Алгоритм зарядки и зарядник для NiMH аккумулятора

ArtemKuchin

Меня чего прет на маленькие и не больно сложные и полезные устройства, пока детали почтой едут для часов светодиодных.

Ну так вот, у меня дома беда. Счет аккумуляторов разных номиналов (ААА и АА) уже на десятки пошел. И пошла проблема такая,что они оказываются разряженными не парами, а нечетными числами, а у меня зарядник GP только по 2 или по 4 заряжает. И еще у меня подозрение, что он их портит как-то. Ну сейчас не об этом.

Мне надо собрать относительно простой, но умный (а значит на МК) зарядник для NiMH аккумуляторов любой емкости на ОДИН аккумулятор. Больше пока ненадо. Чтобы был полный автомат.

Я порыл тему относительно алгоритма. Вот, что нарыл:

Общий принцип:

1) Разряжаем
2) Заряжаем совсем нежно до 1В
3) Заряжаем мощно
4) Заряжаем совсем нежно

Теперь по шагам:

1) Разрядка

Я не смог найти указанием по поводу того, какую величину сопротивления лучше использоваться для разрядки батарейки. Или каким током разряжать? Кто знает?

По ходу разрядки процесс надо прерывать и замерять напряжение. Если оно меньше или равно 0.8В, то можно переходит к следующему шагу.

Вопрос касательно контроля по ходу. Прерывать или нет? Если не прерывать, то может быть такой эффект, что батарея просела до 0.8, но если ее отключить, дать остыть, то она вернется до 1В. Т.е. получается, надо а) разряжать нежно, чтобы особо не грелась б) все таки отключать разряд, давать остыть и только потом мерить напряжение. Так?

2) Нежная зарядка до 1В

Сначала надо подождать после разрядки, чтобы аккумулятор остыл. Можно просто тупо подождать минуты 3-5. А можно термо датчиком посмотреть. Термодатчик все равно нужен будет потом.

Здесь, казалось бы, все просто. Надо нежно заряжать током С/64 пока напряжение не станет 1В, потом переходим к следующему шагу. НО! Мы же не знаем С! И определить С автоматически невозможно. Делать светодиодный/ЖК экран, чтобы вручную указывать емкость заряжаемого аккумулятора?

3) Мощная (основная) зарядка

Заряжаем током С/10 для обычного режима (примерно 10 часов выходит зарядка).

Или

С/4 для быстрой зарядка (если срочно надо).

Здесь важно понять, где остановиться.

Есть несколько критериев:

А) Падение напряжение (т.е. если по ходу зарядки напряжение вдруг начинает падать, значит типа конец) - плохой метод, выяснилось, что новые аккумулятор дают ложную тревогу, т.е. надо еще смотреть абсолютное напряжение, чтобы оно было реально близко к полному заряду

Б) Температура.

Если температура меньше 10 С - финиш, слишком холодно
Если температура больше 40 С - финиш, перегрев

В) Напряжение. Если напряжение на достигло порога, то типа пора заканчивать.

Если больше 1.5В - конец однозначно.

Г) Резкий рост температуры

Если прирост больше 0.5 градуса в минуту - конец.

Д) Напряжение на батарее больше не растет (dV/dT =0)

Т.е. общий критерий:
ЕСЛИ
(А И напряжение >=????) или Г или (Д и напряжение >=1.4) то переходим с к следующему шагу

Чему напряжение здесь может быть равно? 1.2? 1.3? 1.4?

ЕСЛИ ( Б с t>40) ИЛИ В ТО просто конец, без следующего шага.

ЕСЛИ время зарядки больше > 6ч (для C/4) или 15ч (C/10), то "Остановка с сообщением об ошибке."

4) Заряжаем совсем нежно

Заряжаем током C/64.

ЕСЛИ (Б с t>40) ИЛИ В или время зарядки в этом режиме > 2ч. ТО конец

КОНЕЦ

Есть комментарии? Все ли верно

Реклама

ArtemKuchin

Я тут почитал про зарядник AVR450, решил пока взять его за образец и немного переделать под себя. У меня вот какой вопрос возник. Там нужна катушка заданной рассчитанной индуктивностью. В принципе, катушку нужной индуктивности можно и купить, НО она ток большой должна пропускать, т.е. фитюлька мизерная на 0.1А не пойдет. А как в этом случае народ выкручивается? Для примера, надо 150мкГ, 0.5А.

Реклама

ArtemKuchin

Анализировал схему зарядника AVR450 ипонял что пару вещей в ней не понимаю. Может схему читать не умею

11.gif - buck converter.

Как по-русски будет "buck converter" (это понижающий конвертер DC-DC)?
А вообще вопрос тут два по схеме:
1) Этот простой диод над ПТ, реально ставить надо или имеется ввиду, что там мощный ПТ стоит у которого подложка соединена в выходом и образует диод?
2) В маленьких обводках какие-то соединения с номерами 1,2,3.. Это вообще что?

22.gif - crystal

Почему нарисовано ДВА кристалла (это все на МК идет)? Это что-то новенькое. Это способ точность повысить что ли, параллельно включив два кристалла?

Gudd-Head

1), 2) Как всегда, все вопросы отпадают при внимательном прочтении ДАТАШИТА

http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... /71817.pdf
А вот два кварца... Сильно

При том что на фотке платы нарисован всего один. М.б. случайно на схему вляпали второй? Не думаю что от 2-х кварцев повысится точность (а она тут нужна?), если МК вообще заведется с двумя кварцами.

Реклама

Номера- вероятно, это номера выводов корпуса soic-8, в который упакован этот транзистор.

Реклама

ArtemKuchin

Сэр Мурр писал(а):Номера- вероятно, это номера выводов корпуса soic-8, в который упакован этот транзистор.

допер уже

А вот с кварцы остались загадкой пока.

Еще бы по алгоритму кто нить комментарий дал.
А то ходят слухи, что разряжать NiMH не обязательно перед зарядкой. Т.е. на столько необязательно, что просто не надо.

Реклама

http://www.radioscanner.ru/forum/index. ... 482&page=4 многостраничное обсуждение этого вопроса

Телерадиокошак

artemm писал(а): А вот с кварцы остались загадкой пока.

Иногда плата разводится на два кварца в разных корпусах, а припаивается один из них. Соотвественно, обозначения разные (X1 и X2).

А самодельная многофункциональная зарядка - это дело хорошее, когда очень много свободного времени. Там не так все просто, как может показаться поначалу. Хотел я было сделать подобный зарядник, чтобы еще и реальную емкость в процессе разряда и заряда показывал..... Почитал форумы, прикинул трудозатраты и понял, что оно мне нафиг не надо. Тем более, что сейчас полно хороших зарядок по нормальной цене, да и сами аккумуляторы не такие уж дорогие. Под хорошими я подразумеваю те, которые заряжают любое количество батарей (от 1 до 4, причем желательно, чтобы поддерживалась разная емкость) за несколько часов (одну ночь). Обычно называются quick charger. Косвенными признаками являются тонкий и легкий корпус (нет тяжелого трансформатора на 50 Гц), надписи вроде DeltaV и Microprocessor controlled. А также количество светодиодов - либо один на все 4 батарейки, либо 4 (по одному на батарейку), но никак не 2 на 4 батареи. В последнем случае батарейки соединяются последовательно, и зарядить один аккумулятор проблематично. А часто бывает, что из всего набора из 4 один глючит и не заряжается в дешевой зарядке. В нормальной как правило, заряжается, если он не совсем труп.

А вот простую разрядку, на компараторе и полевике, сделаю:) Чтобы иногда тренировать NiMH.

Что касается алгоритмов, то наиболее оптимальный, на мой взгляд, это комбинирование DeltaV и DeltaT, т.е. прекращения заряда либо при отрицательном изменении напруги, либо при слишком быстром росте температуры (именно росте, а не абсолютном значении). Ну и контроль абсолютного напряжения и абсолютной температуры должен быть тоже, естественно, для аварийного отключения. Для контроля DeltaV нужен хороший ADC.

ArtemKuchin

Хорошо, спасибо за мнение и за ссылку.

Прочел ссылку и инструкцию к девайсу - ДА ЭТО ТО, ЧТО Я ХОЧУ СДЕЛАТЬ!
И прояснилось многое.

Однако вопросы:

1) как мне сделать катушку нужного номинала в генри и чтобы под нужный ток продходила? Как вообще эта тема решается. Вот нужна мне катушка 150 мкГ на 2А, как енто сделать?

2) Как ПРИ РАЗРЯДКЕ понять, что пора эту разрядку заканчивать? По напряжению? По току? Какие значения? Нигде не могу этих цифр найти.

Телерадиокошак

artemm писал(а):Если так, да и вообще, а где ручка то ? 0.9? 0.8В?

А это как твое устройство, которое питается от аккумуляторов решит, так и будет

. Не секрет ведь, некоторые плейеры, например, вообще не работают на аккумляторах. Одни фотики разряжают аккумы глубже, чем другие. А вообще что-то около 1В. Так что в своем устроейства желательно делать этот предел регулируемым, на всякий случай. Ну и разумнее, наверно, считать емкость при заряде. Как это сделано в промышленных зарядниках, не знаю.

ArtemKuchin

Телерадиокошак писал(а):
artemm писал(а):Если так, да и вообще, а где ручка то ? 0.9? 0.8В?
А это как твое устройство, которое питается от аккумуляторов решит, так и будет . Не секрет ведь, некоторые плейеры, например, вообще не работают на аккумляторах. Одни фотики разряжают аккумы глубже, чем другие. А вообще что-то около 1В. Так что в своем устроейства желательно делать этот предел регулируемым, на всякий случай. Ну и разумнее, наверно, считать емкость при заряде. Как это сделано в промышленных зарядниках, не знаю.

Нет, мне кажется тут какой то более или менее фиксированный критерий должен быть. Иначе как эти анализаторы считают емкость? Может быть ток КЗ смотрят? Но вопрос, не до нуля же его доводить? Или до нуля?

Телерадиокошак

artemm писал(а):Нет, мне кажется тут какой то более или менее фиксированный критерий должен быть.

Фиксированный критерей может и есть, но никто его не знает:) Споры по поводу алгоритмов заряда и разряда не утихают. Лучше следовать рекомендации производетелей конкретных аккумуляторов, по возможности. Или придерживаться стандартных значений (вроде 1 В принято считаеть окончанием разряда, но не уверен)

Может быть ток КЗ смотрят?

Коза аккумуляторам противопоказана. Разряд до 0 тоже ОООЧЧЧЕННЬ нежелателен.

Да и вообще - емкость, вещь относительная. При разряде небольшими токами она будет больше, большими - меньше. Вот например, батарейка GoldPeak. Большие гордые цифры 2300. А если приглядеться, то очень маленьким шрифтом написано "typical 2250 mAh". Чтобы это значило? Батарейки позиционируются как 2300 mAh. Но при этом имеют емкость 2250, которая, однако, тоже не гарантируется, она всего лишь "типичная".
Маркетинг, однако.

ArtemKuchin

тема раскрыта

http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel_met ... de_battery

теория собрана, буду cхематику рисовать.

Только вот интересна одна вещь. Везде говорят "не разряжайте аккумулятор менее 1-0.9" и далее говорится, что этого делать нельзя, когда они соединены последовательно, так как тогда убитый аккумулятор будет перевернут полюсами и ужасно пострадает. Однако, если у меня параллельное соединение или всего один аккумулятор, то это можно делать. Вопрос в другом: а может не можно, а НАДО при полной прокачке батарейки на заряднике? Ведь тогда вся химия будет использована при заряди и разряде, что придет к лучше восстановлению полной емкости.
Причем панасоник просто пишет, что спускать ниже 1В очень плохо, без объяснения причин. Duracel объясняет то, что я выше написал.
Фиг из поймешь.
Дурасел рекомендует капельный заряд после полной зарядки, а пансоник пишет, что это фигня и для NiMH это вредно и надо просто следить за напряжением и включать зарядник, когда спускается до 1.3В.

А по воду емкости. Это есть IEC capacity test
http://www.energystar.gov/ia/partners/p ... Method.pdf

для NiMH нижний порог - 1 В по этому тесту.

Скорее всего, надо следовать рекомендациям производителя- ему виднее. Поскольку разная технология и конструкция, потому и разные рекомендации. "Глубокий" разряд переносят аккумуляторы старого советского производства, особенно с заливаемым щелочным электролитом.

ArtemKuchin

Еще один вопрос возник. Разряжать, по всем рекомендациям и правилам тестов, надо постоянным током. Т.е. просто разрядить через резистор не выйдет - ток будет не постоянным, а падать с напряжением.

Возникла идетя, использовать источник тока для зарядки (он управляется ШИМом и хорошо контролируется), чтобы разрядить батарию. А именно, подключить его наоброт к батарее (+ на - и - на +) и подать поточнный ток.

А метод подключения (путь тока) выбирать через несколько полевиков.

Так можно вообще или я чего то не то придумал?

ФД263 01

Обычно аккумулятор разряжают на нагрузку, возможно через стабилизатор тока. А разряжать аккумулятор подав "-" на "+" опасно - если что-то не сработает, аккумулятор сдохнет за минуту. У меня был случай...

Еще есть интересное свойство аккумуляторов - их надо заряжать и разряжать "парами" - т.к. со временем емкость падает, и аккумулятор с большей наработкой будет сильнее разряжаться, и довольно быстро сдохнет.

ArtemKuchin

ФД263 01 писал(а):Обычно аккумулятор разряжают на нагрузку, возможно через стабилизатор тока. А разряжать аккумулятор подав "-" на "+" опасно - если что-то не сработает, аккумулятор сдохнет за минуту. У меня был случай...

Еще есть интересное свойство аккумуляторов - их надо заряжать и разряжать "парами" - т.к. со временем емкость падает, и аккумулятор с большей наработкой будет сильнее разряжаться, и довольно быстро сдохнет.

Я по одному заряжать и разряжать собираюсь.

Я тогда не пойму, а как мне схему построить разрадки аккумулятора с постоянным током, который можно задать с МК?

ФД263 01

на мой взгляд в цепи разрядки акк даже контроллер не нужен - берем какой-нибудь КП303, закорачиваем затвор с истоком-получаеться стабильный ток 10-20 мА, далее усиливаем ток биполярником. Контроллером только мерием напряжение на акк. Ну в общем как-то так.

ArtemKuchin

ФД263 01 писал(а):на мой взгляд в цепи разрядки акк даже контроллер не нужен - берем какой-нибудь КП303, закорачиваем затвор с истоком-получаеться стабильный ток 10-20 мА, далее усиливаем ток биполярником. Контроллером только мерием напряжение на акк. Ну в общем как-то так.

Я понял. НО мне надо что ток разрядки был устнавливаемый пользователем. В минимуме задача стоит в выборе тока разрадки между 100 и 500 мА с шагом 100 мА.

ФД263 01

его можно регулировать, меняя сопротивление между истоком и затвором, порядок - до 20 Ом - можно резисторный оптотрон или еще один поливичек приспособить - и на них уже ШИМ подавать.