Материал: Исследование методов заряда аккумуляторных батарей

Обнаружение полной зарядки от температуры

Обнаружение полной зарядки герметичных никелевых батарей является более сложным, чем свинцово-кислотных и литий-ион. Недорогие зарядные устройства часто используют измерение температуры, чтобы закончить быструю зарядку, но это может быть неточной. Ядро клетки в несколько градусов выше, чем кожа, где температура измеряется, и задержки, которая возникает причин чрезмерного заряда. Производители зарядное устройство использовать 50 ° C (122 ° F), как температура отключения. Хотя всякое длительное температура выше 45 ° C (113 ° F) вредно для аккумулятора, кратким превышение допустимо до тех пор, как температура аккумулятора снизится быстрее, когда появляется "готов" свет. С микропроцессоров, передовые зарядные устройства больше не полагаются на пороге фиксированной температуре, но смысл скорости повышения температуры с течением времени, также известный как дельта температуры во времени дельта- или дТ / DT. Вместо того, чтобы ждать абсолютной температуре происходит, этот метод использует быстрое повышение температуры к концу заряда, чтобы вызвать "Готов" свет. Метод изменения температуры держит батарея прохладнее, чем фиксированной температуры выключения, а клетки необходимо зарядить достаточно быстро, чтобы вызвать повышение температуры. Прекращение зарядки происходит, когда температура повышается на 1 ° C (1,8 ° F) в минуту. Если батарея не может достигнуть темпов повышения температуры, абсолютная температура отключения устанавливается на 60 ° C (140 ° F) заканчивается заряд.

Зарядные устройства опираясь на температуре нанести вредные завышения цен при полностью заряженной батареи и заново. Это дело с зарядными устройствами в автомобилях и настольных станциях, где двусторонней радиосвязи удаляется при каждом использовании. Каждый переподключение инициирует цикл быстрого заряда, что повышает температуру аккумулятора до запускающего точки снова. Ионных систем Li имеют преимущество в том, что государство-заряда, при обнаружении напряжением. Повторная полностью заряженный литий-ионный аккумулятор толкает напряжение на пороге полного заряда, зарядное устройство выключается вскоре без необходимости создания температуры подпись.

Обнаружение полной зарядки подписью напряжения

Расширенный зарядные устройства прекратит зарядку, когда происходит определяется подписи напряжения. Это обеспечивает более точное обнаружение полного заряда на основе никеля батарей, чем методы температуры на основе. Время и напряжение мониторинг, микроконтроллер в зарядное устройство ищет падения напряжения, что происходит, когда батарея достигла полного заряда. Этот метод называется отрицательной дельта V (NDV).

NDV является рекомендованным обнаружения полного заряда для «открытого вести" на основе никеля зарядных устройств. "Open-ведущий" относится к батареям, которые не имеют термистор. НДВ предлагает быстрое время отклика и хорошо работает с частично или полностью заряженным аккумулятором. При установке полностью заряженный аккумулятор, напряжение на клеммах быстро поднимается, а затем резко падает, чтобы вызвать состояние готовности.Заряда в этом случае длится всего несколько минут, и клетки остаются прохладными. NiCd Зарядные устройства, основанные на выявлении и полным зарядом НДВ, как правило, реагируют на падение напряжения 10 мВ на элемент.

Чтобы получить падение напряжения 10 мВ на ячейку, скорость зарядки должны быть 0.5C и выше. Замедление зарядки производит меньше определенного падение напряжения, и это становится трудно измерить, особенно если эти клетки не соответствуют друг другу. В этом случае, каждая ячейка в несогласованной пакет достигает полного заряда в разное время и кривая напряжение сглаживается.

В противном случае для достижения достаточной отрицательный наклон позволит быстрой зарядки, чтобы продолжить. Чтобы предотвратить это, большинство зарядные объединить NDV с помощью детектора плато напряжения, которая заканчивается заряд, когда в течение заданного времени напряжение остается в стационарном состоянии. Для дополнительной безопасности, самые передовые зарядные устройства также включают в себя температуру дельта, абсолютную температуру и время ожидания таймера.

НДВ лучше всего работает с быстрой зарядки. Быстрая зарядка также улучшает эффективность зарядки. При скорости заряда 1С, эффективность зарядки стандартного NiCd 91 процентов, а время зарядки составляет около часа (66 минут при предполагаемой эффективности заряда 91 процентов).Батарея, которая заряжена частично или снизил мощность из-за возраста будет иметь более короткое время заряда, поскольку там меньше заполнить. Для сравнения, эффективность на медленном зарядного устройства падает до 71 процентов. При скорости заряда 0.1C, время зарядки составляет около 14 часов.

В течение первого 70 процентов заряда, эффективность в никель-кадмиевых близка к 100 процентам; батарея поглощает почти вся энергия и упаковка остается прохладным. Никель-кадмиевые аккумуляторы, предназначенные для быстрой зарядки может быть предъявлено обвинение с токами, которые в несколько раз C-рейтинг без особых накопление тепла. Ультра-быстрый зарядные устройства использовать это качество и заряд до 70 процентов в течение нескольких минут. Узнайте больше о сверхбыстрых Зарядные устройства.Полная зарядка должно быть сделано с пониженным током.

Рисунок 1 иллюстрирует взаимосвязь напряжения элемента, давления и температуры для зарядки никель-кадмиевых. Мы наблюдаем почти идеальный поведение заряда до 70 процентов, после чего батарея теряет способность принимать заряд. Клетки начинают генерировать газов, давление повышается и температура быстро растет. Можно оценить важность точного обнаружения полного заряда прекратить быстрый заряд до наступления повреждения завышенную. В попытке получить несколько дополнительных очков мощности, однако, некоторые зарядные устройства позволяют ограниченное количество перезарядки.

Рисунок 1: характеристики заряд клетки NiCd

Никель-металлогидридные аккумуляторы демонстрирует аналогичные характеристики для никель-кадмиевых.

Ультра-высокой емкости никель-кадмиевые батареи, как правило, чтобы нагреть больше, чем у стандартных NiCds при зарядке в 1С и выше, и это отчасти из-за более высокой внутренней стойкости. Применение высокий ток при первой зарядке, а затем сужающийся к более низкой ставке, как принятие заряд уменьшается добивается хороших результатов со всеми на основе никеля батарей. Это умеренные избыток повышение температуры, обеспечивая при этом полностью заряженные батареи.

Перемежая разрядных импульсов между импульсами заряда, как известно, улучшить принятие заряда на основе никеля батарей. Обычно упоминается как "отрыжка" или "reverseload" заряда, этот способ способствует рекомбинации газов, образующихся во время зарядки. В результате охладитель и более эффективный заряд по сравнению с обычными зарядными устройствами постоянного тока. Существует также полагают, преимущество пониженной эффект "памяти", как батарея осуществляется во время зарядки с импульсами. Читайте о Память: миф или факт? В то время как импульс зарядки может быть ценным для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных батарей, этот тип заряда не применяются свинцом и системы на основе лития. Эти батареи лучше всего работают с чистого напряжения заряда постоянного тока.

После полной зарядки, аккумулятор NiCd получает ручеек заряд между 0.05c и 0.1C для компенсации саморазряда. Для уменьшения возможного перезарядки, зарядное устройство, дизайнеры стремиться к минимально возможной подзарядку током. Несмотря на то, подзарядки тщательно измерить, то лучше не оставлять на основе никеля батарей в зарядном устройстве более чем на несколько дней. Удалите их и зарядиться перед использованием.

Зарядка затопленных никель-кадмиевых аккумуляторов

Затоплены NiCd взимается с постоянным напряжением до 1,55 В / элемент. В настоящее время затем восстанавливают до 0.1C-скорость и заряд продолжается до тех пор 1,55 / элемент не будет достигнуто снова. На данный момент, ручеек обвинения применяется и напряжение может свободно плавать. Более высокое напряжение заряда возможны, но это порождает избыток газа и вызывает быстрое истощение водных ресурсов.

2.4 Заказ и получения новой литературы

Все источники информации, способствующие написанию диссертации, находятся в библеотеке, сети интернет и на месте работы.

Заключение

На данном этапе исследования были рассмотрены батареи АА форм-фактора, их особенности, достоинства и недостатки, а так же различные методы заряда батарей. Также в ходе работы были проанализированы различные патенты, которые затрагивают данную область исследования и научная литература.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.      Багоцкий В.С. Химические источники тока / В.С. Багоцкий, А.М. Скундин. - М.: Энергоиздат, 1981. - 360 с.

.        Таганова А.А. Герметичные химические источники тока для портативной аппаратуры: Справочник / А.А. Таганова, И.А. Пак - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2003. - 208 с.

. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. - М.: Изумруд, 2003. - 224с.

. Влияние режима эксплуатации на стабильность характеристик герметичных НЕС аккумуляторов / В.В. Теньковцев, Б.А. Борисов, Л.Ш. Ткачева // Сб. работ по ХИТ.-Л.: Энергия, 2012.-С.59-70.

. Теньковцев, В.В. Герметичные НК аккумуляторы общего назначения /

. B.В. Теньковцев, М.Ж-Н. Леви.-М.: Информстандартэлектро, 19681. C.59.

. Теньковцев, В.В. Основы теории эксплуатации герметичных НК аккумуляторов / В.В. Теньковцев, Б.И. Центнер.-Л.: Энергоатомиздат,1985.-С.96.

8. Ratnakumar, B.V. Simulation of temperature-compensated voltage limit curves for aerospace Ni-Cd batteries using a first principles /

. B.V. Ratnakumar, P. Timmerman, S. Di Stefano // Journal of Power Sources. -2010-V.63.-№2.-P.157-165.

. Donley, S.W. Self-discharge characteristics of spacecraft nickel-cadmium cells at elevated temperatures / S.W. Donley, J. H. Matsumoto, W.C. Hwang //Journal of Power Sources -2011.-V.18.-№2-P.169-176.

. Halpert, G. The design and application of nickel-cadmium batteries in space / G. Halpert// Journal of Power Sources.-2009.-V.15.-№2.-P.l 19-140.

. Gomadam, P.M. Mathematical modeling of lithium-ion and nickel battery systems / P.M. Gomadam, J.W. Weidner, R.A. Dougal, R.E. White // Journal of Power Sources.-2002.-V.l 10.-№2-P.267-284.

. Halpert, G. The design and application of nickel-cadmium batteries in space / G. Halpert // Journal of Power Sources.-2003.-V.l 5 -№2.-P.140-154.

. Nelson, R.F. Power requirements for batteries in hybrid electric vehicles / R.F. Nelson // Journal of Power Sources.-2000.-V.91.-№1 -Р.2-26.»

15. Коровин, H. Никель-кадмиевые аккумуляторы / H. Коровин« // Электронные компоненты 2011.-№6.-С.51-54.

. Коровин, Н.В. Химические источники тока справочник / Н.В. Коровин, A.M. Скундин.-М.: МЭИ.-2013.-С.456.

. Борисов, Б.А. Никель-кадмиевые ХИТ / Б. А Борисов.-М.: ОАО «НИАИ «Источник».-2004.

. Коровин, Н.В. Электрохимическая энергетика / Н.В. Коровин.-М.: Энергоатомиздат.-1991 -250с.

. Новые режимы заряда аккумуляторных батарей из герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов / Е.В. Пугачева, Б.Я. Розеншток, JI.B'. Козе-ков и др. // Сб. науч. трудов ВНИАИ. Химические источники тока-Л.: Энергоатомиздат.-2013 .-С.5 8-64.

.Левина В.И. Процессы, происходящие на Cd электроде в щелочном растворе//Сб. работ по ХИТ. Л.: Энергия, 2012, вып. 7. - С. 138-145.

.Исследование процесса заряда кадмиевого электрода источника тока со щелочным электролитом./Андреева Г.П., Никольский В.А. и др.//Сб. науч. тр. ВНИАИ. Л.: Энергия. - 2013. - №10. - С. 292-298.

.Назарова Т.М., Абахаев М.Г. Ускоренный метод определения времени прорастания кадмием сепараторов щелочного кадмий никелевого аккумулятора//Исследов. в обл. хит. - Саратов: СГУ, 1973. - С.42 49.

.Исследование и оптимизация технологии формирования герметичных Ni-Cd аккумуляторов / Леусов A.M., Артамонов С.В., Никольский В.А., Волохин Н.Н. // Журн. прикл. химии. 2011. - Т.64, №9 - С. 1861-1864.

.Kcelmaus Н.// Phylips Research Reports.-1989-Vol.10, по.З, р.161.

25.Эстрела-Льюис В.Р., Дейнега Ю.Ф., Овсянникова Т.А., Ульберг З.Р.// Химия и техн. воды-2011, №3.-с.406-413.

. Усьяров О.Г., Лавров И.С., Ефремов И.Ф.// Коллоид. журн.-2011-т.28, вып.4-с.596.

. Эстрела-Льюис В.Р., ЖариноваТ.А., Малышев А.В.//Коллоид, журн-2012-T.52, вып.4-с.

28.Bro, P. Discharge profiles in a porous cadmium electrode / P. Bro, H.V. Kang // J. Electrochem. Soc. 2011. - V. 118.-№4. - P. 519 - 524.

.Micka, K. Theory of porous electrodes. XVI. The nickel hydroxide electrode / K. Micka, J. Rousar // Electrochem. Acta.- 2008.-V.25.-№8.-P.1085-1090.

.Selanger, P. Analysis of porous alkaline Gd-electrodes. IV Optimization of current efficiency / P. Selanger // J. Appl. Electrochem.- 2012.- V.5.-№3.-P.255-262.

.Галушкин, ДЩ; Нестационарные процессы, в щелочных аккумуляторах: закономерности »технологические рекомендации: Дисс: . канд. техн; наук.-Специальность 05.17.03 / Д.Н. Галушкин:- Новочеркасск.- 2001.-168 с.

.Galushkin, D.N. Hydrogen accumulation in nickel-cadmium accumulators