O motivo deste artigo foi o aparecimento de duas baterias para a chave de fenda Bosch NiMH 14,4V, 2,6Ah. Essas baterias foram substituídas por novas devido à sua recusa em trabalhar após dois ou três anos de inatividade. O armazenamento das baterias ocorreu em um estojo, em condições ambiente, com uma carga completa na memória "nativa", após uso raro. Na remoção seguinte do estojo para trabalhos urgentes, a bateria da chave de fenda deu toda a sua força em 5-7 minutos. Após o mesmo período de carga, o carregador informou que a carga estava cheia. E assim, em círculo, durante todo o tempo do trabalho. A segunda bateria de backup se comportou de maneira semelhante. Após uma substituição natural, eles vieram até mim.
Uma bateria de chave de fenda de hidreto de metal níquel com uma tensão de operação de 14,4 volts é montada a partir de 12 elementos separados, com uma tensão típica de 1,2 volts conectada em série. Mas diferentes elementos na produção recebem uma certa gama de características. Alguns têm mais capacidade, enquanto outros têm menos. Como resultado do carregamento constante em um pacote, os elementos com menor capacidade são constantemente recarregados. Por esse motivo, eles estão se degradando rapidamente. Baterias com capacidade menor também se degradam durante a descarga. Eles são descarregados mais cedo que outros elementos, e descargas adicionais levam a descargas profundas. Por esse motivo, no caso de um mau funcionamento da bateria de NiMH para a chave de fenda, uma ou mais células da bateria geralmente falham e outras se seguem. Portanto, a principal tarefa ao reparar a bateria de uma chave de fenda é identificar elementos com falha. E, no futuro, a restauração da bateria de uma chave de fenda pode ser realizada por um conjunto simples de elementos que podem ser reparados pelas baterias principal e sobressalente ou tentando restaurar alguns elementos para completar a bateria.
As opiniões são frequentemente expressas na Internet, muitas vezes controversas, sobre como restaurar essas baterias. Muitos consideram isso simplesmente pouco promissor ou ineficaz devido à curta vida após a restauração. Mas como as baterias acima tinham um pequeno número de ciclos de descarga e carga, elas realmente funcionavam sob carga apenas por um curto período de tempo, decidi tentar a possibilidade de sua análise elemento a elemento e, se possível, recuperação. Você pode coletar uma bateria sobressalente para uma chave de fenda ou usar os elementos "sobreviventes" em outras caseiroexigindo a descarga de alta corrente de descarga em pouco tempo.
Para identificar células de bateria não confiáveis:
1. Desmontou a caixa da bateria de uma chave de fenda (4 parafusos) e removeu dela um bloco de latas conectadas em série (12 peças) de células da bateria NiMH.
2. Depois de remover as juntas isolantes superior e inferior, ele soltou as placas que ligavam os pólos dos elementos para contato.
3. A inspeção das células da bateria não revelou defeitos externos (amassados, inchaços, manchas, corrosão) que poderiam afetar o funcionamento da bateria.
4. Para o funcionamento correto das baterias NiMH, é recomendável manter a tensão operacional nas células entre 1,2 e 1,4 volts, uma redução para 0,9 -1,0 volts é permitida. Ele mediu a tensão em cada elemento da bateria com um multímetro. A tensão espalhada por todos os elementos da bateria estava entre 1,01 e 1,24 volts (ou seja, dentro da faixa normal de uma bateria descarregada), mas a bateria na chave de fenda praticamente não funciona.
5. Repita parágrafos 1 - 4 na segunda bateria da chave de fenda. O resultado é semelhante.
6. Para identificar o problema, realizei medições comparativas da corrente fornecida por cada elemento na resistência interna do desvio do multímetro. Medições de curto prazo mostraram que 4 de 24 elementos podem fornecer uma corrente de mais de 1 ampere e o restante - menos de 0,2 amperes. Em outras palavras, apenas 4 de todos os elementos tinham alguma capacidade e, por um curto período, apoiaram o trabalho de uma chave de fenda.
7. Para trabalhar na tentativa de restaurar células de baixa capacidade e carregar trabalhadores, desmontei as baterias de NiMH. Para fazer isso, cortei os jumpers que conectam os elementos com uma tesoura comum. Se possível no futuro, conectar os elementos por resíduos de jumper de solda não será um problema.
8. Quatro elementos selecionados com uma certa capacidade estão marcados e prontos para experimentação.
9. Para restaurar ou rejeitar elementos individuais, é necessário carregar o elemento com uma corrente de 0,5 ... 1,0C (carga rápida) até a capacidade nominal, limitando a carga de acordo com o tempo estimado. Mas para calcular o tempo, você precisa conhecer a capacidade e a carga inicial da célula da bateria. Portanto, para excluir a carga inicial desconhecida nos cálculos, é necessário descarregar primeiro a bateria restaurada.
A verificação da capacidade de um elemento carregado também pode ser verificada por sua descarga, controlando a corrente e o tempo de descarga.
Em conexão com o exposto acima, o primeiro passo para determinar as características da bateria será descarregar a célula a uma carga constante, com um controle sobre a tensão residual mínima de 0,9 ... 1,0 volts, para excluir uma descarga profunda. Tudo é simples com a corrente - quanto menor a corrente de descarga, mais completa a descarga e mais eficiente o processo, mas o tempo de carregamento aumentará. As baterias de hidreto de níquel-metal podem fornecer muita corrente, mas não é recomendável definir valores acima de 0,5 ° C durante a descarga. Isso leva a uma redução no número de ciclos de carga-descarga e uma diminuição na vida útil. Como resultado, tomamos uma corrente de descarga de 100 mA.
10. Para descarregar as células da bateria, montamos um circuito simples que permite controlar o processo de descarga pelo brilho do LED.
Para garantir a ignição do LED, instalamos dois elementos conectados em série ao mesmo tempo. Cada um deles é descarregado em sua própria cadeia de resistência (que determina a corrente de descarga) e diodos (que determinam a tensão mínima na célula da bateria dentro de 0,9 ... 1,0 volts). Essa tensão mínima no elemento é obtida automaticamente. O fim do ciclo de descarga quando o LED está desligado.
11. Selecionamos as peças de acordo com o esquema e as montamos em um pedaço de PCB cortado a partir de uma placa de circuito universal.
12. Conectamos dois elementos em série, de acordo com a polaridade, não esquecendo de conectar o ponto médio (fio branco) e observamos o brilho do LED. Pela duração da descarga, é possível navegar sobre a capacidade da célula da bateria.
13. A capacidade da célula pode ser medida descarregando uma bateria totalmente carregada. Para isso, é necessário detectar o tempo de descarga e multiplicá-lo pela corrente de descarga. Essa será a capacidade que precisa ser comparada com a nominal. Alguns dispositivos, como o iMAX-B6, fazem medições automaticamente. Agiremos de uma maneira mais econômica. Como para avaliar a possibilidade de usar os elementos da bateria, precisamos apenas de valores aproximados da capacitância, realizaremos medições periódicas em dois elementos com características extremas.
14. Ao medir periodicamente a corrente no processo de controle de uma descarga em um determinado dispositivo, uma célula de bateria pré-descarregada e totalmente carregada (parágrafos 9 ... 12), é possível ver a diferença entre as células, refletida no gráfico
O gráfico 1 (linha vermelha) reflete o processo de descarga dos elementos selecionados pelas medições (item 8), que inicialmente possuem alguma capacidade. De acordo com medições e cálculos, a capacidade desta célula da bateria é de cerca de 95 horas, o que corresponde a 44% da capacidade nominal. Devido à instabilidade da corrente de descarga, o cálculo foi realizado somando as capacitâncias do componente em curtos períodos de tempo de descarga (10 a 15 minutos), um após o outro. A corrente de descarga foi tomada como a média, entre o início e o final de cada um dos períodos.
O gráfico 2 (linha verde) mostra o processo de descarga de um elemento com uma capacidade inicial mínima. As medições e cálculos são realizados da mesma forma. A capacidade deste elemento é de cerca de 50 horas (23%). A natureza da queda na corrente de descarga difere bastante da anterior e indica uma pequena capacidade do elemento.
Os gráficos mostram que a capacidade potencial da célula da bateria, para fins de rejeição, pode ser determinada durante os primeiros 20 a 30 minutos da descarga de controle pela magnitude da queda da corrente de descarga. Além disso, apesar de um ciclo completo de descarga e da carga estimada de uma célula de bateria antiga, sem medidas adicionais de recuperação, sua capacidade praticamente não é restaurada.
A razão para uma queda significativa na capacidade dos elementos de hidreto de metal níquel pode ser o efeito de memória. Manifesta-se em ciclos de descarga incompleta e subsequente carga. Como resultado dessa operação, a bateria "lembra" o limite inferior cada vez menor da descarga, o que diminui a capacidade. Parte da massa ativa da bateria cai fora do processo.
Para eliminar esse efeito, é recomendável restaurar ou treinar regularmente as baterias. Para fazer isso, de acordo com o diagrama acima, a descarga é realizada e, em seguida, o processo completo de carregamento. É recomendável fazer vários desses ciclos.
Outra maneira de restaurar as baterias NiMH é passar a corrente através delas em pulsos curtos. A corrente deve ser dez vezes maior que o valor da capacitância do elemento. Ao mesmo tempo, os dendritos são destruídos e a bateria é "atualizada". Além disso, seu treinamento é realizado na forma de vários ciclos de carga-descarga.