तकनीकी संदर्भ --- चार्जर और बैटरी आवश्यक वस्तुएँ
पोर्टेबल उपकरणों का लगातार बढ़ता बाज़ार बेहतर बैटरी प्रदर्शन और संचालन अवधि की बढ़ती माँग को जन्म दे रहा है। इन मानदंडों को पूरा करने के लिए, रिचार्जेबल सेल की क्षमता और योग्यता में लगातार वृद्धि हुई है, 1960 के दशक में व्यावसायिक निकल कैडमियम (NiCd) और सीलबंद लेड एसिड (SLA) बैटरियों के आगमन से लेकर हाल ही में निकल मेटल हाइड्राइड (NiMH) और लिथियम आयन (Li-I, या Li+) तकनीकों के आगमन तक। प्रत्येक सेल प्रकार के अपने फायदे हैं, लेकिन किसी विशेष अनुप्रयोग में किस सेल का उपयोग किया जाए, यह निर्णय तकनीकी वांछनीयता के साथ-साथ आर्थिक कारणों पर भी निर्भर हो सकता है।
बैटरी की आवश्यक वस्तुएँ
तालिका में सबसे आम द्वितीयक सेल प्रकारों की कुछ परिचालन और चार्जिंग विशेषताएँ दर्शाई गई हैं। प्रदर्शन निर्माता के अनुसार अलग-अलग होगा, इसलिए इन आँकड़ों का उपयोग केवल मार्गदर्शन के लिए किया जाना चाहिए। अधिकतम अनुमत चार्जिंग दरें अलग-अलग होंगी, लेकिन इससे और सेल की एम्पीयर-घंटे क्षमता (C) से, दिखाए गए सूत्रों के अनुसार तेज़ चार्जिंग समय की गणना की जा सकती है। ध्यान रखें कि ये व्यापक अनुभव पर आधारित सामान्य नियम हैं, और लौटाई गई क्षमता सेल की प्रारंभिक स्थिति और आयु पर बहुत निर्भर करती है।
| विशेषता | एसएलए (एजीएम) | राष्ट्रीय संचारी रोग संस्थान | एनआईएमएच | Li+/Li-पॉलिमर |
| ऊर्जा घनत्व (Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
| परिचालन चक्र (विशिष्ट) | 300 | 800 | 500 | 800 |
| परिचालन तापमान (°C) | 0~35 | 0~45 | 0~40 | 0~50 |
| अधिकतम चार्ज करंट (A) | 0.25 डिग्री सेल्सियस | 2सी | 1सी | 1सी |
| चार्ज विधि | स्थिर वोल्टेज | सतत प्रवाह | सतत प्रवाह | स्थिर धारा/वोल्टेज |
| तेज़ चार्ज समय (घंटा) | सी/ए + 2 घंटे | सी/ए + 20% | सी/ए + 20% | सी/ए × 2 |
चार्जरों को बैटरियों से मिलाना
उपयोगकर्ताओं को ऐसा चार्जर पसंद आता है जो बैटरी को जल्द से जल्द चार्ज करे। लेकिन चार्जर डिज़ाइन करते समय गति ही एकमात्र कारक नहीं है। अगर रात भर चार्जिंग की जा सकती है, तो उपयुक्त ट्रिकल चार्जर बहुत कॉम्पैक्ट हो सकता है, क्योंकि इसे ज़्यादा करंट की ज़रूरत नहीं होती। यह हल्का, आसानी से ले जाने योग्य और अपेक्षाकृत सस्ता भी हो सकता है।
सीलबंद लेड एसिड बैटरियों को सीमित धारा पर स्थिर वोल्टेज चार्जिंग की आवश्यकता होती है। स्टैंडबाय उपयोग में SLA बैटरियों के लिए, 2.25V/सेल पर निरंतर चार्जिंग पर्याप्त है। इस क्षमता पर, बैटरी ओवरचार्ज नहीं होगी और बिना किसी नुकसान के अनिश्चित काल तक कनेक्टेड रह सकती है। NiCd और NiMH के लिए समतुल्य 0.1C पर रात भर (14 घंटे) स्थिर धारा चार्जिंग है। जबकि अधिकांश SLA और NiCd सेल दीर्घकालिक ट्रिकल चार्जिंग के लिए उपयुक्त हैं, NiMH के लिए, क्षति से बचने के लिए चार्जिंग को समाप्त करना आवश्यक है।
हालाँकि, फ़ास्ट चार्जर चुनते समय किन कारकों पर विचार किया जाना चाहिए? बहुत तेज़ चार्जिंग दरें बैटरी के समग्र जीवनकाल के लिए हानिकारक हो सकती हैं। बैटरी निर्माताओं के लिए कम जीवनकाल और वास्तविक रिचार्ज चक्रों के बारे में चेतावनी देना ज़रूरी नहीं है, और अगर वे ऐसा करते भी हैं, तो विवरण उतने स्पष्ट नहीं हो सकते हैं। 2°C तक की दरों पर सफल फ़ास्ट चार्जिंग के लिए चार्जिंग चक्र के सभी चरणों में बैटरी मापदंडों की बुद्धिमानी से निगरानी आवश्यक है। नवीनतम पीढ़ी के बुद्धिमान चार्जर सुरक्षा सर्किटरी के प्रभावों और ऑपरेटिंग तापमान और संपर्क प्रतिरोध में बदलाव को कम कर सकते हैं। फ़ास्ट चार्जर की एक ज़रूरी विशेषता ओवरचार्ज और उसके बाद तापमान और दबाव में वृद्धि से पहले चार्जिंग दर में स्वतः कमी आना है।
NiCd और NiMH सेलों की चार्जिंग विशेषताएँ समान हैं, हालाँकि NiMH चार्ज के दौरान अधिक ऊष्मा उत्पन्न करता है और अधिकतम वोल्टेज कम दिखाई देता है। दोनों प्रकार के सेलों में विभिन्न स्थिर धारा तीव्र चार्ज समाप्ति तकनीकों का उपयोग किया जाता है। इनमें dV/dt, अधिकतम वोल्टेज के निकट वोल्टेज परिवर्तन की दर; -dV, अधिकतम वोल्टेज के बाद सेल वोल्टेज में गिरावट; और पूर्ण चार्ज पर सेल तापमान संवेदन शामिल हैं। बल्क चार्जिंग से पहले खराब, बिना आकार वाले या पुराने सेलों को सुधारने और कंडीशनिंग करने के लिए सर्किटरी भी निकल-आधारित सेलों के लिए अत्यधिक वांछनीय है। ज़ाहिर है, इन सभी विशेषताओं की एक कीमत होती है, लेकिन इस परिष्कार के बिना, सेलों को गंभीर नुकसान हो सकता है, जिससे क्षमता और जीवनकाल दोनों सीमित हो सकते हैं, साथ ही सुरक्षा संबंधी समस्याएँ भी पैदा हो सकती हैं।
Li-I सेल की चार्जिंग SLA के समान है, दोनों के लिए सीमित स्थिर वोल्टेज की आवश्यकता होती है। हालाँकि, Li-I के लिए, यह आवश्यक है कि चार्जर में समग्र सुरक्षा के लिए अंतिम बिंदु करंट कटऑफ और एक फेल-सेफ टाइमर शामिल हो। व्यक्तिगत अनुप्रयोगों की विशिष्ट आवश्यकताओं के कारण, Li-I चार्जिंग सिस्टम को डिज़ाइन प्रक्रिया में जल्द से जल्द बैटरी पैक डिज़ाइन के साथ एकीकृत किया जाना चाहिए। लॉट्रॉनिक्स के बुद्धिमान Li-I चार्जर की नई पीढ़ी सेल निर्माताओं द्वारा निर्धारित मानदंडों को पूरा करती है और इसे अधिकांश OEM आवश्यकताओं के अनुरूप कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।
बैटरी प्रौद्योगिकी धीरे-धीरे लेकिन लगातार विकसित हो रही है, और बुद्धिमान चार्जर डिजाइन यह सुनिश्चित कर सकता है कि उपयोगकर्ता को अधिकतम लाभ मिले।