Technische referentie --- Essentiële opladers en batterijen
De voortdurend groeiende markt voor draagbare apparatuur creëert een toenemende vraag naar verbeterde batterijprestaties en -levensduur. Om aan deze criteria te voldoen, zijn de capaciteit en mogelijkheden van oplaadbare batterijen gestaag toegenomen, van de introductie van commerciële nikkel-cadmium (NiCd) en loodaccu's (SLA) in de jaren 60 tot de meer recente introductie van nikkel-metaalhydride (NiMH) en lithiumion (Li-I of Li+) technologieën. Elk celtype heeft zijn voordelen, maar de keuze voor een bepaalde toepassing kan zowel afhangen van economische overwegingen als van technische wenselijkheid.
Essentiële batterijbenodigdheden
Enkele operationele en laadkarakteristieken van de meest voorkomende secundaire celtypen worden in de tabel weergegeven. De prestaties variëren per fabrikant, dus deze gegevens dienen slechts als richtlijn. De maximaal toegestane laadsnelheden variëren, maar op basis hiervan en de ampère-uurcapaciteit (C) van de cel kunnen snellaadtijden worden berekend volgens de weergegeven formules. Houd er rekening mee dat dit vuistregels zijn, gebaseerd op uitgebreide ervaring, en dat de teruggeleverde capaciteit sterk afhankelijk is van de oorspronkelijke staat en leeftijd van de cellen.
| Kenmerkend | SLA(Algemene Vergadering) | NiCd | NiMH | Li+/Li-polymeer |
| Energiedichtheid (Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
| Bedrijfscycli (typisch) | 300 | 800 | 500 | 800 |
| Bedrijfstemperatuur (°C) | 0~35 | 0~45 | 0~40 | 0~50 |
| Maximale laadstroom (A) | 0,25C | 2C | 1C | 1C |
| Oplaadmethode | Constante spanning | Constante stroom | Constante stroom | Constante stroom/spanning |
| Snellaadtijd (u) | C/A + 2 uur | C/A + 20% | C/A + 20% | C/A × 2 |
Opladers op batterijen afstemmen
Gebruikers houden van een lader die batterijen zo snel mogelijk oplaadt. Maar snelheid is niet de enige factor bij het ontwerpen van een lader. Als opladen 's nachts mogelijk is, kan een geschikte druppellader zeer compact zijn, omdat deze niet veel stroom hoeft te leveren. Hij is waarschijnlijk ook licht, gemakkelijk mee te nemen en relatief goedkoop te produceren.
Gesloten loodzuuraccu's vereisen een constante laadspanning met beperkte stroomsterkte. Voor SLA-accu's in stand-bymodus is continu laden met 2,25 V/cel voldoende. Bij dit potentiaal zal de accu niet overladen en kan deze onbeperkt aangesloten blijven zonder schade op te lopen. Het equivalent voor NiCd en NiMH is een constante laadstroom van 14 uur gedurende de nacht (0,1 °C). Hoewel de meeste SLA- en NiCd-cellen geschikt zijn voor druppelladen gedurende lange tijd, moet het laden bij NiMH worden beëindigd om schade te voorkomen.
Maar welke factoren moeten in acht worden genomen bij het specificeren van een snellader? Zeer hoge snellaadsnelheden kunnen nadelig zijn voor de algehele levensduur van de cellen. Het is niet per se een prioriteit voor batterijfabrikanten om te waarschuwen voor een kortere levensduur en realistische laadcycli, en als ze dat wel doen, zijn de details mogelijk niet zo duidelijk. Succesvol snelladen met snelheden tot 2 °C vereist intelligente bewaking van batterijparameters in alle fasen van de laadcyclus. De nieuwste generatie intelligente laders kan de effecten van beveiligingscircuits en variaties in bedrijfstemperatuur en contactweerstand aanpakken. Een essentieel kenmerk van snelladers is de automatische verlaging van de laadsnelheid vóór het begin van overladen en de daaropvolgende stijging van temperatuur en druk.
De laadkarakteristieken van NiCd- en NiMH-cellen zijn vergelijkbaar, hoewel NiMH meer warmte genereert tijdens het laden en de piekspanning minder duidelijk merkbaar is. Verschillende technieken voor het snel opladen met constante stroom worden in beide celtypen gebruikt. Deze omvatten dV/dt, de snelheid waarmee de spanning verandert nabij de piekspanning; -dV, de daling van de celspanning voorbij de piek; en celtemperatuurdetectie bij volledige lading. Circuits voor het hervormen en conditioneren van beschadigde, ongevormde of oude cellen vóór bulklading zijn ook zeer wenselijk voor nikkelcellen. Uiteraard hebben al deze functies een prijskaartje, maar zonder deze verfijning kunnen de cellen ernstig beschadigd raken, wat zowel de capaciteit als de levensduur beperkt en veiligheidsrisico's met zich meebrengt.
Het opladen van Li-I-cellen is vergelijkbaar met SLA-laden, waarbij beide een constante spanning met beperkte stroomsterkte vereisen. Voor Li-I is het echter essentieel dat de lader een eindstroombeveiliging en een fail-safe timer heeft voor algehele bescherming. Vanwege de specifieke eisen voor individuele toepassingen moeten Li-I-laadsystemen zo vroeg mogelijk in het ontwerpproces worden geïntegreerd met het ontwerp van de accu. De nieuwe generatie intelligente Li-I-laders van Lawtronics voldoet aan de criteria van de celfabrikanten en kan worden geconfigureerd om aan de meeste OEM-vereisten te voldoen.
De batterijtechnologie blijft zich langzaam maar zeker ontwikkelen en een intelligent ontwerp van de lader kan ervoor zorgen dat de gebruiker maximaal profiteert van de batterij.