Műszaki referencia --- Töltő és akkumulátorok alapvető részei
A hordozható berendezések folyamatosan bővülő piaca egyre nagyobb igényt támaszt az akkumulátorok teljesítményének és élettartamának javítására. Ezen kritériumok teljesítése érdekében az újratölthető cellák kapacitása és teljesítménye folyamatosan nőtt, a kereskedelmi forgalomban kapható nikkel-kadmium (NiCd) és zárt ólom-savas (SLA) akkumulátorok 1960-as évekbeli bevezetésétől kezdve a nikkel-metál-hidrid (NiMH) és lítium-ion (Li-I vagy Li+) technológiák újabb bevezetéséig. Minden cellatípusnak megvannak a maga előnyei, de az adott alkalmazásban alkalmazandó döntés ugyanúgy függhet a gazdasági megfontolásoktól, mint a műszaki megvalósíthatóságtól.
Akkumulátor alapvető tudnivalói
A leggyakoribb másodlagos cellatípusok néhány működési és töltési jellemzőjét a táblázat mutatja. A teljesítmény gyártónként eltérő lehet, ezért ezeket az adatokat csak tájékoztató jellegűnek kell tekinteni. A maximálisan megengedett töltési sebességek eltérőek lehetnek, de ebből és a cella amperóra-kapacitásából (C) a gyors töltési idők a bemutatott képletek szerint kiszámíthatók. Ne feledje, hogy ezek ökölszabályok, amelyek széleskörű tapasztalatokon alapulnak, és hogy a visszatérő kapacitás nagymértékben függ a cellák kezdeti állapotától és korától.
| Jellegzetes | SLA(közgyűlés) | NiCd | NiMH | Li+/Li-polimer |
| Energiasűrűség (Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
| Működési ciklusok (tipikus) | 300 | 800 | 500 | 800 |
| Üzemi hőmérséklet (°C) | 0~35 | 0~45 | 0~40 | 0~50 |
| Max. töltési áram (A) | 0,25°C | 2C | 1C | 1C |
| Díjfizetési mód | Állandó feszültség | Állandó áram | Állandó áram | Állandó áram/feszültség |
| Gyorstöltési idő (óra) | ÁFA + 2 óra | Költségvetés + 20% | Költségvetés + 20% | C/A × 2 |
Akkumulátorokhoz illő töltők
A felhasználók olyan töltőt szeretnek, amely a lehető leggyorsabban tölti az akkumulátorokat. De a sebesség nem az egyetlen tényező a töltő tervezésekor. Ha a töltés egy éjszaka alatt is elvégezhető, a megfelelő csepptöltő nagyon kompakt lehet, mivel nem kell sok áramot szolgáltatnia. Valószínűleg könnyű, könnyen hordozható és viszonylag olcsón előállítható is.
A lezárt ólomakkumulátorok áramkorlátozott állandó feszültségű töltést igényelnek. Készenléti üzemmódban lévő SLA akkumulátorok esetén elegendő a folyamatos töltés 2,25 V/cella feszültséggel. Ezen a feszültségen az akkumulátor nem töltődik túl, és korlátlan ideig csatlakoztatva maradhat károsodás nélkül. A NiCd és NiMH akkumulátorok esetében ennek megfelelője egy éjszakai (14 órás) állandó áramerősségű töltés 0,1 °C-on. Míg a legtöbb SLA és NiCd cella alkalmas a hosszú távú csepptöltésre, a NiMH esetében a töltést meg kell szakítani a károsodás elkerülése érdekében.
Milyen tényezőket kell figyelembe venni egy gyorstöltő kiválasztásakor? A nagyon magas gyorstöltési sebesség káros lehet a cellák élettartamára. Az akkumulátorgyártók számára nem feltétlenül elsődleges szempont, hogy figyelmeztessenek a csökkent élettartamra és a reális újratöltési ciklusokra, és ha mégis, a részletek nem feltétlenül egyértelműek. A sikeres gyorstöltés akár 2C-os sebességgel az akkumulátor paramétereinek intelligens monitorozását igényli a töltési ciklus minden szakaszában. Az intelligens töltők legújabb generációja képes kezelni a védő áramkörök, valamint az üzemi hőmérséklet és az érintkezési ellenállás változásainak hatásait. A gyorstöltők alapvető jellemzője a töltési sebesség automatikus csökkentése a túltöltés kezdete előtt, majd a hőmérséklet és a nyomás későbbi emelkedése.
A NiCd és NiMH cellák töltési jellemzői hasonlóak, bár a NiMH töltés közben több hőt termel, és a csúcsfeszültség kevésbé észrevehető. Mindkét cellatípusnál különféle állandó áramú gyorstöltés-lezáró technikákat alkalmaznak. Ezek közé tartozik a dV/dt, a feszültségváltozás sebessége a csúcsfeszültség közelében; a -dV, a cellafeszültség esése a csúcson túl; és a cellahőmérséklet-érzékelés teljes töltésnél. A nikkel alapú cellák esetében nagyon kívánatos a sérült, formázatlan vagy régi cellák újratöltés előtti újraformálására és kondicionálására szolgáló áramkörök kidolgozása is. Nyilvánvaló, hogy ezeknek a funkcióknak ára van, de e kifinomultság nélkül komoly károk keletkezhetnek a cellákban, korlátozva mind a kapacitásukat, mind az élettartamukat, valamint biztonsági kockázatokat is jelentve.
A Li-I cellák töltése hasonló az SLA-hoz, mindkettő áramkorlátozott állandó feszültséget igényel. A Li-I esetében azonban létfontosságú, hogy a töltő tartalmazzon végponti áramleválasztót és hibatűrő időzítőt az általános védelem érdekében. Az egyes alkalmazások speciális követelményei miatt a Li-I töltőrendszereket a tervezési folyamat legkorábbi szakaszában integrálni kell az akkumulátorcsomag tervezésébe. A Lawtronics intelligens Li-I töltők új generációja megfelel a cellagyártók által meghatározott kritériumoknak, és a legtöbb OEM követelménynek megfelelően konfigurálható.
Az akkumulátor-technológia lassan, de biztosan fejlődik, és az intelligens töltőkialakítás biztosíthatja, hogy a felhasználó a lehető legtöbb előnyt élvezhesse.