Все зарядные устройства можно разделить на две большие группы: зарядные устройства индивидуального использования и промышленные зарядные устройства. К первой группе относятся недорогие зарядные устройства, предназначенные для заряд-
ки аккумуляторных батарей мобильных телефонов, портативных компьютеров и видеокамер. Они отличаются умеренным временем заряда.
В отличие от них промышленные зарядные устройства предназначены для зарядки и обслуживания большого парка батарей. Такие зарядные устройства поставляются как производителями аккумуляторных батарей (часто при их обозначении применяют сокращение OEM — Original Equipment Manufacturer — производитель оригинального оборудования), так и сторонними фирмами. Если зарядные устройства OEM отвечают всем основным требованиям, то зарядные устройства от сторонних производителей, дабы заинтересовать покупателя, имеют дополнительные полезные функции. К ним относятся, например, подзарядка несимметричными импульсами тока, возможность разряда для восстановления емкости батареи, индикация состояния заряда (в технической документации обозначается как SoC — State of Charge), индикация общего состояния батареи (SoH — State of Health). Следует отметить, что продукция сторонних производителей зарядных устройств, кроме высоких характеристик и дополнительных функциональных возможностей, имеет и очень привлекательные цены. Но нельзя забывать и о том, что в продаже ест 350множество некачественных зарядных устройств, изготовленных никому не известными фирмами. Использовать их небезопасно как для здоровья аккумуляторных батарей, так и для своего собственного.
|
|
Одной из проблем некоторых зарядных устройств, особенно применяемых для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторных батарей, является неуправляемый перезаряд батарей. При этом сильный нагрев батарей приводит к их выходу из строя. Перезаряд обычно происходит после того, как в процессе заряда батарея станет теплой на ощупь, т. е. будет иметь температуру, близкую к температуре тела человека.
Избежать нагрева батарей при заряде удается не всегда. Батарея достигает максимальной температуры в момент ее полного заряда. Ее температура в этот момент умеренна. По завершении зарядки начинает светиться индикатор готовности (Ready), и зарядное устройство переходит в режим струйной (trickle) подзарядки. Батарея постепенно остывает до комнатной температуры. Если же ее температура не снижается и остается выше комнатной, это свидетельствует о неправильной работе зарядного
42
Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи
Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи
|
|
43
устройства или его неисправности. В таком случае батарею нужно из него извлечь сразу же после включения индикатора ее готовности. Любое продолжение процесса заряда, даже струйного, приведет к ее выходу из строя. Особенно это предостережение относится к никель-металлгидридным аккумуляторным батареям. В режиме струйного заряда импульсами тока значительной величины они могут оставаться холодными, но при этом процессы, приводящие к их выходу из строя, будут продолжаться. Поэтому батареи при использовании подобных зарядных устройств долго служить не будут.
Заряженные аккумуляторные батареи лучше хранить где-нибудь на полке, чем оставлять во включенном зарядном устройстве на несколько дней. Даже при кажущейся безопасности струйной подзарядки заряженной батареи в зарядном устройстве в никель-кадмиевых батареях происходит процесс кристаллизации химических веществ (эффект памяти). Кристаллизация уменьшает активную площадь пластин аккумулятора, что эквивалентно уменьшению емкости. Эффект памяти присущ и никель-металлгидридным батареям, но в значительно меньшей степени, что позволяет производителям и их дилерам в рекламных целях утверждать, что такие батареи этого недостатка лишены. При необходимости использования батареи через длительное время после зарядки, перед использованием ее необходимо подзарядить. Все вышесказанное не относится к литий-ионным аккумуляторным батареям. Большинство из них могут оставаться подключенными к зарядному устройству сколь угодно долго без угрозы выхода из строя.
Емкость и срок службы аккумуляторных батарей очень сильно зависят от типа и качества зарядных устройств, используемых для их заряда, которые обеспечивают определенный метод заряда и выбор режима разряда. Выбор хорошего зарядного устройства для потребителя часто является вопросом второстепенной важности, особенно при использовании аккумуляторов в бытовой электронной технике. Однако это очень важный вопрос, и решать его нужно сразу, чтобы впоследствии не удивляться, почему так быстро приходится заменять дорогостоящую аккумуляторную батарею или почему она не держит заряд. В большинстве случаев деньги, вложенные в приобретение хорошего зарядного устройства, оправдывают себя в результате эффективной работы и длительного срока службы аккумуляторной батареи.
Для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей существует три типа зарядных устройств. К ним относятся:
1. Зарядные устройства нормального (медленного) заряда
или Slow Chargers. Зарядные устройства этого класса, применяе
мые для заряда аккумуляторных батарей сотовых телефонов,
иногда называют ночными. Ток нормального заряда составляет
0,1С (С — Capacity — емкость аккумуляторной батареи). Время
заряда — 14... 16 ч. При таком малом токе заряда трудно опреде
лить время его окончания. Поэтому обычно индикатор готовно
сти батареи в зарядных устройствах для нормального заряда от
сутствует. Они самые дешевые и предназначены только для за
рядки никель-кадмиевых батарей. Для зарядки обоих типов
аккумуляторных батарей используются другие, более совершен
ные зарядные устройства. Если зарядный ток установлен прави
льно, полностью заряженная батарея становится чуть теплой на
ощупь. В таком случае нет необходимости немедленно отклю
чать ее от зарядного устройства. В нем она может оставаться бо
лее чем на один день. Но все же ее отсоединение сразу после
окончания заряда — лучший вариант. При использовании таких
зарядных устройствах проблемы возникают, если они использу
ются для зарядки батарей малой емкости (менее 1 мА-ч), в то
время как рассчитаны для работы с более мощными батареями.
В таком случае батарея станет нагреваться уже по достижении
70 % своей емкости. Поскольку возможность уменьшить ток за
ряда или прекратить его процесс вообще отсутствует, то во вто
рой половине цикла заряда начнется процесс теплового разру
шения батареи. Единственно возможный способ сохранить бата
рею, это отключить ее, как только она станет теплой. В случае,
если для зарядки мощной батареи используется недостаточно
мощное зарядное устройство, батарея в процессе заряда будет
оставаться холодной и никогда не будет заряжена до конца. Тог
да из-за эффекта памяти она потеряет часть своей емкости.
|
|
2. Устройства быстрого заряда (Quick Chargers). Они позици
онируются как зарядные устройства среднего класса как по ско
рости заряда, так и по цене. Заряд аккумуляторов в них происхо
дит в течение 3...6 ч током около 0,ЗС. В качестве необходимого
элемента они имеют схему контроля достижения батареей опре
деленного напряжения в конце заряда и ее отключения в этот
момент. Такие зарядные устройства обеспечивают лучшее по
44
Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи
сравнению с устройствами медленного заряда обслуживание батарей: батареи служат дольше, если их заряжать более сильным током, не допускать их нагрева и перезаряда. Однако разброс параметров батарей делает использование устройств быстрого заряда неэффективным. В настоящее время они уступили свое место зарядным устройствам скоростного заряда.
3. Устройства скоростного заряда (Fast Chargers). Такие зарядные устройства имеют несколько преимуществ перед зарядными устройствами других типов. Главное из них — меньшее время заряда. Хотя из-за большей мощности источника напряжения и необходимости применения специальных узлов контроля и управления такие зарядные устройства имеют наиболее высокие цены, они окупаются за счет обеспечения хороших характеристик аккумуляторных батарей и их более длительного срока службы. Время их заряда в зарядных устройствах такого типа зависит от тока заряда, степени разряда батареи, ее емкости и типа. При токе заряда 1С разряженная никель-кадмиевая батарея заряжается в среднем менее чем за один час. Если же батарея полностью заряжена, некоторые зарядные устройства переключаются в режим подзарядки пониженным током заряда и с отключением по сигналу таймера. По окончании процесса заряда зарядное устройство переключается в режим струйной подзарядки для компенсации саморазряда батареи.
|
|
Современные устройства скоростного заряда обычно применяются для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-метал-лгидридных аккумуляторных батарей. Поскольку этот процесс происходит при повышенном токе заряда и за ним необходим контроль, очень важно, чтобы в конкретном зарядном устройстве заряжались только те аккумуляторы, перечень которых рекомендован его производителем. Некоторые батареи кодируются электрически на заводах-изготовителях с той целью, чтобы зарядное устройство могло определить их тип и основные электрические характеристики. После этого оно автоматически выставит величину тока и задаст алгоритм процесса заряда, соответствующие установленной в него аккумуляторной батарее. Свинцово-кислотные и литий-ионные аккумуляторные батареи имеют алгоритмы заряда, не совместимые с алгоритмом заряда никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей. Поэтому для заряда последних их использовать нельзя.