Ο λόγος για αυτό το άρθρο ήταν η εμφάνιση δύο μπαταριών για το κατσαβίδι Bosch NiMH 14.4V, 2.6Ah. Αυτές οι μπαταρίες αντικαταστάθηκαν με νέες λόγω της άρνησής τους να εργαστούν μετά από δύο ή τρία χρόνια αδράνειας. Η αποθήκευση των μπαταριών πραγματοποιήθηκε σε μια περίπτωση, σε συνθήκες δωματίου, με πλήρη φόρτιση στη "μητρική" μνήμη, μετά από σπάνια χρήση. Κατά την επόμενη αφαίρεση από την υπόθεση για επείγουσα εργασία, η μπαταρία του κατσαβιδιού έδωσε όλη τη δύναμή της σε 5-7 λεπτά. Μετά τον ίδιο χρόνο φόρτισης, ο φορτιστής ανέφερε ότι η χρέωση ήταν πλήρης. Και έτσι σε έναν κύκλο, για όλη τη διάρκεια της εργασίας. Η δεύτερη εφεδρική μπαταρία συμπεριφέρθηκε παρόμοια. Μετά από μια φυσική αντικατάσταση, ήρθαν σε με.
Μία μπαταρία κατσαβιδιού νικελίου-μεταλλικού υδριδίου με τάση λειτουργίας 14,4 βολτ συναρμολογείται από 12 ξεχωριστά στοιχεία με τυπική τάση 1,2 βολτ συνδεδεμένη σε σειρά. Αλλά διαφορετικά στοιχεία στην παραγωγή λαμβάνουν ένα ορισμένο εύρος χαρακτηριστικών. Ορισμένοι έχουν περισσότερη χωρητικότητα, ενώ άλλοι έχουν λιγότερες δυνατότητες. Ως αποτέλεσμα της συνεχούς φόρτισης σε μια δέσμη, τα στοιχεία με χαμηλότερη χωρητικότητα συνεχώς επαναφορτίζονται. Εξαιτίας αυτού, υποβαθμίζονται γρήγορα. Οι μπαταρίες με μικρότερη χωρητικότητα υποβαθμίζονται επίσης κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης. Εκφορτώνονται νωρίτερα από άλλα στοιχεία και η περαιτέρω εκκένωση οδηγεί στη βαθιά απαλλαγή τους. Εξαιτίας αυτού, σε περίπτωση βλάβης της μπαταρίας NiMH για το κατσαβίδι, μία ή περισσότερες μπαταρίες συνήθως αποτυγχάνουν και άλλες θα ακολουθήσουν. Ως εκ τούτου, το κύριο καθήκον κατά την επισκευή της μπαταρίας ενός κατσαβιδιού είναι να αναγνωριστούν αποτυχημένα στοιχεία. Και στο μέλλον, η αποκατάσταση της μπαταρίας ενός κατσαβιδιού μπορεί να γίνει με ένα απλό σύνολο λειτουργικών στοιχείων από τις κύριες και τις εφεδρικές μπαταρίες ή με την προσπάθεια επαναφοράς ορισμένων στοιχείων για την ολοκλήρωση της μπαταρίας.
Οι απόψεις εκφράζονται συχνά στο Διαδίκτυο, συχνά αμφιλεγόμενες, σχετικά με τον τρόπο αποκατάστασης τέτοιων μπαταριών. Πολλοί το θεωρούν απλά απρόσμενο ή αναποτελεσματικό λόγω της σύντομης ζωής μετά την αποκατάσταση. Αλλά επειδή οι παραπάνω μπαταρίες είχαν μικρό αριθμό κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης, λειτουργούσαν πραγματικά υπό φορτίο μόνο για ένα μικρό χρονικό διάστημα, αποφάσισα να δοκιμάσω τη δυνατότητα της ανάλυσης στοιχείων ανά στοιχείο και, ει δυνατόν, της ανάκτησης. Μπορεί να μπορείτε να συλλέξετε μια εφεδρική μπαταρία για ένα κατσαβίδι ή να χρησιμοποιήσετε τα "επιβιώσιμα" στοιχεία σε άλλα σπιτικόαπαιτώντας την απόρριψη ρεύματος υψηλής απόρριψης σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Για να εντοπίσετε αναξιόπιστες κυψέλες μπαταρίας:
1. Αποσυναρμολογήστε τη θήκη μπαταρίας ενός κατσαβιδιού (4 βίδες) και αφαιρέστε από αυτό ένα μπλοκ δεξαμενών (12 τεμαχίων) συνδεδεμένων σε σειρά κυψελών μπαταριών NiMH.
2. Έχοντας αφαιρέσει τις άνω και κάτω μονωτικές παρεμβύσεις, απελευθέρωσε τις πλάκες που συνδέουν τους πόλους των στοιχείων για επαφή.
3. Η επιθεώρηση των κυψελών της μπαταρίας δεν αποκάλυψε εξωτερικά ελαττώματα (διογκώσεις, πρήξιμο, λεκέδες, διάβρωση) που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη λειτουργία της μπαταρίας.
4. Για τη σωστή λειτουργία των μπαταριών NiMH, συνιστάται να διατηρείτε την τάση λειτουργίας στα κυψέλες εντός των 1,2-1,4 volts, επιτρέπεται μείωση στο 0,9 -1,0 volts. Μετράμε την τάση σε κάθε στοιχείο της μπαταρίας με ένα πολύμετρο. Η τάση που απλώνεται σε όλα τα στοιχεία της μπαταρίας ήταν μεταξύ 1,01 ... 1,24 volts (δηλ. Εντός της κανονικής περιοχής για μια αποφορτισμένη μπαταρία), αλλά η μπαταρία στο κατσαβίδι δεν λειτουργεί πρακτικά.
5. Επαναλάβετε τις παραγράφους 1 - 4 στη δεύτερη μπαταρία για το κατσαβίδι. Το αποτέλεσμα είναι παρόμοιο.
6. Για να προσδιορίσουμε το πρόβλημα, διεξήγαγα συγκριτικές μετρήσεις του ρεύματος που δίνεται από κάθε στοιχείο στην εσωτερική αντίσταση της διακλάδωσης του πολύμετρου. Οι βραχυπρόθεσμες μετρήσεις έδειξαν ότι 4 από τα 24 στοιχεία μπορούν να δώσουν ρεύμα πάνω από 1 ampere και το υπόλοιπο λιγότερο από 0,2 amperes. Με άλλα λόγια, μόνο 4 από όλα τα στοιχεία είχαν κάποια ικανότητα και για μικρό χρονικό διάστημα στηρίζουν το έργο ενός κατσαβιδιού.
7. Για εργασίες που αποσκοπούν στην αποκατάσταση των κυψελών χαμηλής χωρητικότητας και στη φόρτιση των εργαζομένων, αποσυναρμολογήσαμε τις μπαταρίες NiMH. Για να το πετύχω αυτό, έκοψα τους βραχυκυκλωτήρες που συνδέουν τα στοιχεία με το συνηθισμένο ψαλίδι. Εάν είναι δυνατόν στο μέλλον, η σύνδεση των στοιχείων με υπολείμματα συγκόλλησης δεν θα είναι πρόβλημα.
8. Τέσσερα επιλεγμένα στοιχεία με συγκεκριμένη χωρητικότητα επισημαίνονται και είναι έτοιμα για πειραματισμό.
9. Για να επαναφέρετε ή να απορρίψετε μεμονωμένα στοιχεία, είναι απαραίτητο να φορτίσετε το στοιχείο με ρεύμα 0,5 ... 1,0 C (γρήγορη φόρτιση) στην ονομαστική του ικανότητα, περιορίζοντας τη φόρτιση ανάλογα με τον εκτιμώμενο χρόνο. Αλλά για να υπολογίσετε το χρόνο, θα πρέπει να γνωρίζετε τη χωρητικότητα και την αρχική φόρτιση της μπαταρίας. Επομένως, για να αποκλείσετε την άγνωστη αρχική φόρτιση στους υπολογισμούς, είναι απαραίτητο να αποφορτίσετε πρώτα την αποκατεστημένη μπαταρία.
Ο έλεγχος της χωρητικότητας ενός φορτισμένου στοιχείου μπορεί επίσης να ελεγχθεί με την εκφόρτισή του, ελέγχοντας το χρόνο ρεύματος και τον χρόνο εκφόρτισης.
Σε σχέση με τα παραπάνω, το πρώτο βήμα για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών της μπαταρίας θα είναι η εκκένωση της κυψέλης με σταθερό φορτίο, με έλεγχο της ελάχιστης υπολειπόμενης τάσης 0,9 ... 1,0 volt, για να αποκλειστεί η βαθιά εκφόρτιση. Όλα είναι απλά με το ρεύμα - όσο μικρότερο είναι το ρεύμα απόρριψης, τόσο πιο ολοκληρωμένη είναι η απόρριψη και τόσο αποδοτικότερη η διαδικασία, αλλά ο χρόνος φόρτισης θα αυξηθεί. Οι μπαταρίες νικελίου-μετάλλου υδριδίου μπορούν να δώσουν πολύ ρεύμα, αλλά δεν συνιστάται να ορίζετε τιμές υψηλότερες από 0,5C κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης. Αυτό οδηγεί σε μείωση του αριθμού των κύκλων φόρτισης-απόρριψης και μείωση της διάρκειας ζωής. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε ρεύμα αποφόρτισης 100 mA.
10. Για να αποφορτίσετε τα στοιχεία της μπαταρίας, συναρμολογούμε ένα απλό κύκλωμα που σας επιτρέπει να ελέγχετε τη διαδικασία εκφόρτισης από τη λάμψη της λυχνίας LED.
Για να διασφαλιστεί η ανάφλεξη της λυχνίας LED, εγκαθιστούμε ταυτόχρονα δύο στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά. Κάθε ένα από αυτά εξέρχεται στη δική του αλυσίδα αντίστασης (που καθορίζει το ρεύμα εκφόρτισης) και τις δίοδοι (οι οποίες καθορίζουν την ελάχιστη τάση στην κυψέλη μπαταρίας στο 0,9 ... 1,0 volts). Αυτή η ελάχιστη τάση στο στοιχείο αποκτάται αυτόματα. Το τέλος του κύκλου εκφόρτισης όταν η ενδεικτική λυχνία είναι απενεργοποιημένη.
11. Επιλέγουμε τα εξαρτήματα σύμφωνα με το σχέδιο και συναρμολογούμε το σε ένα κομμάτι PCB κομμένο από μια γενική πλακέτα κυκλωμάτων.
12. Συνδέουμε δύο στοιχεία σε σειρά, σύμφωνα με την πολικότητα, χωρίς να ξεχνάμε να συνδέουμε το μέσο (λευκό σύρμα) και να παρατηρήσουμε τη λάμψη του LED. Μέσω της διάρκειας της εκφόρτισης είναι δυνατή η πλοήγηση σχετικά με την χωρητικότητα της κυψέλης μπαταρίας.
13. Η χωρητικότητα του κυττάρου μπορεί να μετρηθεί με την αποφόρτιση μιας πλήρως φορτισμένης μπαταρίας. Για να γίνει αυτό, πρέπει να ανιχνεύσετε το χρόνο εκφόρτισης και να το πολλαπλασιάσετε με το ρεύμα εκφόρτισης. Αυτή θα είναι η ικανότητα που πρέπει να συγκριθεί με την ονομαστική. Ορισμένες συσκευές, όπως το iMAX-B6, λαμβάνουν αυτόματα μετρήσεις. Θα ενεργήσουμε με πιο οικονομικό τρόπο. Δεδομένου ότι για να εκτιμήσουμε τη δυνατότητα χρήσης των στοιχείων της μπαταρίας, χρειαζόμαστε μόνο κατά προσέγγιση τιμές της χωρητικότητας, θα διεξαγάγουμε περιοδικές μετρήσεις σε δύο στοιχεία με ακραία χαρακτηριστικά.
14. Όταν μετρώνται περιοδικά το ρεύμα στη διαδικασία ελέγχου μιας εκφόρτισης σε μια δεδομένη συσκευή, μια μπαταρία που έχει ήδη εκφορτιστεί και πλήρως φορτισμένη (παράγραφοι 9 ... 12), είναι δυνατόν να δει κανείς τη διαφορά μεταξύ των κυψελών, η οποία αντικατοπτρίζεται στο γράφημα
Το γράφημα 1 (κόκκινη γραμμή) αντικατοπτρίζει τη διαδικασία εκφόρτωσης των στοιχείων που επιλέγονται από τις μετρήσεις (στοιχείο 8), τα οποία αρχικά έχουν κάποια ικανότητα. Σύμφωνα με τις μετρήσεις και τους υπολογισμούς, η χωρητικότητα αυτής της μπαταρίας είναι περίπου 95 ώρες, δηλαδή το 44% της ονομαστικής χωρητικότητας. Λόγω της αστάθειας του ρεύματος εκφόρτισης, ο υπολογισμός πραγματοποιήθηκε με αθροίζοντας τις χωρητικότητες εξαρτημάτων σε σύντομες περιόδους εκφόρτισης (10-15 λεπτά) ακολουθώντας το ένα μετά το άλλο. Το ρεύμα εκκένωσης ελήφθη ως ο μέσος όρος, μεταξύ της έναρξης και του τέλους κάθε περιόδου.
Το γράφημα 2 (πράσινη γραμμή) δείχνει τη διαδικασία εκφόρτωσης ενός στοιχείου με ελάχιστη αρχική χωρητικότητα. Οι μετρήσεις και οι υπολογισμοί εκτελούνται παρομοίως. Η χωρητικότητα αυτού του στοιχείου είναι περίπου 50 ώρες (23%). Η φύση της πτώσης στο ρεύμα εκφόρτισης διαφέρει απότομα από την προηγούμενη και υποδεικνύει μια μικρή χωρητικότητα του στοιχείου.
Τα γραφήματα δείχνουν ότι η πιθανή χωρητικότητα της κυψελίδας μπαταρίας, με σκοπό την απόρριψη, μπορεί να προσδιοριστεί κατά τα πρώτα 20-30 λεπτά της εκφόρτισης ελέγχου από το μέγεθος της πτώσης του ρεύματος εκφόρτισης. Επίσης, παρά τον πλήρη κύκλο εκφόρτισης και την εκτιμώμενη φόρτιση μιας παλιάς μπαταρίας, χωρίς πρόσθετα μέτρα ανάκτησης, η χωρητικότητά της ουσιαστικά δεν αποκαθίσταται.
Ο λόγος για σημαντική μείωση της ικανότητας των στοιχείων υδριδίου μετάλλου νικελίου μπορεί να είναι το φαινόμενο μνήμης. Εκδηλώνεται σε κύκλους ατελούς απόρριψης και μετέπειτα φόρτισης. Ως αποτέλεσμα αυτής της λειτουργίας, η μπαταρία "θυμάται" το χαμηλότερο κατώτερο όριο της εκκένωσης, το οποίο μειώνει την χωρητικότητα. Μέρος της ενεργού μάζας της μπαταρίας πέφτει έξω από τη διαδικασία.
Για να εξαλείψετε αυτό το φαινόμενο, συνιστάται η τακτική επαναφορά ή εκπαίδευση των μπαταριών. Για να γίνει αυτό, σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα, πραγματοποιείται η εκφόρτιση και στη συνέχεια η πλήρης διαδικασία φόρτισης. Συνιστάται να κάνετε πολλούς τέτοιους κύκλους.
Ένας άλλος τρόπος για να επαναφέρετε τις μπαταρίες NiMH είναι να περάσετε το ρεύμα μέσω αυτών σε σύντομους παλμούς. Το ρεύμα θα πρέπει να είναι δέκα φορές υψηλότερο από την τιμή της χωρητικότητας του στοιχείου. Ταυτόχρονα, οι δενδρίτες καταστρέφονται και η μπαταρία ενημερώνεται. Επιπλέον, η εκπαίδευσή του πραγματοποιείται με τη μορφή πολλών κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης.