Зарядник Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов

Неделю назад я сделал «умный» зарядник. Теперь получаю логи разряда-заряда аккумуляторов. Обсчитываю. Рисую графики. Зарядник работает, положительный результат есть. И даже, казалось бы, совсем убитый старый аккумулятор, пролежавший без дела несколько лет, сумел вернуть с «того света».

Ni-MH аккумулятор типа АА 2500 мА*час NoMEM

Нулевой цикл разряд-заряд «убитого» аккумулятора был не полным, так как, собственно, разряжать было нечего. Напряжение на аккумуляторе было ниже где-то в пределах 0.2 В.

Поэтому я тупо не стал разряжать, а решил сразу «вваливать» в аккумулятор ток в 200 мА в течение 12 часов. Замеров никаких не производил и записей логов не вёл. На тот момент времени у меня не была ещё написана программа для компа по приёму данных. (Я её как раз и писал в это время.)

К окончанию предварительной зарядки комповая часть была уже написана. Поэтому следующий цикл разряд-заряд уже выполнялся с записью данных.

Что измерялось? Измерялось напряжение на двух резисторах. Схему я опубликую чуть позже. Первый резистор является токоограничивающим при зарядке. Второй резистор, собственно, — это есть нагрузка при разрядке.

Напряжение измерялось как с подключенными резисторами, так и с отключенными. Во втором случае это ничто иное как э.д.с. аккумулятора.

Алгоритм измерения напряжений при разрядке и при зарядке одинаковый. Процесс разрядки/зарядки продолжается 990 мс, затем измеряется напряжение на резисторах. После этого все резисторы отключаются на 10 мс. В конце 10-миллисекундной паузы снова измеряются напряжения на резисторах. Это будет напряжение э.д.с.

Вот график разряда-заряда первого цикла:

Ну что можно сказать? Разряжал я аккумулятор до напряжения э.д.с. 0.9 В. При этом напряжение аккумулятора под нагрузкой было ещё ниже. Длительность разрядки составила примерно 16000 секунд. Разрядный ток при этом был в районе 70-80 мА. Я назову  ёмкость чуть позже.

По достижению напряжения э.д.с. равного 0.9 В, зарядник переключается в режим зарядки. Это хорошо видно на графике.

Зелёный трек — это напряжение на аккумуляторе (во время зарядки), фиолетовый трек — э.д.с. аккумулятора. Красный трек — это напряжение на втором выводе токоограничивающего резистора, то есть зарядное напряжение. Оно чуть-чуть меньше 5 В, на величину падения напряжения на транзисторе, включающего зарядку.

Но я как-то не сразу сообразил, что оно мне тоже может понадобиться. Причём понадобиться не «примерно пять вольт», а более точно. А пока у меня на входе АЦП установлен такой делитель, что его (АЦП) просто шкалит от этого напряжения. Это уже потом я заменю делитель. А пока для процесса зарядки нужно ориентироваться на значение 4.83 В.

Процесс зарядки я решил ограничить значением э.д.с. равным 1.4 В. Позже я пересмотрю это значение.

Длительность зарядки составила примерно 12000 с. Зарядный ток примерно 200 мА.

Фиолетовый трек показывает как росло напряжение э.д.с. во время зарядки и как оно слегка просело, когда зарядка закончилась, но всё равно оставалось так же высоким (примерно 1.35 В).

Забавно отметить, что в процессе зарядки напряжение на аккумуляторе (не э.д.с., а именно напряжение !!!) сначала резко возросло до 2.1 В, а затем в течение часа скатилось до 1.7-1.8 В.

Этот выброс не возможно объяснить температурой аккумулятора. При токе 200 мА аккумулятор практически не греется, он едва ли чуть теплее окружающей его среды. Это, видимо, так проявляют себя какие-то его внутренние электро-химические процессы.

Второй цикл:

Здесь АЦП у меня уже работает как надо.

Что видно на графике? Ну, во первых, время разрядки заметно удлинилось — аккумулятор разряжался уже 24000 секунд. На треках напряжения и э.д.с. появился какой-то резкий излом в районе 17000-18000 с.

Во вторых длительность зарядки тоже увеличилась.

В третьих кратковременное повышение напряжения в начале процесса зарядки так же присутствует.

Что ещё? На этот раз окончание зарядки я определил напряжением э.д.с. равным 1.5 В. Наверно можно и больше, но на эту тему поэкспериментирую чуть погодя.

В какой-то момент пришла мысль, что было бы не плохо ещё мониторить внутреннее сопротивление у пациента.

Вот два графика внутреннего сопротивления — для процесса разрядки и для процесса зарядки, соответственно:

Конечно, 3 ома для внутреннего сопротивления аккумулятора типа АА это очень даже много. Но давайте не будем забывать, что аккумулятор «убитый».

Третий цикл порадовал еще больше:

Длительности зарядки и разрядки не просто увеличились, а существенно увеличились. Разрядка происходила примерно 56000 секунд, зарядка — 34000 с.

Кривая напряжений разрядки потеряла линейность и стала какой-то колеблющейся. Интересно, почему? Характерный «зубчик» в начале зарядки по прежнему присутствует.

Не смотря на то, что аккумулятор «ожил» и начал наращивать свою ёмкость, его внутренее сопротивление (при разрядке и при зарядке) практически не изменилось.

Теперь сухие цифры изменения емкости аккумулятора от цикла к циклу.

Цикл 1:
# Ёмкость при разрядке Qразр = 361.53 мА*час
# Ёмкость при зарядке  Qзар  = 605.35 мА*час

Цикл 2:
Ёмкость аккумулятора при разряде Qa = 590.52 мА*час
Ёмкость аккумулятора при зарядке Qa = 2226.13 мА*час

Цикл 3:
# Ёмкость аккумулятора при разрядке Qa = 1393.77 мА*час
# Ёмкость аккумулятора при зарядке   Qa = 1876.72 мА*час

Четвёртый и пятый цикл я уже провёл, но ещё не успел обсчитать. Субъективно характеристики аккумулятора стали ещё немного лучше.

Штучка (в смысле — зарядник), получилась прелюбопытнейшая! У меня полно материала, которым мне совсем не жалко поделиться. Там и схема, там и программное обеспечение, и методики…

На этом, к сожалению, пока всё!

Хотя нет!

Для затравки опубликую скриншоты комповой проги. Вместо аккумулятора я воткнул в зарядник обычную севшую батарейку — с ней процессы заряда и разряда протекают значительно быстрее.

Вообще сейчас зарядник имеет на два посадочных места (слота) для двух независимых аккумуляторов. Но ничто не мешает изменить схему и программное обеспечение для четырёх.

Прога ещё не дописана. Фотки кишков ещё надо сделать… Работы ещё много. 🙂

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s