{"id":26808,"date":"2025-05-26T07:17:39","date_gmt":"2025-05-26T12:17:39","guid":{"rendered":"https:\/\/www.arbin.com\/?p=26808"},"modified":"2025-05-26T08:29:46","modified_gmt":"2025-05-26T13:29:46","slug":"wie-erkennt-man-den-status-eines-voll-geladenen-nimh-akkus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.arbin.com\/de\/wie-erkennt-man-den-voll-geladenen-nimh-batterie-status-html","title":{"rendered":"Wie erkennt man den Ladezustand der NiMH-Batterie?"},"content":{"rendered":"

Spannung, Temperatur und Delta-V: Indikatoren f\u00fcr volle Ladung in NiMH-Zellen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \n
  1.     \u00dcberblick \u00fcber die NiMH-Batterie<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Die Nickel-Metallhydrid-Batterie (NiMH) ist eine wiederaufladbare Batterie, die Nickeloxidhydroxid (NiOOH)<\/strong> als positive Elektrode (Kathode) und eine wasserstoffabsorbierende Legierung als negative Elektrode (Anode).<\/p>\n\n\n\n

    Im Vergleich zu Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd) bieten NiMH-Batterien mehrere deutliche Vorteile:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    • H\u00f6here Kapazit\u00e4t<\/strong>Dies tr\u00e4gt dazu bei, die Nutzungsdauer des Ger\u00e4ts zu verl\u00e4ngern.<\/li>\n\n\n\n
    • Geringere Umweltbelastung<\/strong>da sie kein Kadmium - ein giftiges Schwermetall - enthalten.<\/li>\n\n\n\n
    • Mehr Umweltfreundlichkeit<\/strong> sowohl bei der Nutzung als auch bei der Entsorgung.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Dank dieser Eigenschaften werden NiMH-Batterien in vielen modernen elektronischen Ger\u00e4ten und Fahrzeugen eingesetzt:<\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Digitale Kameras<\/strong><\/li>\n\n\n\n
      • Schnurlose Telefone<\/strong><\/li>\n\n\n\n
      • Elektronisches Spielzeug<\/strong><\/li>\n\n\n\n
      • Hybridfahrzeuge<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
        \"\"<\/figure>\n\n\n\n

        NiMH-Akku<\/strong><\/p>\n\n\n\n

          \n
        1.     Prinzip der Vollladepr\u00fcfung f\u00fcr NiMH-Batterien<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

          Einige Indikatoren f\u00fcr eine volle Ladung pr\u00fcfen auf Nickel-Metallhydrid (NiMH)<\/strong> Batterien basiert auf den physikalischen und elektrochemischen Ver\u00e4nderungen, die in der Batterie auftreten, wenn sie sich der Vollladung n\u00e4hert. W\u00e4hrend des Ladevorgangs werden mehrere charakteristische Indikatoren \u00fcberwacht, um festzustellen, wann die Batterie ihre maximale Kapazit\u00e4t erreicht hat:<\/p>\n\n\n\n

            \n
          • Negatives Delta-V-Ph\u00e4nomen (-\u0394V)<\/strong>:
            Wenn sich die Batterie der vollen Ladung n\u00e4hert, steigt die Spannung jeder Zelle bis zu einem Spitzenwert und dann leichte R\u00fcckg\u00e4nge<\/strong> aufgrund der internen Ionenumverteilung und des Einsetzens von \u00dcberladungsbedingungen. Dieser Spannungsabfall - typischerweise im Bereich von 5-15 mV pro Zelle<\/strong>-wird von vielen intelligenten Ladeger\u00e4ten verwendet, um den Vollladepunkt zu erkennen.<\/li>\n\n\n\n
          • Temperaturanstieg<\/strong>:
            Wenn die Batterie fast voll ist, nimmt ihre F\u00e4higkeit, elektrische Energie effizient in chemische Energie umzuwandeln, ab. Die \u00fcbersch\u00fcssige Energie wird stattdessen in W\u00e4rme umgewandelt, was zu einer schneller Anstieg der Zelltemperatur<\/strong>. Dieser Anstieg kann mit Temperatursensoren festgestellt werden und gilt als zuverl\u00e4ssiger Indikator f\u00fcr eine volle Ladung.<\/li>\n\n\n\n
          • Erkennung des Spannungsschwellenwerts<\/strong>:
            Gegen Ende des Ladevorgangs erreicht die Zellspannung in der Regel einen Wert zwischen 1,4 V und 1,5 V<\/strong>. Die Spannung allein ist zwar kein definitiver Indikator f\u00fcr eine volle Ladung, aber sie liefert wertvolle Daten, wenn sie mit anderen Messgr\u00f6\u00dfen kombiniert wird.<\/li>\n\n\n\n
          • Theoretische Berechnung der Ladezeit<\/strong>:
            Basierend auf der Batterie Nennkapazit\u00e4t (in mAh)<\/strong> und die Ladestrom (in mA)<\/strong>kann die voraussichtliche Vollladezeit gesch\u00e4tzt werden. Diese Methode wird h\u00e4ufig als Sicherheitsabschaltung<\/strong> oder sekund\u00e4re Referenz in der Ladeger\u00e4tekonstruktion.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
            \"\"<\/figure>\n\n\n\n

            NiMH Spannungsdiagramm bei konstantem Ladestrom<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

            Hier ist die aufgezeichnete Ladekurve f\u00fcr eine NiMH-Batterie, die beides zeigt:<\/p>\n\n\n\n

            \ud83d\udd35Spannung pro Zelle: Steigend und dann leicht abfallend (-\u0394V) nach voller Ladung<\/p>\n\n\n\n

            \ud83d\udd34Temperatur: Langsam ansteigend, dann steil ansteigend als Laden <\/mark>auch nach der vollen Ladung (-90min).<\/p>\n\n\n\n

              \n
            1.     Anwendung von Arbin Instruments f\u00fcr die Erkennung der vollen Ladung von NiMH-Batterien<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

              Gegenstand der Pr\u00fcfung:<\/p>\n\n\n\n

                \n
              •  Ein NiMH-Akkupack (7S1P, 8,4V, 4,5Ah)<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                Gehen Sie davon aus, dass die Indikatoren f\u00fcr volle Ladung, die zur \u00dcberpr\u00fcfung verwendet werden:<\/p>\n\n\n\n

                  \n
                • Negative Delta V Terminierung<\/strong>: V - VSpitze = -60mV<\/li>\n\n\n\n
                •  10-min\u00fctiger kontinuierlicher Spannungsabfall<\/li>\n\n\n\n
                •  Failsafe Maximale Ladezeit<\/strong>: 3 Stunden<\/li>\n\n\n\n
                •  Sicherheitsspannungsgrenze<\/strong>: 10.5V<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                  Um dieses Problem zu l\u00f6sen, hat der Arbin-Ingenieur einen Zeitplan erstellt, der 2 Stufen mit einer Steuerungsart (CC-Konstantstrom bei 1,8 A) und einige Stufengrenzen enth\u00e4lt (siehe Abbildung unten):<\/mark><\/p>\n\n\n\n

                  \"\"<\/figure>\n\n\n\n

                  Zeitplan f\u00fcr den Test<\/p>\n\n\n\n

                  Der wichtigste Punkt des Schleifenschritts ist die Bedingung des \"10-min\u00fctigen kontinuierlichen Spannungsabfalls\". In Schritt CC, wenn die Spannung zu fallen beginnt (dV\/dt<0), springen wir zu diesem Schritt in den Schritt Loop.<\/p>\n\n\n\n

                  Die H\u00f6chstdauer dieses Schritts betr\u00e4gt 10 Minuten. Wenn w\u00e4hrend dieser 10 Minuten dV\/dt >=0 ist, bedeutet dies, dass die Bedingung des kontinuierlichen Spannungsabfalls von 10 Minuten nicht erf\u00fcllt ist. Wir m\u00fcssen die Zeitmessung starten, um ein weiteres Zeitfenster von 10 Minuten zu \u00fcberwachen, und m\u00fcssen zu Schritt CC zur\u00fcckkehren.<\/p>\n\n\n\n

                  Wenn nach 10 Minuten die Bedingung dV\/dt >=0 nicht erf\u00fcllt ist, dann ist die Spannung 10 Minuten lang ununterbrochen gefallen.<\/p>\n\n\n\n

                  In diesem Schritt werden immer dann, wenn die anderen 3 Bedingungen erf\u00fcllt sind (Negative Delta V Terminierung<\/strong>: V - Vpeak = -60mV, Failsafe Maximale Ladezeit<\/strong>: 3 Stunden, Sicherheitsspannungsgrenze<\/strong>: 10,5 V) gilt der Akku ebenfalls als voll geladen.<\/p>\n\n\n\n

                  \"\"<\/figure>\n\n\n\n

                  Testablaufplan f\u00fcr diesen Zeitplan<\/p>\n\n\n\n

                  In diesem Zeitplan haben wir den CC-Kontrolltyp (1.8A<\/mark>):<\/p>\n\n\n\n

                    \n
                  • Sicherheitsspannungsgrenze<\/strong>: 10.5V => Der Test springt zum Schritt Ladevorgang beenden, wenn die aktuelle Kanalspannung (PV_CHAN_VOLTAGE) 10,5 V erreicht.<\/mark><\/li>\n\n\n\n
                  •   Failsafe Maximale Ladezeit<\/strong>: 3 Stunden => Der Test springt zum Schritt Ende des Ladevorgangs, wenn die gesamte Testzeit (PV_CHAN_Test_Time) 3 Stunden erreicht.<\/mark><\/li>\n\n\n\n
                  • Negative Delta V Terminierung<\/strong>: -dV\/dT, -60mV => Wir haben Stufengrenzen erstellt, die die Formel F_A enthalten, wie unten abgebildet<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
                    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

                    NiMH-Delta-Formel<\/strong><\/p>\n\n\n\n

                    <\/p>\n\n\n\n

                    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

                    NiMH Delta Formel 2<\/p>\n\n\n\n

                    In dieser Formelfunktion haben wir die Formel F_A erstellt, die die Differenz zwischen dem aktuellen Wert der Spannung und dem h\u00f6chsten Wert der Spannung in diesem Zyklus berechnet. Wenn das Ergebnis dieser Formel kleiner oder gleich -0,06 ist, springt der Test in den Schritt \"Ende der Ladung\".<\/p>\n\n\n\n

                      \n
                    • -dV Zeitschaltuhr<\/strong>: 10-min\u00fctiger kontinuierlicher Spannungsabfall => Wir haben Stufengrenzwerte festgelegt, wenn\n
                        \n
                      • Ist der aktuelle Wert von Kanal dV\/dt kleiner als 0 (PV_CHAN_dV\/dt<0), springt der Test in den LOOP-Schritt.<\/li>\n\n\n\n
                      • Wenn der aktuelle Wert des Kanals dV\/dt nicht kleiner als 0 ist, wird der Test von der anderen Bedingung (PV_CHAN_VOLTAGE oder PV_CHAN_Test_Time oder F_A) abh\u00e4ngig gemacht, um zu entscheiden, ob der Endladungsschritt eingeleitet wird.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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