (Sonnenscheinniveau) aufgrund von Wolken, anderen Schatten und Gerätebewegungen vollständig überschwemmt wird.

• Thermische Effekte werden durch Solarheizung überschwemmt (sowohl Tabs_max als auch Delta T).

• Das Laden mit festem Zeitraum wird durch Ändern der Sonneneinstrahlung während des Ladens und an einem bestimmten Tag verhindert.

Am geeignetsten ist wahrscheinlich das zeitgesteuerte Laden mit Stromprotokollierung, aber selbst das wird durch die Erfordernisse thermischer Schwankungen und die Tatsache beeinflusst, dass n Minuten bei m Milliampere möglicherweise nicht das gleiche Ergebnis liefern wie beispielsweise m Minuten bei n Milliampere.

Die Verwendung von Vcell-Max funktionierte gut genug, um verwendbar zu sein.
In der Praxis habe ich ein System hinzugefügt, das den Referenzpunkt je nach Laderate ändert. Ich habe für einen anderen Kunden eine Temperaturkompensationsschaltung bereitgestellt, aber ich glaube nicht, dass sie übernommen wurde.

Beachten Sie, dass moderne NimH-Zellen über etwa 1800 mAh/Zelle bei AA-Größe nach Abschluss des Ladevorgangs nicht mit Erhaltungsladung geladen werden dürfen. Ältere Zellen mit geringerer Kapazität enthielten Chemikalien zur Gasrekombination und einen Mechanismus zur Absorption von H2 und O2 aus der Überladungselektrolyse, aber dies wurde weggelassen, als die Zellkapazität zunahm. Moderne Zellen sterben bei Erhaltungsladung vorzeitig durch Austrocknung. ________________________________________

„4. Methode“ NimH-Laden bei variabler Temperatur, variabler Stromanwendung, wo andere Methoden nicht verwendet werden können. Es klappt.

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Bei NiMH gibt es zwei zuverlässige Methoden zur Beendigung des Ladevorgangs. In beiden Fällen laden Sie mit konstantem Strom. Der erste ist -dV/dt. Bei dieser Methode überwacht das Ladegerät die Ausgangsspannung und wartet darauf, dass sie zu sinken beginnt. Wenn dies geschieht, ist das Ende des Ladevorgangs eingetreten.

Das zweite Verfahren zur Ladebeendigung ist dT/dt. Das Ladegerät überwacht die Temperatur der Zelle, und wenn sie schnell ansteigt, ist das Ende des Ladevorgangs eingetreten. Offensichtlich erfordert dies eine Art Temperatursensor.

In beiden Fällen muss die Laderate angemessen hoch sein, um ein starkes Signal zu erzeugen. Wahrscheinlich ist der ideale Bereich C / 3 bis C. Für ein dediziertes Ladegerät ist -dV / dt wahrscheinlich einfacher zu implementieren, da Sie keinen Temperatursensor benötigen. Wenn Sie vorhaben, die Batterien aufzuladen, während eine Last angeschlossen ist, sollten Sie dT/dt verwenden.

Es gibt eine dritte Methode zum Laden von NiMH-Akkus, die jedoch nicht ideal ist. Grundsätzlich laden Sie sie 12 Stunden lang mit C / 10 auf. Dies ist die einzige Methode, die mit einem Laborzubehör verwendet werden kann, und sie funktioniert nur, wenn Sie daran denken, die Batterien nach 12 Stunden zu entfernen. Der Hauptnachteil dieser Methode besteht darin, dass, wenn die Batterien bereits aufgeladen sind, wenn Sie sie an die Stromversorgung anschließen, sie überladen werden.

Dies ist nur ein Umriss. Wenn Sie sich für die Herstellung eines Ladegeräts entscheiden, sollten Sie sich in einer zuverlässigen Quelle über die Methoden zur Beendigung des Ladevorgangs informieren.

Es würde funktionieren, aber normalerweise wird der Ladevorgang irgendwo zwischen 85 und 90 Prozent der Kapazität gestoppt, weil die Speicherung danach nicht mehr so ​​gut ist und die Wahrscheinlichkeit des Ausgasens steigt.

Der Laderegler erkennt dies, indem er die Spannung überwacht – bei 70 % beginnt die Spannung schneller anzusteigen und pendelt sich dann bei 85 % ein. Dein Tischnetzteil würde hier versuchen die Zellen noch mehr aufzuladen.