¿A qué voltaje se agota una batería de NiMH?

Tengo un paquete de baterías de NiMH. Son diez celdas con 1.2V, 4000mAh cada una, juntas en serie. Entonces el voltaje nominal es de 12V. Después de la carga, es decir, cuando el dispositivo de carga dice que ha terminado, mido 14,3V.

Cuando ahora me descargo, ¿a qué voltaje debo considerar mi batería como "vacía"? ¿Es este el voltaje más bajo al que puedo descargarlo sin dañarlo? ¿Qué voltaje es ese?

Respuestas (4)

Las celdas de NiMH comienzan a aproximadamente 1,5 V justo cuando están completamente cargadas, caen a aproximadamente 1,2 V la mayor parte de su vida útil de descarga y están prácticamente vacías a 900 mV. Parar allí suele ser seguro. 800 mV es donde definitivamente querrá detenerse para evitar daños. Queda tan poca energía en ese punto que no hay ningún beneficio en drenar más la célula de todos modos.

Por lo tanto, puede pensar que su paquete de 10 celdas puede descargarse a 9 u 8 V, pero desafortunadamente no es así. Siempre habrá algún desequilibrio entre las células. Si puede medir celdas individuales, puede ir hasta que la celda más baja alcance los 800 mV, pero luego detenerse de inmediato. La celda con la menor capacidad llegará primero. Una vez que lo hace, su resistencia interna sube y más corriente hace que el voltaje caiga rápidamente, causando daños permanentes.

10 celdas de NiMH realmente no deberían ponerse en serie sin una forma de al menos medir celdas individuales. Si usted diseñó el paquete de baterías, entonces necesita arreglar esto. Si alguien más lo hizo, entonces no son confiables y sería una buena idea deshacerse de ellos y encontrar a alguien que sepa lo que están haciendo. Con 10 celdas, es difícil elegir un punto de parada razonable porque el posible desequilibrio entre las celdas podría ser significativo, especialmente después de algunos ciclos de carga/descarga. Tal vez use un promedio de 1.1 V por celda, pero esta no es realmente una buena manera de lidiar con un paquete de 10 celdas.

Tendrás el mismo problema con la carga. Tendrá que usar una corriente de carga relativamente baja, como tal vez C/4 hasta que crea que la primera celda está casi llena, luego tal vez una C/10 más o menos para cargar lentamente durante un par de horas para que las otras celdas se pongan al día. Una vez más, la respuesta correcta es no meterse en este lío en primer lugar. Los paquetes con esta cantidad de celdas deben tener celdas individuales medidas al menos, y la mejor manera es tener algunos circuitos de equilibrio de carga. Esto desvía algo de corriente de carga alrededor de las celdas llenas para que no se sobrecarguen mientras las celdas menos llenas se ponen al día. Por supuesto, esto requiere medir celdas individuales para saber cuándo habilitar las derivaciones por celda.

Una vez más, trabaje con alguien o una empresa que realmente sepa lo que está haciendo. Este tipo de cosas son mucho más complejas de lo que parece a primera vista.

Tienes razón... Lo mismo con los LED, son simples y las personas los ejecutan en serie y se preguntan qué sucede cuando los apagas por derivación rápidamente. El almacenamiento de carga cerca de cero V hace que la alta impedancia se vuelva negativa. Lo mismo ocurre con las celdas de las baterías en serie. Tenga cuidado con los cortocircuitos o los ciclos rápidos de descarga. Necesitas entender esto para saber lo que realmente sucede. Buenos puntos Olin... esto es difícil de explicar con 174 caracteres restantes.
Mmm, ok. Compré un paquete de baterías preensamblado con las diez celdas en serie. Lo que escribes no suena muy reconfortante. Desafortunadamente, no es posible medir las celdas individualmente, al menos no sin abrir un poco todo el conjunto.
@TillB: ¿Es este un paquete personalizado que hizo que esta empresa hiciera para usted, o es uno de sus productos listos para usar? Si es lo último, danos un enlace a la hoja de datos.
Está fuera del estante. Cargué la hoja de datos en mi Dropbox: tinyurl.com/bpukjow pero es solo para una sola celda. De esto leería que puedo descargar hasta 10V (para todo el paquete).
@TillB: esa hoja de datos solo habla de celdas individuales. No veo nada allí que sugiera cuál es el voltaje de descarga seguro de un paquete de 10 celdas. De nuevo, todo esto es una mala idea. Encuentre un fabricante que sepa lo que está haciendo.
esa es la hoja de datos que me enviaron, despues de preguntar. El fabricante es uno de los mayores proveedores alemanes de productos electrónicos para aficionados, por lo que supongo que saben lo que están haciendo. Pero lo que escribiste también sonaba convincente, intentaré contactarlos sobre esto.
¿Se podría extender la vida útil de la carga y/o la vida útil de una batería usando un "condensador volador", o tal vez un inductor, para transferir la carga de las celdas con un voltaje más alto a las que tienen el siguiente voltaje más bajo bajo ciertas circunstancias? Tengo entendido que en un paquete de baterías cableado en serie sin equilibrar, la peor celda será la que se estresará más, lo que a su vez empeorará las cosas; Creo que el equilibrio podría reducir en gran medida esa tendencia.
@TillB Mi fórmula también es utilizada por Varta, un líder en tecnología de baterías varta-microbattery.com/applications/mb_data/documents/… V(cutoff/pack)= 1.2V * (N celdas-1) cuanto mayor sea la cadena, mayor el riesgo de reversión, por lo tanto, un corte más alto por celda. a menos que administre celdas individualmente (como se indica en mi respuesta)
Los taladros eléctricos de Bosch usan 11 baterías en serie, sin ningún tipo de balanceo... demasiado para empresas confiables... si las grandes marcas no lo hacen, ¿por qué esperarlo de los proyectos de bricolaje?
Dijiste que "800 mV es donde definitivamente quieres detenerte para evitar daños". ¿Son 800 mV para el caso cuando no hay carga? De lo contrario, ¿cuál es la impedancia de la carga?
@apadana Olin ya no usa este sitio. Si hace clic en su perfil, puede ver otro sitio en el que es más activo si desea preguntarle más directamente.

Lo sé... viejo post... todavía...

Jajaja por las críticas sobre la sabiduría de ponerlos en serie. Si bien es completamente preciso al expresar el ideal, existe un término medio. Salude a mi paquete de baterías Honda Civic Hybrid 2006: 132 celdas D en serie compuestas por once conjuntos soldados de 12 celdas. Sin capacidad de monitoreo de voltaje de celda.

Después de una carga lenta de 18 horas C/18,5 a 186,8 V, bajé todo el paquete a 100 V (0,76 V/celda) con una bombilla de 40 W durante un esfuerzo de renovación (antes de acercarme a 100 V, usé un halógeno de 500 W seguido de un tungsteno de 100W). Bajé los conjuntos individuales de 12 celdas a 8.5-9V con un ventilador de computadora de 120 mm .4A.

Hice 3 ciclos de carga/descarga bajando progresivamente hasta alcanzar los 100V antes mencionados. También dejé reposar el paquete y recuperé a 112 V más o menos antes de volver a bajarlo a 100 V (solo me tomó un par de minutos, lo repetí varias veces). Nunca perdí el paquete de mi vista ni aparté el ojo del voltímetro por más de unos pocos segundos durante todo el proceso.

Mis esfuerzos han valido la pena. Se ha restaurado una batería esencialmente no funcional (durante los últimos 1,5 años, casi sin asistencia eléctrica y activando una recalibración de la batería cada cinco minutos) para que funcione correctamente. Este paquete tiene 132k millas y ha vivido durante 8 años en el calor de AZ.

TL;DR versión:

1 V/celda con carga C, luego 0,8 V/celda con carga C/16 DESPUÉS de una carga lenta de "remojo" a C/10 o menos para garantizar que todas las celdas estén a su capacidad máxima antes de la descarga.

Para NiMH .. Cuando descargo, ¿a qué voltaje está "vacío"?

Depende de la tasa de descarga indicada por una relación de la capacidad, C (Amp-hr) . La mayoría de los fabricantes (por ejemplo, Sanyo y Panasonic) miden la capacidad a una tasa de descarga de C/5 , que se denomina tasa de descarga de cinco horas .

¿Qué voltaje es ese?

Se utiliza un voltaje de corte de 1,05 V/celda cuando se descarga a tasa C/5 y 0,9 V/celda cuando se descarga a tasa C.

Puedes usar la fórmula:

V C tu t o F F / pag a C k = 1.2 V ( norte C mi yo yo s 1 )

Esto da un corte de 0,9 V por celda para un paquete de baterías de cuatro (4) celdas, 1,05 V para un paquete de baterías de ocho (8) celdas.

¿Es este el voltaje más bajo al que puedo descargarlo sin dañarlo?

A corto plazo, NO, a largo plazo, SI.

No desea dejar las baterías descargadas durante largos períodos de tiempo; de lo contrario, se inicia una corrosión que aísla las placas y la inversión de la polaridad debido a las descargas rápidas de las celdas en serie puede causar daños.

Entonces, la tasa de descarga C es agresiva y C/5 es más segura. Depende de cuánto tiempo quieras que dure. a medida que la profundidad de descarga se acumula x número de ciclos hasta la esperanza de vida a temperaturas normales.

Además, la vida útil se puede reducir más rápido con el aumento de temperatura y los sensores térmicos para desconectar el cargador son la solución económica para los cargadores. La gestión del calor y el control de la temperatura, así como los umbrales V "vacíos", son las características de los cargadores inteligentes.

Si no cumple con las reglas de corte anteriores, entonces necesita los sensores de celda individuales y los controles de derivación, sugeridos por Olin a continuación, para regular cada celda y evitar voltajes inversos en cualquier celda que harían que el paquete fallara. Esta mejora de diseño amplía el rango de almacenamiento sin fallas... descuidar el voltaje de celda individual puede conducir a fallas prematuras
Estoy confundido por sus voltajes de corte: da dos voltajes diferentes para dos tasas de descarga diferentes, y también da una fórmula para voltajes para diferentes tamaños de paquetes. Pero estas condiciones son ortogonales: puedo descargar un paquete grande rápidamente, un paquete pequeño rápidamente, un paquete grande lentamente o un paquete grande lentamente. ¿Cómo determino el voltaje de corte con un tamaño de paquete particular y a una tasa de descarga particular?
Cuanto más larga sea la cadena del paquete, mayor será el umbral de corte debido al riesgo de desajuste de falla de la celda. Esto se define por la fórmula. La dependencia de la tasa C es algo no lineal. El umbral de tasa C aumenta con más riesgo de celda débil desequilibrada por la misma razón a una tasa de descarga más rápida. Entonces C/5 lo eleva ~15%. Aplique ambos métodos para la supervivencia de la célula más débil que genera el recorte.
Siempre se puede exprimir más capacidad, pero a costa de la pérdida de capacidad extendida a largo plazo.

Las celdas de NiMH tienen un valor de 1,2 V durante la mayor parte de su ciclo de descarga. Totalmente cargados, tienen aproximadamente 1,4 V. Dado que está obteniendo un poco más, le recomiendo verificar que todos tengan el mismo potencial y descargar ligeramente los que superan los 1.4 V antes de su próxima carga. Recomendaría no descargar por debajo de 1V, aunque he bajado varias veces por accidente y no hubo daños permanentes.

Para aplicaciones de corriente realmente baja, probablemente pueda bajar a aproximadamente 0.8, sin embargo, tiene que trazar la línea en algún lugar y sugeriría no más bajo que esto cuando se usan varias celdas en serie, ya que existe el peligro de que algunas de las celdas se carguen. a la inversa por los demás. Esto daña las celdas afectadas y los futuros ciclos de carga se vuelven poco confiables cuando se usa la terminación de carga delta V.