RCDetails Blog. Перезаряжаемый аккумулятор


Заряжать пальчиковые батарейки можно вопреки распространенному запрету

Жизнедеятельность современного человека трудно представить без так называемых «помощников» — технических устройств, питание которых происходит при помощи аккумуляторов или батареек. Фотоаппарат, мышь от ноутбука, брелок от автосигнализации – все эти вещи не смогут функционировать без элементов питания и человеку, как минимум, раз в месяц, приходится озаботиться покупкой новой батарейки для того или иного бытового прибора.

Однако не всем известно, что некоторые батарейки могут служить аккумулятором, то есть способны выдержать многократное использование – для этого их стоит только подзарядить. В этой статье мы разберем основные отличия обычного элемента питания от многоразового аккумулятора, внешне полностью идентичного стандартной батарейке. Также будет рассказано об основных критериях при подборе зарядного устройства для батареек и аккумуляторов.многозарядные батарейки

Выбор элемента питания

Выбор пальчиковой батарейки, которую можно заряжать при помощи зарядного устройства, на первый взгляд, может составить некоторые трудности, ведь внешне такой элемент ничем не отличается от одноразового. Однако при покупке не обязательно прибегать к помощи продавцов-консультантов, достаточно разобраться в надписях на товаре.

К примеру, значение напряжения у обычного элемента питания составит 1,6 В. У аккумулятора этот параметр ниже и составляет 1,2 В.

Небольшие познания в английском также не помешают в такой ситуации. Надпись rechargeable на элементе в переводе означает – «перезаряжаемый», что говорит само за себя. И наоборот – словосочетание do not recharge подскажет потенциальному потребителю то, что батарейка не подлежит попеременной зарядке.

Еще одним отличием является нанесение производителем значения емкости аккумуляторной батарейки, которая выражается в mAh (миллиампер час). На обычном одноразовом элементе такого параметра вы не встретите.зарядное устройство для батареекАккумуляторные батарейки пальчиковые, получающие «новую жизнь» от зарядного устройства, разделяются по типу материала, который является их основой.

Никель-кадмиевый элемент питания

Являются наиболее дешевыми по сравнению с остальными разновидностями. Несмотря на невысокую стоимость, такие аккумуляторные батарейки не лишены преимуществ, главное из которых – способность сохранять заряд при отрицательных температурах. Недостатков несколько – неспособность воспринимать заряд до полной разрядки и его потеря даже без использования элемента в приборе.

Никель-металлогидридные

Такие элементы обладают способностью долго хранить свой заряд, но за такую возможность владелец расплачивается немалыми габаритами и стоимостью подобного аккумулятора.

Литий-ионные

Одни из самых современных батарей основное преимущество которых, является отсутствие «эффекта памяти», как в случае с элементами на основе Ni-Cd, и способность долгого сохранения заряда. Основной недостаток заключается в высокой стоимости по отношению к другим разновидностям и эффектом быстрого саморазряда при работе в условиях отрицательных температур.

Изредка на некоторых батареях можно заметить надпись LSD. Английская аббревиатура расшифровывается — low self-discharge, что переводится как «низкий саморазряд».

Выбор зарядного устройства

Приобретая аккумуляторные батарейки ААА, или любого другого типа, необходимо параллельно с этим задуматься о приобретении зарядного устройства. Ведь сами по себе дорогостоящие элементы питания без такого устройства принесут пользы не больше чем обычные одноразовые батарейки, продающиеся на кассе любого супермаркета.зарядное устройство для батареек Существует несколько критериев, зная о которых, потенциальный потребитель способен совершить оптимальный выбор.

Быстрота зарядки

В данном случае – критерий неоднозначный. С одной стороны – скорость в любых аспектах всегда являлась положительной характеристикой. С другой – в данном случае эффект быстрой зарядки достигается за счет применения тока повышенного значения, что при постоянном применении может негативно отразиться на ресурсе аккумуляторной батареи.

Поэтому без необходимости зарядку рекомендуется производить на токах малого значения, пусть даже на это потребуется около восьми часов.

Примеры зарядки различных батареек при помощи зарядного устройства

Наличие нескольких каналов и слотов

Наиболее универсальным будет являться зарядное устройство, имеющее слоты для всех типов батареек, начиная от ААА (в народе – мизинчиковая) и заканчивая элементами питания больших размеров (например – «крона» с напряжением 9 В).

Также несколько одинаковых каналов позволят одновременно подвергать зарядке n-ое количество элементов одного типа.

Способность разряжать батарейки

В предыдущем абзаце было сказано о необходимости полной разрядки никель-кадмиевой батареи перед ее последующим восстановлением в зарядном устройстве. Так как элементы питания на основе Ni-Cd являются самыми многочисленными в продаже, стало быть, зарядное устройство должно обладать способностью к предварительному разряду.

Типы различных зарядных устройств для батареек — видео.

Индикатор заряда

Устройство, обладающее подобным свойством, способно звуковым либо световым сигналом сообщить владельцу об окончании времени заряда, позволяя лишний раз не расходовать ресурс аккумулятора.

Определение емкости элемента питания

Некоторые батарейки из-за длительного использования становятся не способны воспринимать заряд от устройства. Данная функция позволяет определить устаревший элемент и заменить его на новый.

Заключение

Как говориться, чтобы закрепить тему, еще раз ответим на вопрос – можно ли зарядить батарейку от зарядного устройства? Можно, но не все. Необходимо еще раз отметить, что обычные солевые или алкалиновые батарейки способностью перезарядки не обладают, а попытка все же зарядить их порой оканчивается взрывом, вот почему при выборе особое внимание нужно уделить совместимости с зарядным устройством.

В целом же, несмотря на кажущуюся дороговизну прибора для зарядки и соответствующих элементов питания – его покупка со временем принесет существенную экономию в любой семейный бюджет. С точки зрения экологии тоже достигается положительный эффект – отходов в виде выброшенных одноразовых батареек станет гораздо меньше. Главное при заряде батареи это не допустить перегрева, а так же не перезаряжать часто, поскольку с каждым перезарядом батарейка теряет способность держать заряд. Опытным путем установлено, что некоторые алкалиновые батарейки можно перезаряжать до 20-ти раз.

Какие батарейки можно попробовать зарядить — видео

Как зарядить пальчиковые батарейки.

obinstrumente.ru

Как заряжать аккумуляторы в поле

В этой статье мы поговорим о том, как заряжать LiPo аккумуляторы в поле.

Оригинал: How to charge LiPo batteries in the field

Для нас, пилотов миникоптеров, легко отлетать 10, 20, а то и больше LiPo аккумуляторов за раз. Конечно, можно купить столько аккумуляторов, сколько требуется для одной вылазки в поле, но есть и другие, более экономные варианты.

Купив портативный зарядник, вы сможете заряжать использованные аккумуляторы в поле. Т.е. можно заряжать только необходимые акккумуляторы, следовательно, если решите уйти пораньше, то не придется тащить домой кучу заряженных.

Подытожим преимущества заряда аккумуляторов прямо в поле:

  • нужно меньше LiPo аккумуляторов — выгоднее
  • меньше шансов вернуться с кучей заряженных аккумуляторов
  • можно поделиться зарядником с друзьями

Портативное зарядное устройство

У хорошего портативного зарядника нет встроенного блока питания, его можно питать только постоянным напряжением от разных источников. Одни зарядники требуют 12 вольт на входе, другие имеют широкий диапазон входных напряжение (например 11-18 вольт).

Нужно подбирать зарядное устройство с учетом имеющихся у вас источников питания.

Небольшой вес и размер — тоже неплохой бонус.

Довольно популярные зарядные устройства типа iSDT (SC608, Q6, SC620), легко использовать в поле, потому что у них широкий диапазон входного напряжения (9-32 вольта), имеется разъем XT60, так что вы легко сможете использовать LiPo аккумуляторы как источник питания. Помимо всего прочего, ими легко и удобно пользоваться дома.

Вот обзор iSDT SC-620, купить его можно тут.

Итог, зарядник должен:

  • иметь широкий диапазон входного напряжения, для совместимости с разными источниками питания
  • иметь легкий вес и быть компактным

Портативный источник питания

Чтобы питать зарядник в поле, без доступа к розетке, нужен портативный источник питания. Вот несколько вариантов:

6s-16000mah-lipo-battery portable-generator deep-cycle-battery portable-solar-generator
LiPo аккумулятор большой емкости Переносной генератор Свинцово-кислотный аккумулятор Солнечные батареи
Источник энергии перезаряжаемый аккумулятор бензин перезаряжаемый аккумулятор перезаряжаемый аккумулятор, солнце
Напряжение 11.1В – 25.2В (3S-6S) Разное, 220В, 12В 12В Постоянный ток
Емкость Низкая (до 16Ah или немного больше) Высокая Высокая (20Ah – 120Ah) Средняя
Вес Небольшой (1 – 2 кг) Большой Большой (5 – 35 кг) Средний
Цена Низкая Высокая $50 – $300 Высокая
Пример 4S 16000mAh6S 16000mAh Wen DeepCycle Suaoki

LiPo аккумуляторы высокой емкости

Самый популярный вариант питания портативных зарядников — большой LiPo аккумулятор. Например, 4S 16000 мАч (16 Ач) может зарядить как минимум 10 мелких 4S 1300 мАч. Некоторые пилоты предпочитают использовать аккумуляторы с большим количеством банок, т.к. они хранят больше энергии, при той же емкости, т.е. могут зарядить больше аккумуляторов. Например, 6S 16000 мАч хранит на 50% больше энергии чем 4S 16000 мАч.

Энергия, Ватт*час = напряжение * емкость

Однако, убедитесь, что ваш зарядник сможет выдержать такое напряжение.

Из-за высокой емкости таких аккумуляторов, их С-рейтинг не важен, кроме того, мы заряжаем не сильно большими токами. 5С или 10С будет вполне достаточно.

Прочие источники питания

Несмотря на то, что вы можете использовать автомобильный аккумулятор для заряда, мы рекомендуем использовать для этих целей отдельный аккумулятор, чтобы случайно не убить аккумулятор в машине.

Если в поле вам нужно заряжать кучу аккумуляторов, или питать несколько зарядников, то можно купить портативный генератор. Они мощные и часто имеют выход постоянного тока (помимо розетки 220В), так что совместимы почти со всеми зарядниками. Но генератор шумит и стоит немало (по сравнению с другими вариантами).

Солнечные батареи — еще один альтернативный источник питания, хорошо подойдет в солнечный день.

Хорва Ксаба (Horváth Csaba) показал нам как использовать плату параллельной зарядки наоборот, он соединил несколько 3S аккумуляторов для питания зарядника.

reverse-parallel-charging-lipo-battery-charge-lipo

blog.rcdetails.info

Как заряжать аккумуляторные батарейки. | Тех совет

Аккумуляторные батареи широко вошли в нашу жизнь, у уже мало у кого их нет, но большая часть людей не знает как правильно обслуживать (заряжать) аккумуляторные батарей, покупают дешевое зарядное устройство, и этим ЗУ только ускоряют "гибель" аккумулятора. Об зарядном устройстве скоро будет статья, так как жду года придет мне посылка с зарядным, тогда сделаю полный обзор. И так читайте дальше что-бы знать как все таки нужно правильно заряжать аккумуляторные батареи.

Как заряжать аккумуляторные батарейки.

1. Никель- кадмиевые аккумуляторы.

Никель-ка́дмиевый аккумуля́тор (NiCd) — вторичный химический источник тока, электрохимическая система которого устроена следующим образом: анодом является металлический кадмий Cd (в виде порошка), электролитом — гидроксид калия KOH с добавкой гидроксида лития LiOH (для образования никелатов лития и увеличения ёмкости на 21-25 %), катод — гидрат окиси никеля NiOOH с графитовым порошком (около 5-8 %). ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора около 1,45 В, удельная энергия около 45—65 Вт·ч/кг. В зависимости от конструкции, режима работы (длительные или короткие разряды), и чистоты применяемых материалов, срок службы составляет от 100 до 3500 циклов заряд-разряд.

ПараметрыТеоретическая энергоёмкость: 237 Вт·ч/кг.Удельная энергоёмкость: 45—65 Вт·ч/кг.Удельная энергоплотность: 50—150 Вт·ч/дм³.Удельная мощность: 150 Вт/кг.ЭДС: 1,2—1,35 В.Саморазряд: 10 % в месяц.Рабочая температура: −15…+40 °С.В отличие от обычных, одноразовых, элементов питания, NiCd-аккумулятор держит напряжение «до последнего», а затем, когда энергия аккумулятора будет исчерпана, напряжение быстро снижается.

Наиболее благоприятный режим для NiCd-аккумулятора — разряд средними токами (фотоаппарат), заряд в течение 14 часов током, равным 0,1 от ёмкости аккумулятора, выраженной в ампер-часах.

Аккумуляторы этого типа подвержены эффекту памяти и быстро выходят из строя в случае частой зарядки неполностью разряженного аккумулятора.

Аккумулятор, разряжаемый слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизором), быстро теряет ёмкость и выходит из строя.

Хранить NiCd аккумуляторы нужно в разряженном виде.

Области примененияМалогабаритные никель-кадмиевые аккумуляторы используются в различной аппаратуре как замена стандартного гальванического элемента.

Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются на электрокарах, трамваях и троллейбусах (для питания цепей управления), речных и морских судах.

2. Никель-металл-гидридный аккумуляторНикель-металл-гидридный аккумулятор (Ni-MH) — вторичный химический источник тока, в котором анодом является водородный металлогидридный электрод (обычно гидрид никель-лантан или никель-литий), электролит — гидроксид калия, катод — оксид никеля.

История изобретенияИсследования в области технологии изготовления NiMH аккумуляторов начались в семидесятые годы и были предприняты как попытка преодоления недостатков никель-кадмиевых аккумуляторов. Однако применяемые в то время металл-гидридные соединения были нестабильны, и требуемые характеристики не были достигнуты. В результате процесс разработки NiMH аккумуляторов застопорился. Новые металл-гидридные соединения, достаточно устойчивые для применения в аккумуляторах, были разработаны в 1980. Начиная с конца восьмидесятых годов, NiMH аккумуляторы постоянно совершенствовались, главным образом по плотности запасаемой энергии. Их разработчики отмечали, что для NiMH технологии имеется потенциальная возможность достижения ещё более высоких плотностей энергии.

ПараметрыТеоретическая энергоёмкость (Вт·ч/кг): 300 Вт·ч/кг.Удельная энергоёмкость: около — 60-72 Вт·ч/кг.Удельная энергоплотность (Вт·ч/дм³): около — 150 Вт·ч/дм³.ЭДС: 1,3 В.Рабочая температура: −40…+55 °С.Срок службы: около 300-500 циклов заряда/разряда.

ОписаниеВ отличие от обычных, одноразовых, элементов питания, никель-металл-гидридные аккумуляторы держат напряжение "до последнего", а затем, когда энергия аккумулятора будет исчерпана, напряжение быстро снижается. Этот тип аккумулятора разработан для замены никель-кадмиевых аккумуляторов. Он имеют примерно на 30 % большую емкость при тех же самых габаритах, но меньший срок службы - от 300 до 500 циклов заряда / разряда. Саморазряд примерно в 1.5 - 2 раза выше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов. Менее подвержены эффекту памяти и циклы глубокого разряда требуются реже. Перед зарядом рекомендуется полный разряд. Экологически безопасны.

Наиболее благоприятный режим работы:

Разряд небольшим током, от 0,2 до 0,5 номинальной ёмкости, время заряда - обычно примерно 30 минут.

ХранениеАккумуляторы нужно хранить полностью заряженными! При хранении надо регулярно (раз в 1—2 месяца) проверять напряжение. Оно не должно падать ниже 1 В. Если же напряжение упало, необходимо зарядить аккумуляторы заново. Единственный вид аккумуляторов, которые могут храниться разряженными, — это Ni-Cd аккумуляторы.

Области применения

High power Ni-MH Battery of Toyota NHW20 Prius, JapanNickel-metal hydride battery made by Varta, «Museum Autovision», AltlußheimЗамена стандартного гальванического элемента, электромобили.

3. Литий-полимерный аккумуляторЛитий-полимерный аккумулятор (Li-pol или Li-polymer) — это более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике.

Обычные, бытовые литий-полимерные аккумуляторы не способны отдавать большой ток, но существуют специальные силовые литий-полимерные аккумуляторы, способные отдавать ток в 10 и даже 20 раз превышающий численное значение емкости (10-20С). Они широко применяются в портативном электроинструменте, в радиоуправляемых моделях и в некоторых современных электромобилях.Преимущества: низкая цена за единицу емкости; большая плотность энергии на единицу объема и массы; низкий саморазряд; толщина элементов до 1 мм; возможность получать очень гибкие формы; экологически безопасные; незначительный перепад напряжения по мере разряда.

Недостаток: диапазон рабочих температур ограничен: элементы плохо работают на холоде и могут взрываться при перегреве выше 70 градусов Цельсия. Требуют специальных алгоритмов зарядки (зарядных устройств), представляют повышенную пожароопасность при неправильном обращении.

4.Литий-железо-сульфидный аккумулятор — это вторичный химический источник тока в котором анодом является литий-алюминиевый сплав, электролит -сплав хлорида-фторида и сульфида лития в матрице из оксида магния (твердый электролит), катод — сульфид железа.

ПараметрыТеоретическая энергоемкость:560 Вт·ч/кг.Удельная энергоемкость(Вт·ч/кг): около — 120 Вт·ч/кг.Удельная энергоплотность(Вт·ч/дм³): около — 250 Вт·ч/дм³.ЭДС: 1,35 В.Рабочая температура:+450 °С.

Область примененияаккумулятор позволяет безопасно отдать огромные токи заряда и разряда(свыше 50C). это позволяет заряжать аккумуляторы в очень короткие сроки(единицы минут). нашли применения в устройствах, нуждающихся в крайне быстрой зарядке: шуруповерты, аккумуляторные дрели и т.п. имеют чуть меньшую удельную емкость чем Литий-полимерный аккумулятор,но зато намного более прочную оболочку(похожую на бытовые пальчиковые аккумуляторы и батарейки). Литий-полимерный аккумулятор имеет мягкую оболочку. это приемущесто возволяет использовать LiFe также и в механически более грубых условиях.

Безопасная эксплуатация и утилизацияданный типа аккумулятора отличается от других Литиевых аккумуляторов, и нуждается в специализированном зарядном устройстве! использование не предназначенных зарядников может значительно уменьшить емкость аккумулятора, а перезаряд привести к взрыву и воспламенению. любые литиевые аккумуляторы нельзя оставлять заряжаться в помещении без присмотра, а так же утилизировать сжиганием. химический состав Литиевых аккумуляторов очень активен!

Электрический аккумулятор можно встретить на любой модели с радиоуправлением. От него работает приёмник радиоуправления, сервомашинки, гироскоп, и другая электроника. На моделях с электроприводом аккумулятор питает электродвигатель, приводящий в движение модель.

Основные характеристики аккумуляторовЁмкость аккумуляторов измеряется в миллиампер-часах (мА·ч). Бортовые батареи для сервоприводов и приёмника обычно имеют ёмкости от 200—300 до 2000 мА·ч. Ходовые аккумуляторы — до 5300 мА·ч и выше. [1](англ.)Масса элемента зависит от его типа и емкости. Важное значение имеет отношение емкости к массе, показывающее, какова плотность запасаемой аккумулятором энергии.Токоотдача характеризует способность аккумулятора отдавать ток определенной величины. Обозначается в численных значениях емкости. Например 10С для аккумулятора емкостью 600 мА*ч означает, что данный аккумулятор способе отдавать ток, равный 10*0.6 = 6 Ампер. бытовые аккумуляторы способны отдавать ток до 3С; силовые, необходимые для питания ходового двигателя модели - от 10С и выше.Внутреннее сопротивление определяет токоотдачу батареи. Чем меньше сопротивление, тем выше ток, который способен отдавать аккумулятор. При превышении допустимого тока, внутри элемента возрастает тепловыделение, возникает риск перегрева элемента, способный в свою очередь привести к закипанию электролита с интенсивным газообразованием и последующему взрыву элемента.Напряжение элемента зависит от типа (химии) аккумулятора: типа использованных внутри него реагентов и реакций между ними.Напряжение батареи зависит от числа элементов в аккумуляторной батарее и напряжения каждого элемента в отдельности. Чем выше напряжение батареи, тем выше максимальный ток, который эта батарея может отдать в нагрузку с фиксированным сопротивлением.

Типы аккумуляторовНикель-кадмиевые

Элементы 2/3A и Sub-CЭлементы имеют форму цилиндра (в просторечии именуются "банками"), наиболее распространенные типоразмеры, применяемые на моделях: Sub-C (43х23 мм, вес ~65-75 гр.) и 2/3A (29х17 мм, вес ~20 гр.). Довольно часто используются и более привычные "бытовые" типоразмеры: АА и ААА, например в батареях для питания приемника и сервоприводов. Номинальное напряжение одного элемента 1,2в (1,35в полностью заряженного без нагрузки). Кадмиевые аккумуляторы отличаются неприхотливостью в эксплуатации, высоким сроком службы (до 1000 циклов заряд-разряд) и относительно низкой удельной емкостью (емкостью на единицу массы батареи).

Никель-металл-гидридные Имеют те-же типоразмеры, что никель-кадмиевые, но обладают в полтора-два раза большей емкостью элементов при той же массе. Уступают кадмиевым аккумулятором по сроку службы. В качестве силовых Ni-MH аккумуляторы распространены в авто и судомоделях, в модельной авиации мало используются из-за довольно большого веса. Как и кадмиевые аккумуляторы, они постепенно уступают место более ёмким аккумуляторам на основе лития.

Литий-полимерные Представляют собой пластины прямоугольной формы, номинальное напряжение одного элемента (пластины) 3,6в; полностью заряженного 4,2в. Обладают примерно втрое большей емкостью на единицу массы, чем никель-металл-гидридные аккумуляторы. Требуют аккуратного и осторожного обращения при эксплуатации: неправильная зарядка, перегрев или механическое повреждение литий-полимерных батарей может привести к их возгоранию! Для зарядки используются только специальные зарядные устройства для литий-полимерных аккумуляторов; в процессе заряда не допускается оставлять процесс без присмотра - чтобы исключить риск возникновения пожара. Благодаря своим выдающимися емкостным характеристикам литий-полимерные аккумуляторы широко применяются на современных летающих моделях, обеспечивая столь высокую мощность, что электрические авиамодели с литий-полимерными батареями сравнимы а порой и превосходят аналогичные модели с ДВС.

Литий-феррумные Сравнительно новый тип аккумуляторов, сочетающий в себе емкость литиевых элементов с неприхотливостью и надежностью кадмиевых батарей. На данный момент выпускается два вида батарей в герметичном цилиндрическом корпусе: емкостью 2300 мА*ч и 1100 мА*ч. Номинальное напряжение одного элемента 3,3в. Массового распространения еще не получили, но уже успешно применяются отдельными энтузиастами на самых различных типах моделей!

Способы зарядки аккумулятора

В процессе зарядки аккумулятора в нем происходят химические преобразования. Только часть поступающей энергии тратится на эти преобразования, другая часть превращается в тепло. Можно ввести понятие «КПД процесса зарядки аккумулятора». Это та часть энергии, поступающей от зарядного устройства, которая запасается в аккумуляторе. Значение КПД никогда не бывает 100%, при одних условиях зарядки КПД выше, при других – ниже. Тем не менее, КПД может быть довольно высоким, что позволяет производить зарядку большими токами не опасаясь перегрева аккумулятора. Химические реакции, которые протекают в NiMH аккумуляторе при его зарядке, являются экзотермическими, в отличие от NiCd аккумуляторов, где они эндотермические. Это означает, что КПД зарядки NiMH аккумуляторов ниже, и они более горячие в процессе зарядки. Это требует более тщательного контроля процесса зарядки.Скорость зарядки аккумулятора зависит от величины зарядного тока. Ток зарядки обычно измеряют в единицах C, где C – численное значение емкости аккумулятора. Это не совсем корректно с точки зрения размерностей физических величин, но принято считать, что ток 1C для аккумулятора емкостью 2500 мА/ч равен 2500 мА. По скорости различают несколько видов зарядки: капельная зарядка (trickle charge), быстрая зарядка (quick charge) и ускоренная зарядка (fast charge). Капельная зарядка обычно определяется как зарядка током 0.1C, быстрая зарядка – током порядка 0.3C, ускоренная зарядка – током 0.5…1.0C. На самом деле принципиальных отличий между быстрой и ускоренной зарядкой нет, они отличаются лишь предпочтительными методами определения конца зарядки. Поэтому есть смысл разделять только два вида зарядки: капельная и быстрая. К быстрой зарядке можно отнести любую зарядку током, большим 0.1C. Принципиальным отличием капельной и быстрой зарядки является то, что при быстрой зарядке зарядное устройство должно автоматически заканчивать процесс, пользуясь какими-то критериями. При капельной зарядке окончание процесса можно не детектировать, а аккумулятор может находится в состоянии капельной зарядки сколь угодно долго.

Быстрая зарядкаБольшинство производителей NiMH аккумуляторов приводят характеристики своих аккумуляторов для случая быстрой зарядки током 1C. Хотя иногда можно встретить рекомендации не превышать ток 0.75C. Эти рекомендации связаны с опасностью открывания вентиляционных отверстий аккумулятора при быстрой зарядке в условиях повышенной температуры окружающей среды. «Умное» зарядное устройство должно оценить условия и принять решение о допустимости быстрого заряда. Считается, что быстрый заряд можно использовать только в диапазоне температур 0…+40°C и при напряжении на аккумуляторе 0.8…1.8 В. КПД процесса быстрой зарядки очень высок (порядка 90%), поэтому аккумулятор нагревается слабо. Однако в конце зарядки КПД этого процесса резко падает и практически вся подводимая к аккумулятору энергия начинает превращаться в тепло. Это вызывает резкий рост температуры и давления внутри аккумулятора, что может вызвать его повреждение. И хотя для современных аккумуляторов взрыва, скорее всего, не последует, просто откроются вентиляционные отверстия и часть содержимого аккумулятора будет безвозвратно утрачена. Это точно не пойдет на пользу аккумулятору, не говоря уже об изменении внутренней структуры электродов под воздействием высокой температуры. Поэтому при быстрой зарядке аккумулятора очень важно зарядку вовремя прекратить. К счастью, в режиме быстрой зарядки есть довольно надежные критерии, по которым зарядное устройство может это сделать.

Алгоритм работы быстрого зарядного устройства состоит из нескольких фаз:1. Определение наличия аккумулятора.2. Квалификация аккумулятора (qualification).3. Пред-зарядка (pre-charge).4. Переход к быстрой зарядке (ramp).5. Быстрая зарядка (fast charge).6. Дозарядка (top-off charge).7. Поддерживающая зарядка (maintenance charge).

Капельная зарядка (trickle charge)Вопреки существующему мнению, капельная зарядка не способствует долгой жизни аккумуляторов. Дело в том, что при капельной зарядке зарядный ток не отключают даже после того, как аккумулятор полностью зарядился. Именно поэтому ток выбирается малым. Считается, что даже если вся энергия, сообщаемая аккумулятору, будет превращаться в тепло, при столь малом токе он не сможет существенно нагреться. Для NiMH аккумуляторов, которые значительно хуже реагируют на перезарядку, чем NiCd, ток капельного заряда рекомендуется не более 0.05C. Для аккумуляторов большей емкости значение тока капельной зарядки больше. Это означает, что в зарядном устройстве, предназначенном для зарядки аккумуляторов большой емкости, аккумуляторы малой емкости будут сильно нагреваться, что сокращает срок их службы. Снижение тока капельной зарядки ведет к увеличению длительности зарядки сверх разумного. Аккумулятор большой емкости, установленный в зарядное устройство, предназначенное для зарядки аккумуляторов малой емкости, может вообще никогда не достичь своего полного заряда, так как с процессом заряда будет конкурировать саморазряд. Долго находясь в таких условиях, аккумуляторы начинают деградировать, теряя емкость.При всем желании, надежно детектировать конец капельной зарядки невозможно. На низких зарядных токах профиль напряжения плоский, практически нет характерного максимума в конце зарядки. Температура также растет плавно. Единственным методом является ограничение процесса зарядки по времени. Однако при этом нужно знать не только точную емкость аккумулятора (которая зависит от возраста и состояния аккумулятора), но и величину его начального заряда. Исключить влияние начального заряда можно только одним способом – полностью разрядить аккумулятор перед зарядкой. А это еще больше удлиняет процесс зарядки и укорачивает жизнь аккумулятора, которая определяется количествомциклов заряд-разряда. Еще одной помехой при вычислении длительности капельной зарядки является низкий КПД этого процесса. Для капельной зарядки КПД не превышает 75%, более того, КПД зависит от многих факторов, в том числе от температуры и состояния аккумулятора. Единственным преимуществом капельной зарядки является простота реализации (без контроля конца зарядки). В то же время производители NiMH аккумуляторов не рекомендуют пользоваться капельной зарядкой. И только в самое последнее время производители аккумуляторов специально отмечают, что современные NiMH аккумуляторы не деградируют под воздействием длительной капельной зарядки.

Фаза определения наличия аккумулятораВ этой фазе обычно проверяется напряжение на выводах аккумулятора при включенном генераторе зарядного тока примерно 0.1C. Если при этом напряжение оказывается выше 1.8 В, это значит, что аккумулятор отсутствует или поврежден. В любом случае зарядка начинаться не должна. Как только будет обнаружено меньшее напряжение, делается вывод, что аккумулятор подключен и можно начинать зарядку.Во всех других фазах зарядки на фоне основных действий должна производится проверка наличия аккумулятора. Эта необходимость связана с тем, что аккумулятор в любой момент может быть вынут из зарядного устройства. При этом из любой фазы зарядное устройство должно перейти на первую фазу – определение наличия аккумулятора.

Фаза квалификации аккумулятораЗарядка начинается с фазы квалификации аккумулятора. Эта фаза нужна для грубой оценки начального заряда аккумулятора. Если напряжение на аккумуляторе меньше 0.8 В, то быструю зарядку производить нельзя. В этом случае требуется дополнительная фаза пред-зарядки. Если же напряжение больше этой величины, то фаза пред-зарядки пропускается. На практике аккумуляторы никогда не разряжают ниже 1.0 В. Поэтому фаза пред-зарядки реально никогда не используется, разве что при зарядке глубоко разряженных или долго не бывших в употреблении аккумуляторов.

Фаза пред-зарядкиЭта фаза предназначена для начальной зарядки глубоко разряженных аккумуляторов. Значение тока пред-зарядки выбирается в пределах 0.1…0.3C. Фаза пред-зарядки должна быть ограничена во времени (например, 30 мин). Более длительная пред-зарядка смысла не имеет, так как у исправного аккумулятора напряжение должно довольно быстро достигнуть порогового значения 0.8 В. Если же напряжение не растет, значит аккумулятор поврежден и процесс зарядки нужно прервать с индикацией ошибки.Во всех длительных фазах зарядки необходимо контролировать температуру и прекращать зарядку при достижении критического значения. Для NiMH аккумуляторов максимально допустимой во время зарядки считают температуру 50°C. Как и во всех других фазах, необходимо контролировать наличие аккумулятора.

Фаза перехода к быстрой зарядкеЕсли напряжение на аккумуляторе выше 0.8 В, то можно начинать быструю зарядку. Сразу включать большой зарядный ток не рекомендуется. Ток нужно плавно повышать в течение 2…4 мин, пока он не достигнет заданного тока быстрой зарядки.В этой фазе необходимо контролировать температуру и прекращать зарядку при достижении критического значения. Как и во всех других фазах, необходимо контролировать наличие аккумулятора.

Фаза быстрой зарядки В этой в фазе ток зарядки устанавливают в пределах 0.5…1.0C. Основной проблемой при быстрой зарядке является точное определение момента окончания зарядки. Если фазу быстрой зарядки вовремя не прекратить, аккумулятор будет разрушен. Поэтому весьма желательно, чтобы для определения окончания быстрой зарядки использовалось сразу несколько независимых критериев.Для NiCd аккумуляторов обычно применялся так называемый –dV метод. В процессе зарядки напряжение на аккумуляторе растет, но в самом конце зарядки оно начинает падать. Для NiCd аккумуляторов критерием окончания зарядки являлось снижение напряжения примерно на 30 мВ (на каждый аккумулятор). –dV – это самый быстрый метод, он хорошо работает даже с частично заряженными аккумуляторами. Если, например, установить на зарядку полностью заряженный аккумулятор, то напряжение на нем начнет быстро расти, затем довольно резко падать. Это вызовет окончание зарядки.Для NiMH аккумуляторов этот метод работает не столь хорошо, потому что падение напряжения для них менее выражено. При токах зарядки менее 0.5C максимум напряжения вообще может отсутствовать, поэтому зарядное устройство, предназначенное для зарядки аккумуляторов малой емкости, не всегда может определить конец зарядки аккумуляторов большой емкости. При повышенных температурах максимум напряжения также несколько смазывается. Слабое падение напряжения в конце зарядки вынуждает повышать чувствительность, что может привести к досрочному завершению быстрой зарядки из-за помех. Помехи генерируются как самим зарядным устройством, так и проникают из питающей сети. По этой причине не рекомендуется заряжать аккумуляторы в автомобиле, так как бортовая сеть обычно имеет очень высокий уровень помех. Сам аккумулятор тоже является источником шумов. Поэтому при измерении напряжения нужно применять фильтрацию. Надежность метода –dV уменьшается при зарядке батарей последовательно соединенных аккумуляторов, если отдельные аккумуляторы в батарее различаются постепени заряда. При этом пик напряжения для разных аккумуляторов батареи наступает в разные моменты времени, и профиль напряжения смазывается.Иногда для NiMH аккумуляторов вместо метода –dV используют метод dV=0, когда вместо падения напряжения детектируют плато на профиле напряжения. Критерием конца зарядки в этом случае служит постоянство напряжения на аккумуляторе в течение, например, 10 минут. Метод dV=0 можно рассматривать как вариант метода –dV с установленным нулевым порогом изменения напряжения.Несмотря на все трудности определения конца зарядки методом –dV, именно этот метод большинством производителей NiMH аккумуляторов называется как основной при быстрой зарядке. Типичным значением для изменения напряжения в конце зарядки током 1C является –2.5…–12 мВ на один аккумулятор.Сразу после включения большого зарядного тока напряжение на аккумуляторе может испытывать флуктуации, которые могут быть неверно восприняты как падение напряжения в конце зарядки. Для предотвращения ложного прекращения быстрой зарядки первые 3…10 мин (hold off time) после включения зарядного тока контроль –dV должен быть выключен.Одновременно с падением напряжения в конце зарядки начинает расти температура и давление внутри аккумулятора. Поэтому конец зарядки можно определить по возрастанию температуры. Устанавливать абсолютный порог температуры для определения момента окончания зарядки не рекомендуется, так как сильное влияние на точность будет оказывать температура окружающей среды. Поэтому чаще используют не саму температуру, а скорость ее изменения dT/dt. Считается, что при зарядном токе 1C процесс зарядки нужно завершать, когда скорость роста температуры dT/dt достигнет 1°C/мин. Нужно отметить, что при токах зарядки менее 0.5C скорость роста температуры почти не меняется и этот критерий использовать нельзя. Ввиду тепловой инерции метод dT/dt склонен вызывать некоторый перезаряд аккумулятора.Как метод dT/dt, так и метод –dV вызывают некоторый перезаряд аккумулятора, что ведет к снижению срок его службы. Для того, чтобы обеспечить полный заряд аккумулятора, завершение заряда лучше проводить малым током при низкой температуре аккумулятора, так как при повышенных температурах способность принимать заряд у аккумуляторов заметно падает. Поэтому фазу быстрой зарядки желательно завершать чуть раньше. Существует так называемый inflexion метод определения окончания быстрой зарядки [3]. Суть этого метода заключается в том, что анализируется не максимум напряжения на аккумуляторе, а максимум производной напряжения по времени. Т.е. быстрая зарядка прекратится в тот момент, когда скорость роста напряжения будет максимальной. Это позволяет завершить фазу быстрой зарядке раньше, когда температура аккумулятора еще не успела значительно подняться. Однако этот метод требует измерения напряжения с большей точностью и некоторых математических вычислений (вычисления производной и цифровой фильтрации полученного значения).Некоторые зарядные устройства используют не постоянный зарядный ток, а импульсный [4]. Импульсы тока имеют длительность порядка 1 сек, промежуток между импульсами – порядка 20…30 мс. Как преимущество такого метода называют лучшее выравнивание концентрации активных веществ по всему объему, меньшую вероятность образования крупных кристаллических образований на электродах и их пассивации. Точных данных по эффективности такого метода нет, во всяком случае, вреда он не приносит. С другой стороны, такой способ имеет другие преимущества. В процессе детектирования окончания быстрого заряда необходимо точно измерять напряжение на аккумуляторе. Если измерение проводить под током, то дополнительную погрешность будет вносить сопротивление контактов, которое может быть нестабильным. Поэтому на время измерения зарядный ток желательно отключать. После выключения зарядного тока необходимо сделать паузу 5…10 мс, пока напряжение на аккумуляторе установится. Затем можно производить измерение. Для эффективной фильтрации помех сетевой частоты можно произвести рядпоследовательных выборок на интервале 20 мс (один период сетевой частоты) с последующей цифровой фильтрацией.Идея заряда импульсным током получила дальнейшее развитие. Был разработан метод, который называют FLEX negative pulse charging или Reflex Charging. Этот метод отличается от простого импульсного заряда наличием в промежутках между импульсами тока зарядки импульсов разрядного тока. При длительности импульсов тока зарядки порядка 1 сек длительность импульсов разрядного тока выбирается порядка 5 мс. Величина разрядного тока больше тока зарядки в 1.0…2.5 раз. Как преимущество такого метода называют более низкую температуру аккумулятора в процессе зарядки и способность устранять крупные кристаллические образования на электродах (вызывающих эффект «памяти»). Но есть результаты независимой проверки это метода фирмой General Electric, которые говорят о том, что пользы такой метод не приносит, как, впрочем, и вреда.Поскольку правильное определения окончания быстрого заряда является очень важным, хорошее зарядное устройство должно использовать несколько методов определения сразу. Кроме того, должны проверяться некоторые дополнительные условия для аварийного прекращения быстрой зарядки. Так, в фазе быстрой зарядки необходимо контролировать температуру аккумулятора и прекращать быструю зарядку в случае достижения критического значения. Для быстрой зарядки ограничение по температуре более жесткое, чем для зарядки вообще. Поэтому при достижении температуры +45°C необходимо аварийно прекратить быструю зарядку и перейти на фазу дозарядки меньшим током. Очень желательно пред продолжением зарядки дождаться остывания аккумулятора, так как при повышенных температурах способность принимать заряд у аккумуляторов падает.Еще одним дополнительным условием является ограничение времени быстрой зарядки. Зная ток зарядки, емкость аккумулятора и КПД процесса зарядки можно вычислить время, необходимое для полной зарядки. Таймер быстрой зарядки должен быть установлен на время, больше расчетного на 5…10%. Если это время истекло, а ни один из способов детектирования окончания быстрой зарядки не сработал, она аварийно прекращается. Такая ситуация, скорее всего, говорит о неисправности каналов измерения напряжения и температуры.Кроме того, как и во всех других фазах, необходимо контролировать наличие аккумулятора.

Фаза дозарядкиВ этой фазе ток зарядки устанавливают в пределах 0.1…0.3C. При токе дозарядки 0.1C производители рекомендуют длительность дозарядки 30 мин. Более длительная дозарядка приводит к перезаряду, что увеличивает емкость аккумулятора на 5…6%, но сокращает количество циклов заряд-разряда на 10…20%. Еще одним положительным эффектом дозарядки является выравнивание заряда аккумуляторов в батарее. Те аккумуляторы, которые полностью заряжены, будут рассеивать подводимую энергию в виде тепла, в то время как другие будут заряжаться. Если фаза дозарядки идет непосредственно после фазы быстрой зарядки, полезно в течение нескольких минут остудить аккумуляторы. С повышением температуры способность аккумулятора принимать заряд существенно падает. Например, при температуре 45°C аккумулятор способен принять только 75% заряда. Поэтому дозарядка, проведенная при комнатной температуре, позволяет получить более полный заряд аккумулятора.

Поддерживающая зарядка Капельная подзарядкаЗарядные устройства, предназначенные для зарядки NiCd аккумуляторов по окончанию процесса зарядки обычно переходят в режим капельного заряда, чтобы поддерживать аккумулятор в полностью заряженном состоянии. Это приводит к тому, что температура аккумулятора всегда остается повышенной, что уменьшает срок службы аккумулятора. Для NiMH аккумуляторов долго находится в состоянии капельной зарядки нежелательно, так как эти аккумуляторы плохо переносят перезаряд. По крайней мере, ток поддерживающей зарядки должен быть очень низким, чтобы только компенсировать саморазряд. Для NiMH аккумуляторов саморазряд составляет до 15% емкости в первые 24 часа, затем саморазряд снижается и составляет 10…15% в месяц. Для того, чтобы скомпенсировать саморазряд, достаточен средний ток менее 0.005C. Некоторые зарядные устройства включают ток поддерживающей зарядки раз в несколько часов, остальное время аккумулятор отключен. Величина саморазряда сильно зависит от температуры, поэтому еще лучше сделать поддерживающий заряд адаптивным: небольшой ток зарядки включается лишь тогда, когда обнаруживается заданное уменьшение напряжения на аккумуляторе.В принципе, от фазы поддерживающей зарядки можно вообще отказаться, но если между зарядкой и использованием аккумуляторов проходит время, то непосредственно перед использованием аккумуляторы нужно подзарядить для компенсации саморазряда. Хотя более удобно, если зарядное устройство постоянно поддерживает аккумуляторы в состоянии полной зарядки.

Похожие статьи

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

www.tex-sovet.ru


Смотрите также