Entrada de voltaje para cargar baterías NiMH

Tengo 12 baterías AAA NiMH (1000mAH y 1.2V por batería) y quiero saber cuál es el voltaje óptimo para cargarlas. Estoy usando un cargador de corriente constante simple (LM317 y 68 Ohm Resistor (R en el diagrama del circuito). Pero no estoy seguro de cuál debe ser el voltaje de entrada. Mi circuito no tiene diodo.

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 inconstantes para cargar, exhiben cambios dependientes de la temperatura en las curvas de carga y descarga. Tampoco tienen un voltaje de flotación , por lo que la carga de voltaje constante no funciona, como probablemente haya descubierto. Energizer tiene algunas recomendaciones con respecto a los tiempos de carga:

Por lo general, se prefiere un cargador inteligente de velocidad moderada (2 a 3 horas) para las baterías de NiMH. Las baterías están protegidas contra sobrecargas por los circuitos del cargador inteligente. La carga extremadamente rápida (menos de 1 hora) puede afectar la vida útil del ciclo de la batería y debe limitarse según sea necesario. Los cargadores basados ​​en temporizadores lentos durante la noche también son aceptables y pueden ser una alternativa económica a los cargadores inteligentes. Un cargador que aplica una tasa de 0.1 C durante 12 a 14 horas es muy adecuado para baterías de NiMH. Finalmente, se recomienda una tasa de carga de mantenimiento (o lenta) de menos de 0.025 C (C / 40). Se prefiere el uso de cargas de goteo muy pequeñas para reducir los efectos negativos de la sobrecarga.

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

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

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

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

La tasa 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 :

• Carga de ΔV : cargue a la corriente constante recomendada hasta que la celda alcance un voltaje máximo y disminuya (por ejemplo, -15mV).
  
  Esta técnica es lo suficientemente precisa como para cargar con seguridad de C / 2 a C / 3 (283 mA a 425 mA).

• Carga dT / dt : controle la temperatura de la celda para limitar la temperatura máxima y busque la velocidad de calentamiento característica.
  
  Esta técnica se puede usar junto con la terminación de carga ΔV para monitorear y terminar el proceso con mayor precisión, permitiendo el uso de corrientes más altas (C / 1 a C / 2, o 425mA a 850mA).

• Inicio 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 eso!? El voltaje de entrada a su circuito de corriente constante LM317 debe ser suficiente para soportar la caída de voltaje a través del regulador y la resistencia (1.47Ω), impulsar la corriente requerida y exceder el voltaje máximo de la celda. Para suministrar C / 1 o 850 mA a una batería AAA NiMH, cuya resistencia interna es como máximo de 120 mΩ, 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 otras pérdidas del circuito (como ese 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 una carga desigual.

¿Las baterías están dispuestas en series como lo muestran sus dibujos? 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 de LM317 es 1.25V a través de la resistencia de 68 ohmios para una corriente de carga de (1.25 / 68) corriente de carga de 18mA . El voltaje de caída en el LM317 es para esa tasa nunca más de 2V (página 6 de la hoja de datos tyblu vinculada a, estimación muy conservadora). Así que el voltaje de entrada mínimo debe ser (conservadoramente) 2V + 1.25V + 16.8v = 20.05V

¿Cómo elegiste el valor de la resistencia? Una velocidad de carga segura (si lo está mirando para apagarlo) 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 h

Las especificaciones para la corriente del cargador para estos tres tipos de baterías es de 200 ma, con 2 baterías en serie a un voltaje de 2.8v. El voltaje medido real de las baterías de la serie 2 durante la carga es de 2.885 voltios, con una corriente de 240ma. Si tomó 10 baterías a 1.2v en serie, voltaje de batería total de 12v, con un voltaje de carga lenta de 13.8v, eso es 15% por encima del voltaje de la batería. Con eso en mente, entonces la especificación de corriente de carga de 200ma, a un voltaje nominal por batería de 1.2v * 1.15 (voltaje 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 a través del banco de baterías en serie de 12 baterías. Por experiencia y consulta con un ingeniero de baterías Panasonic, Siempre he usado el voltaje de la batería más un voltaje de carga del 15% para las baterías de carga lenta. En un sistema de control industrial de 24vdc, haría funcionar la fuente de alimentación a 27.6v (24v * 1.15) con 2 baterías AGM de 12v 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 red eléctrica, y la mayoría de los instrumentos, PlCs y sensores funcionarán bien hasta ~ 30vdc, por lo que nunca encontré que esto sea 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. y los sensores funcionarán bien hasta ~ 30vdc, por lo que nunca encontré que esto sea 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. y los sensores funcionarán bien hasta ~ 30vdc, por lo que nunca encontré que esto sea 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.

Es relativamente simple. Su batería tiene una potencia máxima. bw.

Su fuente o cargador necesita producir al menos el doble de esa potencia.

2bw.

El circuito cargará su paquete a una tasa de eficiencia x en el tiempo t, donde t es el tiempo que lleva cargar completamente el paquete @ x.

Ahora, el resto es vago, han pasado algunos años desde que lo cubrieron en la escuela, pero puede buscar en un libro de texto para saber cómo configurarlo adecuadamente para su tasa de corriente.

Bw = 2Bw veces (eficiencia). Por lo general, alrededor del 67% con un regulador de voltaje lineal. O x / t por 100%. Algo como eso. Su circuito es estándar y no será muy eficiente, ya que no coincide con la impedancia de la batería, que cambia todo el tiempo, además de los cargadores de corriente constante en las baterías modernas de alta capacidad, debe agregar un ocsolador (sp?) A una frecuencia de baja frecuencia para produce un pulso inclinado de alto voltaje para la adsorción de carga y el enfriamiento químico junto con la corriente constante.

Por ejemplo. Se carga a una corriente constante de C / 10. Cada medio segundo, se impulsa un impulso positivo de cien voltios que lleva doscientas millas al electrodo positivo mediante un circuito separado. Ahora no perturbe la tasa constante de C / 10 mientras lo hace.

Usar el ejemplo ayuda a alinear las dendritas en las células y produce una carga más completa mucho más rápida que dura más tiempo.

Mucha suerte.

Juan.