הסיבה למאמר זה הייתה הופעתן של שתי סוללות למברג Bosch NiMH 14.4V, 2.6Ah. סוללות אלה הוחלפו בסוללות חדשות בגלל סירובן לעבוד לאחר שנתיים-שלוש של חוסר פעילות. אחסון סוללות התרחש במקרה, בתנאי החדר, עם טעינה מלאה בזיכרון "הילידי", לאחר שימוש נדיר. בהסרה הבאה מהמקרה לעבודה דחופה, הסוללה של המברג נתנה את כל כוחה תוך 5-7 דקות. לאחר אותה זמן טעינה, המטען דיווח כי המטען מלא. וכך במעגל, לכל אורך העבודה. סוללת הגיבוי השנייה התנהגה בצורה דומה. אחרי החלפה טבעית הם הגיעו אליי.
סוללת מברג ניקל-מתכת הידרידית עם מתח פעולה של 14.4 וולט מורכבת מ- 12 אלמנטים נפרדים עם מתח אופייני של 1.2 וולט המחובר בסדרה. אך אלמנטים שונים בהפקה זוכים למגוון מאפיינים מסוים. לחלקם יש יותר קיבולת, ואילו לאחרים פחות. כתוצאה מטעינה מתמדת בצרור, אלמנטים בעלי קיבולת נמוכה נטענים ללא הרף. בגלל זה הם משפילים במהירות. סוללות בעלות קיבולת קטנה יותר גם יפרו במהלך הפריקה. הם משוחררים מוקדם יותר מאלמנטים אחרים, ופריקה נוספת מביאה לפריקתם העמוקה. מסיבה זו, במקרה של תקלה בסוללת NiMH עבור המברג, תאי סוללה אחד או יותר בדרך כלל ייכשלו, ואחרים יבואו אחריהם. לכן המשימה העיקרית בעת תיקון הסוללה של מברג היא זיהוי אלמנטים כושלים. ובעתיד ניתן לבצע שיקום מצבר של מברג על ידי קבוצה פשוטה של אלמנטים הניתנים לשירות מהסוללות הראשיות והחילופיות או על ידי ניסיון לשחזר כמה אלמנטים להשלמת הסוללה.
דעות מבוטאות לרוב באינטרנט, לעיתים קרובות במחלוקת, לגבי אופן השבת סוללות כאלה. רבים רואים בכך פשוט בלתי מתפשר או לא יעיל בגלל החיים הקצרים שלאחר השיקום. אך מכיוון שלסוללות לעיל היו מספר קטן של מחזורי פריקת טעינה, הם למעשה פעלו תחת עומס רק לזמן קצר, החלטתי לנסות את האפשרות לניתוח רכיב אחר אלמנטים שלהם, ואם אפשר, לשחזר אותם. יתכן שתוכל לאסוף סוללה רזרבית למברג או להשתמש באלמנטים "ששרדו" באחרים תוצרת ביתהדורש פריקה של זרם פריקה גבוה תוך זמן קצר.
כדי לזהות תאי סוללה שאינם אמינים:
1. פירק את מארז הסוללה של מברג (4 ברגים) והסר ממנו בלוק של פחיות מחוברות סדרה (12 חלקים) של תאי סוללה NiMH.
2. לאחר הסרת אטמי הבידוד העליונים והתחתונים, הוא שיחרר את הלוחות המחברים בין מוטות האלמנטים למגע.
3. בדיקת תאי הסוללה לא חשפה פגמים חיצוניים (שקעים, נפיחות, כתמים, קורוזיה) העלולים להשפיע על פעולת הסוללה.
4. להפעלה תקינה של סוללות NiMH, מומלץ לשמור על מתח ההפעלה על התאים בטווח 1.2–1.4 וולט, מותר להפחית ל -0.9 -1.0 וולט. הוא מדד את המתח על כל אלמנט הסוללה במולטימטר. המתח המתפרש על פני כל רכיבי הסוללה היה בתוך 1.01 ... 1.24 וולט (כלומר, בטווח הרגיל של סוללה פרוקה), אך הסוללה במברג כמעט לא עובדת.
5. חזור על פסקאות 1 - 4 על הסוללה השנייה למברג. התוצאה דומה.
6. כדי לזהות את הבעיה, ערכתי מדידות השוואתיות של הזרם שנתן כל אחד מהאלמנטים על ההתנגדות הפנימית של שונית המולטימטר. מדידות לטווח הקצר הראו כי 4 מתוך 24 אלמנטים יכולים לתת זרם של יותר מ אמפר אחד, והשאר - פחות מ 0.2 אמפר. במילים אחרות, רק ל -4 מכל האלמנטים הייתה יכולת מסוימת ובמשך זמן קצר תמכו בעבודה של מברג.
7. בעבודה על ניסיון לשחזר תאים בעלי קיבולת נמוכה וטעינת עובדים, פירקתי את חבילות הסוללה של NiMH. לשם כך חתכתי את המגשרים המחברים בין האלמנטים עם מספריים רגילים. אם הדבר אפשרי בעתיד, חיבור האלמנטים על ידי הלחמת שאריות מגשר לא תהיה בעיה.
8. ארבעה אלמנטים נבחרים בעלי יכולת מסוימת מסומנים ומוכנים לניסוי.
9. כדי לשחזר או לדחות אלמנטים בודדים, יש צורך לטעון את האלמנט בזרם של 0.5 ... 1.0C (טעינה מהירה) לקיבולת הנומינלית, תוך הגבלת המטען בהתאם לזמן המשוער. אך כדי לחשב את השעה, עליכם לדעת את הקיבולת והטעינה הראשונית של תא הסוללה. לכן, כדי להחריג את הטעינה הראשונית הלא ידועה בחישובים, יש צורך לפרוק תחילה את הסוללה המשוחזרת.
ניתן לבדוק את יכולת האלמנט הטעון גם על ידי פריקתו, על ידי בקרת זמן הזרם והפריקה.
בקשר עם האמור לעיל, השלב הראשון לקביעת מאפייני המצבר יהיה לפרוק את התא בעומס קבוע, עם בקרה על המתח השאורי המינימלי של 0.9 ... 1.0 וולט, כדי לשלול פריקה עמוקה. הכל פשוט עם הזרם - ככל שזרם הפריקה קטן יותר, כך הפריקה תהיה שלמה יותר ותהליך יעיל יותר, אך זמן הטעינה יגדל. סוללות ניקל-מתכת הידרידית יכולות לספק זרם רב, אך לא מומלץ לקבוע ערכים הגבוהים מ- 0.5C במהלך הפריקה. זה מוביל לירידה במספר מחזורי פריקת המטען ולירידה בחיי השירות. כתוצאה מכך אנו לוקחים זרם פריקה של 100 mA.
10. כדי לפרוק את תאי הסוללה, אנו מרכיבים מעגל פשוט המאפשר לכם לשלוט על תהליך הפריקה על ידי זוהר הנורית.
כדי להבטיח הצתה של הלד, אנו מתקינים שני אלמנטים המחוברים בסדרה בו זמנית. כל אחד מהם משוחרר לשרשרת ההתנגדות שלו (שקובעת את זרם הפריקה) ודיודות (שקובעות את המתח המינימלי בתא הסוללה בטווח של 0.9 ... 1.0 וולט). מתח מינימלי זה על האלמנט מתקבל באופן אוטומטי. סוף מחזור הפריקה כאשר כיבוי נורית ה- LED.
11. אנו בוחרים את החלקים בהתאם לתכנית ומרכיבים אותם על פיסת PCB שנחתכת מלוח מעגל אוניברסלי.
12. אנו מחברים שני אלמנטים בסדרה, בהתאם לקוטביות, לא שוכחים לחבר את נקודת האמצע (חוט לבן) ולצפות בזוהר הנורית. משך הפריקה ניתן לנווט על קיבולת תא הסוללה.
13. ניתן למדוד את קיבולת התא על ידי פריקה של סוללה טעונה במלואה. לשם כך עליכם לגלות את זמן הפריקה ולהכפיל אותו בזרם הפריקה. זו תהיה הקיבולת שיש להשוות לזו הנקובה. מכשירים מסוימים, כגון iMAX-B6, מבצעים מדידות אוטומטית. אנו נפעל בצורה חסכונית יותר. מאחר וכדי להעריך את האפשרות להשתמש בגופי הסוללה, אנו זקוקים לערכים מקורבים בלבד של הקיבול, נערוך מדידות תקופתיות על שני אלמנטים בעלי מאפיינים קיצוניים.
14. כאשר מודדים מעת לעת את הזרם בתהליך הבקרה של פריקה במכשיר נתון, תא סוללה פרוק וטעון במלואו (פסקאות 9 ... 12), ניתן לראות את ההבדל בין התאים, אשר בא לידי ביטוי בתרשים.
תרשים 1 (קו אדום) משקף את תהליך הפריקה של אלמנטים שנבחרו על ידי מדידות (פריט 8), אשר בתחילה קיבולת מסוימת. על פי המדידות והחישובים, קיבולת תא הסוללה הזה היא כ 95 שעות, שהם 44% מהקיבולת הנומינלית. בשל חוסר היציבות של זרם הפריקה, החישוב בוצע על ידי סיכום קיבולי הרכיב לאורך פרקי זמן קצרים של זמן פריקה (10-15 דקות) בזה אחר זה. זרם הפריקה נלקח כממוצע, בין תחילת לסוף כל אחת מהתקופות.
תרשים 2 (קו ירוק) מציג את תהליך פריקת האלמנט בעל קיבולת ראשונית מינימלית. המדידות והחישובים מבוצעים באופן דומה. הקיבולת של אלמנט זה היא כ 50 שעות (23%). אופי הירידה בזרם הפריקה שונה בחדות מהקודם ומעיד על קיבולת קטנה של האלמנט.
הגרפים מראים כי ניתן לקבוע את הקיבולת הפוטנציאלית של תא הסוללה לצורך הדחייה במהלך 20-30 הדקות הראשונות לפריקת הבקרה בעוצמת ירידת זרם הפריקה. וגם, למרות מחזור פריקה אחד מלא והטעינה המשוערת של תא סוללה ישן, ללא אמצעי התאוששות נוספים, יכולתו כמעט ולא משוחזרת.
הסיבה לירידה משמעותית בקיבולת אלמנטים מהידריד מתכתי ניקל עשויה להיות אפקט הזיכרון. זה בא לידי ביטוי במחזורי פריקה לא שלמה וטעינה לאחר מכן. כתוצאה מפעולה כזו, הסוללה "זוכרת" את הגבול התחתון והתמיד של הפריקה, שמוריד את הקיבולת. חלק מהמסה הפעילה של הסוללה נופלת מהתהליך.
כדי לבטל השפעה זו, מומלץ לשחזר או לאמן את הסוללות באופן קבוע. לשם כך, על פי התרשים לעיל, הפריקה מתבצעת ואז תהליך הטעינה השלם. מומלץ לבצע מספר מחזורים כאלה.
דרך נוספת לשחזר סוללות NiMH היא להעביר דרכם זרמים בפולסים קצרים. הזרם צריך להיות גבוה פי עשרה מערך הקיבול של האלמנט. במקביל נהרסים דנדריטים והסוללה "מעודכנת". יתר על כן, הכשרתו מתבצעת בצורה של מספר מחזורי פריקת מטען.