Der Grund für diesen Artikel war das Erscheinen von zwei Batterien für den Bosch NiMH 14.4V, 2.6Ah Schraubendreher. Diese Batterien wurden durch neue ersetzt, da sie sich nach zwei oder drei Jahren Inaktivität weigerten, zu arbeiten. Die Lagerung der Batterien erfolgte in einem Fall unter Raumbedingungen mit voller Ladung im "nativen" Speicher nach seltenem Gebrauch. Beim nächsten Entfernen aus dem Koffer für dringende Arbeiten gab die Batterie des Schraubendrehers in 5-7 Minuten ihre ganze Kraft. Nach der gleichen Ladezeit meldete das Ladegerät, dass die Ladung voll war. Und so im Kreis für die gesamte Arbeitszeit. Die zweite Pufferbatterie verhielt sich ähnlich. Nach einem natürlichen Ersatz kamen sie zu mir.
Eine Nickel-Metallhydrid-Schraubendreherbatterie mit einer Betriebsspannung von 14,4 Volt besteht aus 12 getrennten Elementen mit einer typischen Spannung von 1,2 Volt, die in Reihe geschaltet sind. Unterschiedliche Elemente in der Produktion erhalten jedoch eine Reihe von Eigenschaften. Einige haben mehr Kapazität, während andere weniger haben. Durch ständiges Laden in einem Bündel werden Elemente mit geringerer Kapazität ständig aufgeladen. Aus diesem Grund werden sie schnell abgebaut. Batterien mit geringerer Kapazität verschlechtern sich auch während der Entladung. Sie werden früher als andere Elemente entladen, und eine weitere Entladung führt zu ihrer tiefen Entladung. Aus diesem Grund fallen im Falle einer Fehlfunktion des NiMH-Akkus für den Schraubendreher normalerweise eine oder mehrere Batteriezellen aus, andere folgen. Daher besteht die Hauptaufgabe bei der Reparatur der Batterie eines Schraubendrehers darin, fehlerhafte Elemente zu identifizieren. In Zukunft ist es möglich, die Batterie eines Schraubendrehers mit einem einfachen Satz wartungsfähiger Elemente aus der Haupt- und der Ersatzbatterie wiederherzustellen oder einige Elemente wiederherzustellen, um die Batterie zu vervollständigen.
Im Internet werden häufig kontroverse Meinungen darüber geäußert, wie solche Batterien wiederhergestellt werden können. Viele halten dies aufgrund der kurzen Lebensdauer nach der Restaurierung für einfach nicht vielversprechend oder ineffektiv. Da die oben genannten Batterien jedoch nur eine geringe Anzahl von Lade- und Entladezyklen aufwiesen und tatsächlich nur kurze Zeit unter Last betrieben wurden, beschloss ich, die Möglichkeit ihrer Element-für-Element-Analyse und, wenn möglich, Wiederherstellung zu testen. Möglicherweise können Sie eine Ersatzbatterie für einen Schraubendreher sammeln oder die "überlebenden" Elemente in anderen verwenden hausgemachtErfordernis der Entladung eines hohen Entladestroms in kurzer Zeit.
So identifizieren Sie unzuverlässige Batteriezellen:
1. Bauen Sie das Batteriegehäuse eines Schraubendrehers (4 Schrauben) auseinander und entfernen Sie einen Block in Reihe geschalteter Dosen (12 Stück) NiMH-Batteriezellen.
2. Nachdem er die obere und untere Isolierdichtung entfernt hatte, ließ er die Platten frei, die die Pole der Elemente für den Kontakt verbanden.
3. Bei der Inspektion der Batteriezellen wurden keine äußeren Mängel (Dellen, Schwellungen, Flecken, Korrosion) festgestellt, die den Betrieb der Batterie beeinträchtigen könnten.
4. Für den ordnungsgemäßen Betrieb von NiMH-Batterien wird empfohlen, die Betriebsspannung an den Zellen zwischen 1,2 und 1,4 Volt zu halten. Eine Reduzierung auf 0,9 bis 1,0 Volt ist zulässig. Er maß die Spannung an jedem Element der Batterie mit einem Multimeter. Die über alle Batteriezellen verteilte Spannung lag innerhalb von 1,01 ... 1,24 Volt (d. H. Innerhalb des normalen Bereichs für eine entladene Batterie), aber die Batterie im Schraubendreher funktioniert praktisch nicht.
5. Wiederholen Sie die Absätze 1 - 4 an der zweiten Batterie für den Schraubendreher. Das Ergebnis ist ähnlich.
6. Um das Problem zu identifizieren, führte ich Vergleichsmessungen des von jedem Element angegebenen Stroms am Innenwiderstand des Multimeter-Shunts durch. Kurzzeitmessungen zeigten, dass 4 von 24 Elementen einen Strom von mehr als 1 Ampere ergeben können, der Rest weniger als 0,2 Ampere. Mit anderen Worten, nur 4 aller Elemente hatten eine gewisse Kapazität und unterstützten für kurze Zeit die Arbeit eines Schraubenziehers.
7. Um zu versuchen, Zellen mit geringer Kapazität wiederherzustellen und Arbeiter aufzuladen, habe ich die NiMH-Akkus zerlegt. Dazu schneide ich die Jumper, die die Elemente mit einer gewöhnlichen Schere verbinden. Wenn möglich, wird das Verbinden der Elemente durch Löten von Überbrückungsresten in Zukunft kein Problem sein.
8. Vier ausgewählte Elemente mit einer bestimmten Kapazität sind markiert und bereit zum Experimentieren.
9. Um einzelne Elemente wiederherzustellen oder abzulehnen, muss das Element mit einem Strom von 0,5 ... 1,0 ° C (Schnellladung) auf die Nennkapazität aufgeladen werden, wobei die Ladung entsprechend der geschätzten Zeit begrenzt wird. Um die Zeit zu berechnen, müssen Sie jedoch die Kapazität und die anfängliche Ladung der Batteriezelle kennen. Um die unbekannte Anfangsladung in den Berechnungen auszuschließen, muss daher zuerst die wiederhergestellte Batterie entladen werden.
Das Überprüfen der Kapazität eines geladenen Elements kann auch durch seine Entladung überprüft werden, wobei der Strom und die Entladezeit gesteuert werden.
In Verbindung mit dem Obigen besteht der erste Schritt zum Bestimmen der Eigenschaften der Batterie darin, die Zelle bei konstanter Last mit einer Kontrolle über die minimale Restspannung von 0,9 ... 1,0 Volt zu entladen, um eine Tiefenentladung auszuschließen. Mit dem Strom ist alles einfach - je kleiner der Entladestrom, desto vollständiger die Entladung und desto effizienter der Prozess, aber die Ladezeit erhöht sich. Nickel-Metallhydrid-Batterien können viel Strom abgeben, es wird jedoch nicht empfohlen, während der Entladung Werte über 0,5 ° C einzustellen. Dies führt zu einer Verringerung der Anzahl der Lade- / Entladezyklen und einer Verringerung der Lebensdauer. Als Ergebnis nehmen wir einen Entladestrom von 100 mA.
10. Um die Batteriezellen zu entladen, bauen wir eine einfache Schaltung zusammen, mit der Sie den Entladevorgang durch das Leuchten der LED steuern können.
Um die Zündung der LED zu gewährleisten, installieren wir zwei in Reihe geschaltete Elemente gleichzeitig. Jeder von ihnen wird in seine eigene Widerstandskette (die den Entladestrom bestimmt) und Dioden (die die minimale Spannung an der Batteriezelle innerhalb von 0,9 ... 1,0 Volt bestimmen) entladen. Diese minimale Spannung am Element wird automatisch erhalten. Das Ende des Entladezyklus, wenn die LED ausgeschaltet ist.
11. Wir wählen die Teile gemäß dem Schema aus und montieren sie auf einem Stück Leiterplatte, das aus einer Universalplatine geschnitten wurde.
12. Wir verbinden zwei Elemente in Reihe entsprechend der Polarität, wobei wir nicht vergessen, den Mittelpunkt (weißes Kabel) zu verbinden und das Leuchten der LED zu beobachten. Durch die Dauer der Entladung ist es möglich, über die Kapazität der Batteriezelle zu navigieren.
13. Die Kapazität der Zelle kann durch Entladen eines vollständig geladenen Akkus gemessen werden. Dazu müssen Sie die Entladungszeit erfassen und mit dem Entladestrom multiplizieren. Dies ist die Kapazität, die mit dem Nennwert verglichen werden muss. Einige Geräte, wie z. B. der iMAX-B6, nehmen automatisch Messungen vor. Wir werden wirtschaftlicher handeln. Da wir zur Beurteilung der Möglichkeit der Verwendung der Batterieelemente nur ungefähre Werte der Kapazität benötigen, werden wir periodische Messungen an zwei Elementen mit extremen Eigenschaften durchführen.
14. Wenn Sie den Strom während des Steuerungsprozesses einer Entladung an einem bestimmten Gerät, einer zuvor entladenen und vollständig geladenen Batteriezelle (Absätze 9 ... 12), regelmäßig messen, können Sie den Unterschied zwischen den Zellen erkennen, der sich in der Grafik widerspiegelt
Grafik 1 (rote Linie) zeigt den Entladungsprozess von Elementen, die durch Messungen ausgewählt wurden (Punkt 8), die anfänglich eine gewisse Kapazität haben. Nach Messungen und Berechnungen beträgt die Kapazität dieser Batteriezelle etwa 95 Stunden, was 44% der Nennkapazität entspricht. Aufgrund der Instabilität des Entladestroms wurde die Berechnung durchgeführt, indem die Komponentenkapazitäten über kurze Zeiträume der Entladezeit (10-15 min) nacheinander summiert wurden. Der Entladestrom wurde als Durchschnitt zwischen dem Beginn und dem Ende jeder der Perioden genommen.
Grafik 2 (grüne Linie) zeigt den Prozess des Entladens eines Elements mit einer minimalen Anfangskapazität. Messungen und Berechnungen werden ähnlich durchgeführt. Die Kapazität dieses Elements beträgt ca. 50 Stunden (23%). Die Art des Abfalls des Entladestroms unterscheidet sich stark von der vorherigen und zeigt eine geringe Kapazität des Elements an.
Die Grafiken zeigen, dass die potentielle Kapazität der Batteriezelle zum Zwecke der Zurückweisung während der ersten 20 bis 30 Minuten der Steuerentladung durch die Größe des Entladungsstromabfalls bestimmt werden kann. Und trotz eines vollständigen Entladezyklus und der geschätzten Ladung einer alten Batteriezelle ohne zusätzliche Wiederherstellungsmaßnahmen wird ihre Kapazität praktisch nicht wiederhergestellt.
Der Grund für einen signifikanten Abfall der Kapazität von Nickelmetallhydridelementen kann der Memory-Effekt sein. Es manifestiert sich in Zyklen unvollständiger Entladung und anschließender Aufladung. Infolge eines solchen Betriebs „merkt“ sich die Batterie die untere Untergrenze der Entladung, wodurch die Kapazität verringert wird. Ein Teil der aktiven Masse der Batterie fällt aus dem Prozess heraus.
Um diesen Effekt zu beseitigen, wird empfohlen, die Batterien regelmäßig wiederherzustellen oder zu trainieren. Dazu wird gemäß obigem Diagramm die Entladung durchgeführt und anschließend der gesamte Ladevorgang durchgeführt. Es wird empfohlen, mehrere solcher Zyklen durchzuführen.
Eine andere Möglichkeit, NiMH-Batterien wiederherzustellen, besteht darin, sie in kurzen Impulsen mit Strom zu versorgen. Der Strom sollte zehnmal höher sein als der Wert der Kapazität des Elements. Gleichzeitig werden Dendriten zerstört und die Batterie „aktualisiert“. Ferner wird sein Training in Form mehrerer Lade- / Entladezyklen durchgeführt.