Entrada de voltaje para cargar baterías NiMH

Una fuente de corriente constante ajusta su voltaje de salida con la carga para mantener una corriente constante.

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

Las baterías de NiMH son muy volubles para cargar, mostrando cambios dependientes de la temperatura en las curvas de carga y descarga. Tampoco tienen un voltaje flotante , tan constante la carga de voltaje no funciona, como probablemente haya descubierto. Energizer tiene algunas recomendaciones con respecto a los tiempos de carga:

  

Típicamente una tasa moderada (2 a 3   hora) se prefiere cargador inteligente para   Pilas de NiMH. Las baterías son   protegido de la sobrecarga por el inteligente   circuito del cargador. Extremadamente rápido   La carga (menos de 1 hora) puede impactar   ciclo de vida de la batería y debe ser   Limitado a una base como sea necesario. lento   cargadores basados en temporizador durante la noche son   También aceptable y puede ser un   alternativa economica a la inteligente   cargadores Un cargador que aplica un 0.1.   La tasa de C de 12 a 14 horas está bien.   adecuado para baterías de NiMH. Finalmente un   tasa de carga de mantenimiento (o goteo)   de menos de 0.025 C (C / 40) es   recomendado. El uso de muy pequeño   cargas de goteo se prefiere reducir   los efectos negativos de la sobrecarga.

Las baterías AAA de NiMH tienen una capacidad de 850mAh ^{< sub> [varía según el fabricante]} , por lo que la carga con una tasa de C / 2 a C / 3 se puede realizar con una corriente constante de ...

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

Se puede hacer una carga de goteo durante la noche, C / 12 con una corriente constante de 71mA . Esta página menciona que:

  

Las células modernas tienen un catalizador de reciclaje de oxígeno que evita el daño a la batería por sobrecarga, pero este reciclaje no puede mantenerse si la tasa de carga es superior a C / 10.

La tarifa de carga de mantenimiento recomendada de C / 40 se puede hacer con ...

850mAh / h / 40 = 21mA

Cargadores inteligentes

Se enumeran las técnicas de carga de Energizer , Duracell , y Powerstream :

• ΔV carga : cargue a la corriente constante recomendada hasta que la celda alcance un pico de voltaje y disminuya (p. ej., -15mV).
  
  Esta técnica es lo suficientemente precisa como para cargar de forma segura de C / 2 a C / 3 (283mA a 425mA).

• dT / dt cargando : supervisa la temperatura de la celda para limitar la temperatura máxima y buscar la tasa de calentamiento característica.
  
  Esta técnica se puede utilizar junto con la terminación de carga ΔV para monitorear y finalizar el proceso de manera más precisa, permitiendo el uso de corrientes más altas (C / 1 a C / 2, o 425mA a 850mA ).

• Arranque suave : Si la temperatura es superior a 40 grados C o inferior a cero grados C, comience con una carga C / 10. Si el voltaje de la batería descargada es inferior a 1.0 voltios / celda, comience con una carga C / 10. Si el voltaje de la batería descargada es superior a 1,29 V / celda, comience con una carga C / 10.

• 1.78V máximo : una sola celda nunca debe exceder esto.

¿Pero qué significa todo esto ?? El voltaje de entrada a su LM317 de corriente constante el circuito debe ser suficiente para soportar la caída de voltaje en el regulador y la resistencia (1.47Ω), conducir la corriente requerida y exceder el voltaje máximo de la celda. Para obtener una fuente C / 1 o 850mA para una batería AAA de NiMH, cuya resistencia interna es como máximo alrededor de 120mΩ, se requiere (120mΩ + 1.47Ω) * 850mA + 1.2V + 1.78V = 4.3315V . Recomiendo al menos 2V más para reducir los efectos de las irregularidades de la fuente, como la regulación y el ruido, y tener en cuenta las pérdidas de otros circuitos (como el diodo que aún no tiene). Si está cargando 4 celdas en serie como lo indica su diagrama, necesitará al menos 9.978V (es decir, 12V + ); 25.034V (27V +) para 12 en serie, aunque me preocuparía por la carga desigual.

¿Están las baterías dispuestas en serie como muestra su dibujo? Si es así, su voltaje descargado será de alrededor de 15V y su voltaje cargado será de aproximadamente 16.8V (1.25V / celda descargada, 1.4V / celda cargada). La referencia LM317 es 1.25 V a través de la resistencia de 68 ohmios para una corriente de carga de (1.25 / 68) corriente de carga de 18 mA . El voltaje de deserción en el LM317 es para esa tasa nunca más de 2V (la página 6 de la hoja de datos está vinculada a, estimación muy conservadora). Por lo tanto, el voltaje de entrada mínimo debe ser (de manera conservadora) 2V + 1.25V + 16.8v = 20.05V

¿Cómo eligió el valor para la resistencia? Una tasa de carga segura (si la está viendo para apagarla) es C / 10, que debería ser (100-mAh / 10) corriente de carga de 100 mA . Eso da un valor de resistencia de (1.25V / .1A) 12.5 ohmios con una potencia nominal de (.1 ^ 2 * 12.5) .125W . ¿Son estas 12 celdas en serie o en paralelo?

Las especificaciones de carga en uno de los cargadores de uno de los dos fabricantes de baterías más populares son las siguientes de las especificaciones del cargador.

Tamaño de la batería / Capacidad nominal (mAh) / Tiempo de carga estimado

AA 1300-2000 8 - 12.5 hr / AA 2100-2500 13 - 16 hr / AAA 850 - 900 11 - 12 hr

Las especificaciones para la corriente del cargador para estos tres tipos de baterías son 200 m, con 2 baterías en serie a un voltaje de 2.8 voltios. El voltaje medido real de las 2 baterías de la serie durante la carga es de 2.885 voltios, con una corriente de 240ma. Si tomaste 10 baterías a 1,2 V en serie, 12 voltios de voltaje total de la batería, con un voltaje de carga lenta de 13,8 voltios, es decir, un 15% más que el voltaje de la batería. Teniendo esto en cuenta, entonces la especificación de corriente de carga de 200 m, a una tensión nominal por batería de 1.2v * 1.15 (tensión de la batería más 15%) sería 1.4 voltios por batería (celda), dos en serie serían 2.8v, 12 en serie sería (1.4v * 12 baterías) a un voltaje de carga de 16.8 voltios en todo el banco de baterías de la serie de 12 baterías. Por experiencia y consulta con un ingeniero de baterías de Panasonic, siempre he usado el voltaje de la batería más un 15% de carga para cargar las baterías. En un sistema de control industrial de 24vdc, ejecutaría la fuente de alimentación a 27.6v (24v * 1.15) con 2 baterías de 12V AGM en serie para respaldo del sistema. Esto siempre ha funcionado de manera excelente para la energía de respaldo para los paneles de control en la energía de la red pública, y la mayoría de los instrumentos, PlCs y sensores funcionarán bien hasta ~ 30vdc, por lo que nunca encontré que esto fuera un problema para los controles. Entonces, de acuerdo con la publicación anterior, 16.8v + 2v + 1.25 voltios sería el voltaje de entrada óptimo de 20.05v.