Τεχνική Αναφορά --- Βασικά Φορτιστές & Μπαταρίες
Η συνεχώς αναπτυσσόμενη αγορά φορητού εξοπλισμού δημιουργεί μια αυξανόμενη ζήτηση για βελτιωμένη απόδοση και διάρκεια ζωής των μπαταριών. Για να πληρούνται αυτά τα κριτήρια, η χωρητικότητα και η δυνατότητα των επαναφορτιζόμενων στοιχείων έχει αυξηθεί σταθερά, από την εισαγωγή των εμπορικών μπαταριών νικελίου-καδμίου (NiCd) και σφραγισμένων μπαταριών μολύβδου-οξέος (SLA) τη δεκαετία του 1960 έως την πιο πρόσφατη εισαγωγή των τεχνολογιών υδριδίου μετάλλου νικελίου (NiMH) και ιόντων λιθίου (Li-I ή Li+). Κάθε τύπος στοιχείου έχει τα πλεονεκτήματά του, αλλά η απόφαση για το ποιο στοιχείο θα χρησιμοποιηθεί σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή μπορεί κάλλιστα να εξαρτάται τόσο από οικονομικές όσο και από τεχνική σκοπιμότητα.
Βασικά στοιχεία μπαταρίας
Ορισμένα λειτουργικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά φόρτισης των πιο συνηθισμένων τύπων δευτερογενών στοιχείων παρουσιάζονται στον πίνακα. Η απόδοση θα διαφέρει ανάλογα με τον κατασκευαστή, επομένως αυτά τα δεδομένα θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο για καθοδήγηση. Οι μέγιστες επιτρεπόμενες ταχύτητες φόρτισης θα διαφέρουν, αλλά από αυτό και την χωρητικότητα Ampere-hour (C) του στοιχείου, οι γρήγοροι χρόνοι φόρτισης μπορούν να υπολογιστούν σύμφωνα με τους τύπους που εμφανίζονται. Λάβετε υπόψη ότι αυτοί είναι εμπειρικοί κανόνες, βασισμένοι σε εκτεταμένη εμπειρία, και ότι η επιστρεφόμενη χωρητικότητα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αρχική κατάσταση και την ηλικία των στοιχείων.
| Χαρακτηριστικός | SLA (Ετήσια Γενική Συνέλευση) | Νικελίου-Καδμίου | NiMH | Λιθίου+/Λιθίου-πολυμερές |
| Ενεργειακή πυκνότητα (Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
| Κύκλοι Λειτουργίας (Τυπικοί) | 300 | 800 | 500 | 800 |
| Operating Temperature (°C) | 0~35 | 0~45 | 0~40 | 0~50 |
| Max Charge Current (A) | 0.25C | 2C | 1C | 1C |
| Charge Method | Constant Voltage | Constant Current | Constant Current | Constant Current/Voltage |
| Fast Charge Time (h) | C/A + 2 hours | C/A + 20% | C/A + 20% | C/A × 2 |
Matching chargers to batteries
Users like a charger that will charge batteries as fast as possible. But speed is not the only factor when it comes to designing a charger. If charging can be carried out overnight, the appropriate trickle charger can be very compact, since it does not have to source much current. It is also likely to be lightweight, easily portable and relatively inexpensive to produce.
Sealed lead acid batteries require current limited constant voltage charging. For SLA batteries in standby use, continuous charging at 2.25V/cell is adequate. At this potential, the battery will not overcharge and may remain connected indefinitely without incurring damage. The equivalent for NiCd and NiMH is an overnight (14h) constant current charge at 0.1C. While most SLA and NiCd cells are suited to long term trickle charge, for NiMH, charging must be terminated to prevent damage.
However, what are the factors that need to be considered when specifying a fast charger? Very high fast-charge rates can be detrimental to the overall lifespan of the cells. It is not necessarily a prime consideration of battery manufacturers to warn about reduced lifespan and realistic recharge cycles and, if they do, the details may not be that clear. Successful fast charging at rates of up to 2C requires intelligent monitoring of battery parameters at all stages in the charging cycle. The latest generation of intelligent chargers can address the effects of protection circuitry and variations in operating temperature and contact resistance. An essential feature of fast chargers is the automatic reduction in charge rate before the onset of overcharge and subsequent rise in temperature and pressure.
The charging characteristics of NiCd and NiMH cells are similar, although NiMH generates more heat during charge and peak voltage is less apparent. Various constant current fast charge termination techniques are used in both cell types. These include dV/dt, the rate of change of voltage close to peak voltage; -dV, the fall in cell voltage beyond peak; and cell temperature sensing at full charge. Circuitry for reforming and conditioning abused, unformed or old cells prior to bulk charging is also highly desirable for nickel-based cells. Obviously, all of these features come with a price, but without this sophistication, serious damage can be done to the cells, limiting both capacity and lifetime, as well as risking safety issues.
Η φόρτιση των στοιχείων Li-I είναι παρόμοια με το SLA, και τα δύο απαιτούν περιορισμένη σταθερή τάση ρεύματος. Ωστόσο, για το Li-I, είναι ζωτικής σημασίας ο φορτιστής να ενσωματώνει διακοπή ρεύματος τελικού σημείου και χρονοδιακόπτη ασφαλείας για συνολική προστασία. Λόγω των ειδικών απαιτήσεων για μεμονωμένες εφαρμογές, τα συστήματα φόρτισης Li-I θα πρέπει να ενσωματώνονται στο σχεδιασμό της μπαταρίας το συντομότερο δυνατό στη διαδικασία σχεδιασμού. Η νέα γενιά έξυπνων φορτιστών Li-I της Lawtronics πληροί τα κριτήρια που ορίζονται από τους κατασκευαστές στοιχείων και μπορεί να διαμορφωθεί ώστε να ταιριάζει στις περισσότερες απαιτήσεις των κατασκευαστών πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM).
Η τεχνολογία των μπαταριών συνεχίζει να εξελίσσεται αργά αλλά σταθερά και ο έξυπνος σχεδιασμός φορτιστή μπορεί να διασφαλίσει ότι θα παρέχονται τα μέγιστα οφέλη στον χρήστη.