In maniera sintetica e chiara vorrei spiegare come avviene il processo di carica della batteria del R nelle due serie 4xx/5xx e 7xx. Ma prima dobbiamo conoscere l’animale “batteria” e come va trattata.
Caratteristiche delle batterie NiMh (nichelmetalidruri).
Le batterie NiMh sono in grado di sopportare carichi elevati e sono fatte per un uso giornaliero.
Si caricano a corrente costante e tensione variabile.
Tendono a scaldarsi leggermente durante la carica ed a produrre un notevole calore se si continua a caricarle quando non è necessario.
Si danneggiano irrimediabilmente se portate a temperature >65°C, se ripetutamente sovraccaricate con tensioni > 1,47V per elemento o se sovrascaricate a tensioni <0,9V per elemento.
Caratteristiche del pack di Roomba.
Il pack Roomba è composto da 12 celle NiMh da 1,25V nominali e 3Ah di capacità.
La carica avviene con una tensione che varia da 12 a 17,5/17,6V e corrente di circa 1,2A.
La carica completa di un pack scarico ed in buone condizioni avviene (minuto più, minuto meno) in tre ore.
Se fate 1,2A x 3h, ottenete 3,6A. Il nostro pack ne “immagazzina” 3 ed il resto viene "perso" in calore e lavoro elettrochimico (questa si chiama efficienza del pack – circa 85%).
Come fa Roomba a capire quando la batteria è carica?
Applica un metodo chiamato “deltaV negativo”. In pratica, durante il processo, la carica viene interrotta ogni 30 secondi circa per 2 secondi. Se la tensione media misurata nel ciclo precedente alla interruzione è inferiore a quella media misurata nel ciclo successivo la differenza è positiva ed il ciclo continua (ad esempio 1,355V ed 1,360V). Se la differenza è negativa e supera i 5millivolt, la carica si interrompe (ad esempio prima era 1, 475V e dopo 1,470V). Questo è un comportamento specifico delle batterie NiMh ed oramai più che conosciuto ed applicato per determinare il fine carica. Funziona bene se il pack è un po’ scarico (magari all’80%), funziona meno bene se il pack è già carico e lo rimetto in carica (tende a sovraccaricare un pochino ed a scaldare).
Il grafico che segue spiega visivamente cosa succede alla batteria a fine carica. Guardate la “gobba” della curva più in alto. Sull’asse verticale c’è la tensione, sull’asse orizzontale la quantità di energia data al pack (proporzionale al tempo trascorso in carica).
Quale differenza nel processo di carica “normale” tra la serie 4xx/5xx e la serie 7xx?
Quando la batteria è a fine carica, raggiunge circa i 17,6V. Il caricabatteria stacca e la tensione scende leggermente per stabilizzarsi un pò più in basso (intorno ai 16,8/17,0V). Se io lascio R attaccato alla base, si ricorda che la batteria ha fatto un ciclo di carica ed applica solo la modalità mantenimento.
Se stacco la serie 4xx/5xx dalla base anche solo per una accensione di qualche secondo e poi la rimetto in base, vedremo il led di carica lampeggiare e diventare verde in 4-5 minuti. Ma il pack era già carico e quindi vado in quel ciclo corto di carica veloce, che mi può causare una piccola sovraccarica del pack ed alla lunga lo danneggia.
Nella serie 7xx questo non succede. Se lo togliete dalla base, lo accendete per uno/due secondi e poi lo rimettete in base, R non comincia a caricare ma segnala direttamente “batteria carica”. In pratica è stata modificata la tensione di soglia per l’inizio della carica del pack per evitare quei microcicli di carica che hanno portato tanti pack a prematura morte.
Ce l’ho fatta ad essere chiaro?
Spero di sì. Qualsiasi domanda ed osservazione è ben accetta!
