Technické informace --- Základy nabíječek a baterií
Neustále se rozšiřující trh s přenosnými zařízeními vytváří rostoucí poptávku po lepším výkonu a životnosti baterií. Aby byla tato kritéria splněna, kapacita a schopnost dobíjecích článků se neustále zvyšovaly, od zavedení komerčních niklkadmiových (NiCd) a uzavřených olověných (SLA) baterií v 60. letech 20. století až po novější zavedení technologií niklmetalhydridových (NiMH) a lithium-iontových (Li-I nebo Li+) baterií. Každý typ článků má své výhody, ale rozhodnutí, který z nich použít v konkrétní aplikaci, může záviset na ekonomických aspektech stejně jako na technické vhodnosti.
Základní informace o bateriích
Některé provozní a nabíjecí charakteristiky nejběžnějších typů sekundárních článků jsou uvedeny v tabulce. Výkon se bude lišit v závislosti na výrobci, proto by tyto údaje měly být používány pouze jako vodítko. Maximální povolené nabíjecí rychlosti se budou lišit, ale z nich a z kapacity článku v ampérhodinách (C) lze vypočítat doby rychlého nabíjení podle uvedených vzorců. Mějte na paměti, že se jedná o empirická pravidla založená na rozsáhlých zkušenostech a že vrácená kapacita velmi závisí na počátečním stavu a stáří článků.
| Charakteristický | SLA (AGM) | NiCd | NiMH | Li+/Li-polymer |
| Hustota energie (Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
| Provozní cykly (typické) | 300 | 800 | 500 | 800 |
| Provozní teplota (°C) | 0~35 | 0~45 | 0~40 | 0~50 |
| Maximální nabíjecí proud (A) | 0,25 °C | 2C | 1C | 1C |
| Způsob nabíjení | Konstantní napětí | Konstantní proud | Konstantní proud | Konstantní proud/napětí |
| Doba rychlého nabíjení (h) | C/A + 2 hodiny | Účetní účet + 20 % | Účetní účet + 20 % | C/A × 2 |
Vhodné nabíječky k bateriím
Uživatelé oceňují nabíječku, která nabíjí baterie co nejrychleji. Rychlost však není jediným faktorem při návrhu nabíječky. Pokud lze nabíjení provádět přes noc, může být vhodná udržovací nabíječka velmi kompaktní, protože nemusí dodávat mnoho proudu. Pravděpodobně bude také lehká, snadno přenosná a její výroba bude relativně levná.
Uzavřené olověné akumulátory vyžadují nabíjení konstantním napětím s omezeným proudem. Pro SLA akumulátory v pohotovostním režimu je dostatečné nepřetržité nabíjení při 2,25 V/článek. Při tomto napětí se baterie nepřebíjí a může zůstat připojena neomezeně dlouho, aniž by došlo k poškození. Ekvivalentem pro NiCd a NiMH je nabíjení konstantním proudem přes noc (14 hodin) při 0,1 C. Zatímco většina SLA a NiCd článků je vhodná pro dlouhodobé udržovací nabíjení, u NiMH je nutné nabíjení ukončit, aby se zabránilo poškození.
Jaké faktory je však třeba zvážit při výběru rychlonabíječky? Velmi vysoké rychlosti rychlého nabíjení mohou být škodlivé pro celkovou životnost článků. Výrobci baterií nemusí nutně primárně upozorňovat na zkrácenou životnost a realistické cykly nabíjení, a pokud ano, podrobnosti nemusí být tak jasné. Úspěšné rychlé nabíjení rychlostí až 2C vyžaduje inteligentní monitorování parametrů baterie ve všech fázích nabíjecího cyklu. Nejnovější generace inteligentních nabíječek dokáže řešit účinky ochranných obvodů a kolísání provozní teploty a kontaktního odporu. Základní vlastností rychlonabíječek je automatické snížení rychlosti nabíjení před začátkem přebíjení a následným nárůstem teploty a tlaku.
Nabíjecí charakteristiky NiCd a NiMH článků jsou podobné, ačkoli NiMH během nabíjení generuje více tepla a špičkové napětí je méně patrné. V obou typech článků se používají různé techniky rychlého ukončení nabíjení konstantním proudem. Patří mezi ně dV/dt, rychlost změny napětí blízko špičkového napětí; -dV, pokles napětí článku pod špičku; a snímání teploty článku při plném nabití. Obvody pro reforming a kondicionování zneužitých, netvarovaných nebo starých článků před hromadným nabíjením jsou také velmi žádoucí u článků na bázi niklu. Všechny tyto funkce samozřejmě mají svou cenu, ale bez této sofistikovanosti může dojít k vážnému poškození článků, což omezí jak kapacitu, tak životnost a také riskuje bezpečnostní problémy.
Nabíjení Li-I článků je podobné SLA, obě vyžadují konstantní napětí s omezeným proudem. U Li-I článků je však zásadní, aby nabíječka obsahovala koncový proudový odpojovač a časovač proti selhání pro celkovou ochranu. Vzhledem ke specifickým požadavkům jednotlivých aplikací by měly být nabíjecí systémy Li-I integrovány do návrhu bateriového bloku co nejdříve v procesu návrhu. Nová generace inteligentních nabíječek Li-I článků Lawtronics splňuje kritéria stanovená výrobci článků a lze ji konfigurovat tak, aby vyhovovala většině požadavků výrobců originálních zařízení (OEM).
Technologie baterií se pomalu, ale jistě vyvíjí a inteligentní konstrukce nabíječek může zajistit, aby uživatel získal maximální výhody.