Техническа справка --- Основни положения за зарядни устройства и батерии
Непрекъснато разрастващият се пазар за преносимо оборудване създава нарастващо търсене на подобрена производителност и експлоатационен живот на батериите. За да се отговорят на тези критерии, капацитетът и възможностите на презареждащите се клетки непрекъснато се увеличават, от въвеждането на търговски никел-кадмиеви (NiCd) и запечатани оловно-киселинни (SLA) батерии през 60-те години на миналия век до по-скорошното въвеждане на никел-метал-хидридни (NiMH) и литиево-йонни (Li-I или Li+) технологии. Всеки тип клетка има своите предимства, но решението кой да се използва в конкретно приложение може да зависи както от икономически съображения, така и от техническа целесъобразност.
Основни неща за батерията
Някои експлоатационни и зарядни характеристики на най-често срещаните типове вторични батерии са показани в таблицата. Производителността ще варира в зависимост от производителя, така че тези данни трябва да се използват само за насоки. Максимално допустимите скорости на зареждане ще варират, но от това и капацитета в ампери-часове (C) на клетката, времената за бързо зареждане могат да се изчислят съгласно показаните формули. Имайте предвид, че това са емпирични правила, базирани на богат опит, и че върнатият капацитет е силно зависим от първоначалното състояние и възрастта на клетките.
| Характеристика | SLA (AGM) | Никел-кадмиеви батерии | NiMH | Li+/Li-полимер |
| Енергийна плътност (Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
| Работни цикли (типични) | 300 | 800 | 500 | 800 |
| Работна температура (°C) | 0~35 | 0~45 | 0~40 | 0~50 |
| Максимален ток на зареждане (A) | 0,25°C | 2C | 1С | 1С |
| Метод на зареждане | Постоянно напрежение | Постоянен ток | Постоянен ток | Постоянен ток/напрежение |
| Време за бързо зареждане (ч) | C/A + 2 часа | Сметка + 20% | Сметка + 20% | C/A × 2 |
Съответстващи зарядни устройства с батерии
Потребителите харесват зарядно устройство, което зарежда батериите възможно най-бързо. Но скоростта не е единственият фактор, когато става въпрос за проектиране на зарядно устройство. Ако зареждането може да се извършва през нощта, подходящото зарядно устройство за бавно зареждане може да бъде много компактно, тъй като не е необходимо да генерира много ток. Също така е вероятно то да е леко, лесно преносимо и сравнително евтино за производство.
Запечатаните оловно-киселинни батерии изискват зареждане с постоянно напрежение и ограничен ток. За SLA батерии в режим на готовност, непрекъснатото зареждане при 2,25 V/клетка е достатъчно. При този потенциал батерията няма да се презареди и може да остане свързана за неопределено време, без да се повреди. Еквивалентът за NiCd и NiMH е зареждане с постоянен ток за една нощ (14 часа) при 0,1 C. Докато повечето SLA и NiCd клетки са подходящи за дългосрочно зареждане с плавно зареждане, за NiMH зареждането трябва да се прекрати, за да се предотврати повреда.
Какви са факторите, които трябва да се вземат предвид при определянето на бързо зарядно устройство? Много високите скорости на бързо зареждане могат да бъдат вредни за общия живот на клетките. Не е задължително производителите на батерии да предупреждават за намален живот и реалистични цикли на презареждане, а ако го правят, подробностите може да не са толкова ясни. Успешното бързо зареждане със скорости до 2C изисква интелигентно наблюдение на параметрите на батерията на всички етапи от цикъла на зареждане. Най-новото поколение интелигентни зарядни устройства могат да се справят с ефектите на защитните схеми и промените в работната температура и контактното съпротивление. Съществена характеристика на бързите зарядни устройства е автоматичното намаляване на скоростта на зареждане преди началото на презареждане и последващото повишаване на температурата и налягането.
Характеристиките на зареждане на NiCd и NiMH клетките са сходни, въпреки че NiMH генерира повече топлина по време на зареждане и пиковото напрежение е по-слабо забележимо. И в двата типа клетки се използват различни техники за бързо прекратяване на зареждането с постоянен ток. Те включват dV/dt, скоростта на промяна на напрежението близо до пиковото напрежение; -dV, спадането на напрежението на клетката след пика; и отчитане на температурата на клетката при пълен заряд. Схемите за реформиране и кондициониране на повредени, неформирани или стари клетки преди масово зареждане също са силно желателни за никеловите клетки. Очевидно е, че всички тези функции имат своята цена, но без тази усъвършенстваност могат да бъдат нанесени сериозни повреди на клетките, ограничавайки както капацитета, така и живота им, както и рискувайки проблеми с безопасността.
Зареждането на литиево-йонни клетки е подобно на SLA, като и двете изискват постоянно напрежение с ограничен ток. За литиево-йонните батерии обаче е жизненоважно зарядното устройство да включва прекъсване на тока в крайната точка и таймер за безопасна работа за цялостна защита. Поради специфичните изисквания за отделните приложения, системите за зареждане на литиево-йонни батерии трябва да бъдат интегрирани в дизайна на батерийния пакет възможно най-рано в процеса на проектиране. Новото поколение интелигентни литиево-йонни зарядни устройства Lawtronics отговаря на критериите, определени от производителите на клетки, и може да бъде конфигурирано така, че да отговаря на повечето изисквания на OEM производители.
Технологията на батериите бавно, но стабилно продължава да се развива, а интелигентният дизайн на зарядните устройства може да гарантира, че потребителят ще извлече максимални ползи.