Tekninen viite --- Laturi ja akut - Olennaiset tiedot
Jatkuvasti kasvavat kannettavien laitteiden markkinat luovat kasvavaa kysyntää parannetulle akkujen suorituskyvylle ja käyttöiälle. Näiden kriteerien täyttämiseksi ladattavien kennojen kapasiteetti ja ominaisuudet ovat kasvaneet tasaisesti kaupallisten nikkelikadmiumakkujen (NiCd) ja suljettujen lyijyakkujen (SLA) käyttöönotosta 1960-luvulla aina viimeaikaisempaan nikkelimetallihydridi- (NiMH) ja litiumioniakkujen (Li-I tai Li+) käyttöön. Jokaisella kennotyypillä on omat etunsa, mutta päätös siitä, mitä kennoa käytetään tietyssä sovelluksessa, voi hyvinkin riippua taloudellisista näkökohdista yhtä paljon kuin teknisestä toteutettavuudesta.
Akun perusteet
Yleisimpien toissijaisten kennotyyppien käyttö- ja latausominaisuudet on esitetty taulukossa. Suorituskyky vaihtelee valmistajan mukaan, joten näitä tietoja tulee käyttää vain ohjeellisina. Suurimmat sallitut latausnopeudet vaihtelevat, mutta tästä ja kennon ampeerituntikapasiteetista (C) voidaan laskea pikalatausajat esitettyjen kaavojen mukaisesti. Muista, että nämä ovat nyrkkisääntöjä, jotka perustuvat laajaan kokemukseen, ja että palautuva kapasiteetti riippuu hyvin paljon kennojen alkuperäisestä kunnosta ja iästä.
| Ominaisuus | SLA(yhtiökokous) | NiCd | NiMH-akku | Li+/Li-polymeeri |
| Energiatiheys (Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
| Käyttöjaksot (tyypilliset) | 300 | 800 | 500 | 800 |
| Käyttölämpötila (°C) | 0–35 | 0–45 | 0–40 | 0–50 |
| Suurin latausvirta (A) | 0,25 °C | 2C | 1C | 1C |
| Veloitusmenetelmä | Jatkuva jännite | Jatkuva virta | Jatkuva virta | Vakiovirta/jännite |
| Pikalatausaika (t) | C/A + 2 tuntia | K/K + 20 % | K/K + 20 % | C/A × 2 |
Laturien yhteensovittaminen akkuihin
Käyttäjät pitävät laturista, joka lataa akut mahdollisimman nopeasti. Nopeus ei kuitenkaan ole ainoa tekijä laturin suunnittelussa. Jos lataus voidaan suorittaa yön yli, sopiva ylläpitolaturi voi olla erittäin kompakti, koska sen ei tarvitse tuottaa paljon virtaa. Se on todennäköisesti myös kevyt, helposti kannettava ja suhteellisen edullinen valmistaa.
Suljetut lyijyakut vaativat virtarajoitetun vakiojännitteen latauksen. Valmiustilassa oleville SLA-akuille jatkuva lataus 2,25 V/kenno jännitteellä on riittävä. Tällä potentiaalilla akku ei ylilataudu ja voi pysyä kytkettynä loputtomiin vaurioita aiheuttamatta. NiCd- ja NiMH-akuille vastaava on yön yli (14 tuntia) kestävä vakiovirtalataus 0,1 C:n jännitteellä. Useimmat SLA- ja NiCd-kennot soveltuvat pitkäaikaiseen ylläpitolataukseen, kun taas NiMH-akuille lataus on lopetettava vaurioiden välttämiseksi.
Mitä tekijöitä on kuitenkin otettava huomioon pikalaturia valittaessa? Erittäin korkeat pikalatausnopeudet voivat olla haitallisia kennojen kokonaiskäyttöiälle. Akkuvalmistajien ei välttämättä ole ensisijainen huolenaihe varoittaa lyhentyneestä käyttöiästä ja realistisista lataussykleistä, ja jos näin on, yksityiskohdat eivät välttämättä ole niin selkeitä. Onnistunut pikalataus jopa 2C:n nopeuksilla edellyttää akun parametrien älykästä valvontaa lataussyklin kaikissa vaiheissa. Uusimman sukupolven älykkäät laturit pystyvät käsittelemään suojauspiirien sekä käyttölämpötilan ja kosketusresistanssin vaihteluiden vaikutuksia. Pikalatureiden olennainen ominaisuus on latausnopeuden automaattinen alentaminen ennen ylilatauksen alkamista ja sitä seuraavaa lämpötilan ja paineen nousua.
NiCd- ja NiMH-kennojen latausominaisuudet ovat samankaltaiset, vaikka NiMH tuottaa enemmän lämpöä latauksen aikana ja huippujännite on vähemmän havaittavissa. Molemmissa kennotyypeissä käytetään erilaisia vakiovirran pikalatauksen lopetustekniikoita. Näitä ovat dV/dt, jännitteen muutosnopeus lähellä huippujännitettä; -dV, kennojännitteen lasku huippujännitteen jälkeen; ja kennon lämpötilan mittaus täydellä latauksella. Nikkelipohjaisille kennoille on myös erittäin toivottavaa, että piirit, joilla vanhat, vaurioituneet tai muokkaamattomat kennot voidaan uudelleenjärjestää ja käsitellä ennen bulkkilatausta. Kaikilla näillä ominaisuuksilla on luonnollisesti hintansa, mutta ilman tätä hienostuneisuutta kennoille voi aiheutua vakavia vaurioita, jotka rajoittavat sekä kapasiteettia että käyttöikää ja vaarantavat turvallisuusongelmat.
Li-I-kennojen lataus on samanlaista kuin SLA:n, ja molemmat vaativat virtarajoitetun vakiojännitteen. Li-I-akuille on kuitenkin tärkeää, että laturissa on päätepistevirran katkaisu ja vikasietoinen ajastin yleisen suojauksen takaamiseksi. Yksittäisten sovellusten erityisvaatimusten vuoksi Li-I-latausjärjestelmät tulisi integroida akkukokonaisuuden suunnitteluun mahdollisimman pian suunnitteluprosessin aikana. Lawtronicsin uuden sukupolven älykkäät Li-I-laturit täyttävät kennovalmistajien asettamat kriteerit ja ne voidaan konfiguroida vastaamaan useimpien OEM-laitteiden vaatimuksia.
Akkuteknologia kehittyy hitaasti mutta varmasti, ja älykäs laturin suunnittelu voi varmistaa, että käyttäjä saa siitä maksimaalisen hyödyn.