Technické informácie --- Základy nabíjačiek a batérií
Neustále sa rozširujúci trh s prenosnými zariadeniami vytvára rastúci dopyt po lepšom výkone a životnosti batérií. Aby sa splnili tieto kritériá, kapacita a schopnosť nabíjateľných článkov sa neustále zvyšovala, od zavedenia komerčných nikelkadmiových (NiCd) a uzavretých olovených (SLA) batérií v 60. rokoch 20. storočia až po novšie zavedenie technológií nikelmetalhydridových (NiMH) a lítium-iónových (Li-I alebo Li+) batérií. Každý typ článkov má svoje výhody, ale rozhodnutie, ktorý použiť v konkrétnej aplikácii, môže závisieť od ekonomických hľadísk rovnako ako od technickej vhodnosti.
Základné informácie o batérii
Niektoré prevádzkové a nabíjacie charakteristiky najbežnejších typov sekundárnych článkov sú uvedené v tabuľke. Výkon sa bude líšiť v závislosti od výrobcu, preto by sa tieto údaje mali používať len ako orientačné. Maximálne povolené rýchlosti nabíjania sa budú líšiť, ale z toho a z kapacity článku v ampérhodinách (C) je možné vypočítať časy rýchleho nabíjania podľa uvedených vzorcov. Majte na pamäti, že ide o empirické pravidlá založené na rozsiahlych skúsenostiach a že vrátená kapacita veľmi závisí od počiatočného stavu a veku článkov.
| Charakteristický | SLA (AGM) | NiCd | NiMH | Li+/Li-polymér |
| Hustota energie (Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
| Prevádzkové cykly (typické) | 300 | 800 | 500 | 800 |
| Prevádzková teplota (°C) | 0~35 | 0~45 | 0~40 | 0~50 |
| Maximálny nabíjací prúd (A) | 0,25 °C | 2C | 1C | 1C |
| Metóda nabíjania | Konštantné napätie | Konštantný prúd | Konštantný prúd | Konštantný prúd/napätie |
| Čas rýchleho nabíjania (h) | C/A + 2 hodiny | Účet + 20 % | Účet + 20 % | C/A × 2 |
Vhodné nabíjačky k batériám
Používatelia uprednostňujú nabíjačku, ktorá nabíja batérie čo najrýchlejšie. Rýchlosť však nie je jediným faktorom pri navrhovaní nabíjačky. Ak je možné nabíjanie vykonávať cez noc, vhodná udržiavacia nabíjačka môže byť veľmi kompaktná, pretože nemusí dodávať veľa prúdu. Pravdepodobne bude tiež ľahká, ľahko prenosná a jej výroba bude relatívne lacná.
Utesnené olovené batérie vyžadujú nabíjanie konštantným napätím s obmedzeným prúdom. Pre SLA batérie v pohotovostnom režime je postačujúce nepretržité nabíjanie pri 2,25 V/článok. Pri tomto napätí sa batéria neprebíja a môže zostať pripojená neobmedzene dlho bez poškodenia. Ekvivalentom pre NiCd a NiMH je nabíjanie konštantným prúdom počas noci (14 hodín) pri 0,1 C. Zatiaľ čo väčšina SLA a NiCd článkov je vhodná na dlhodobé udržiavacie nabíjanie, pre NiMH je potrebné nabíjanie ukončiť, aby sa predišlo poškodeniu.
Aké faktory je však potrebné zvážiť pri výbere rýchlonabíjačky? Veľmi vysoké rýchlosti rýchleho nabíjania môžu byť škodlivé pre celkovú životnosť článkov. Výrobcovia batérií nemusia nevyhnutne primárne zvažovať upozorňovanie na skrátenú životnosť a realistické cykly nabíjania a ak áno, podrobnosti nemusia byť také jasné. Úspešné rýchle nabíjanie rýchlosťou až 2C si vyžaduje inteligentné monitorovanie parametrov batérie vo všetkých fázach nabíjacieho cyklu. Najnovšia generácia inteligentných nabíjačiek dokáže riešiť účinky ochranných obvodov a zmien prevádzkovej teploty a kontaktného odporu. Základnou vlastnosťou rýchlonabíjačiek je automatické zníženie rýchlosti nabíjania pred začiatkom prebíjania a následným zvýšením teploty a tlaku.
Nabíjacie charakteristiky NiCd a NiMH článkov sú podobné, hoci NiMH počas nabíjania generuje viac tepla a špičkové napätie je menej zreteľné. V oboch typoch článkov sa používajú rôzne techniky rýchleho ukončenia nabíjania konštantným prúdom. Patria sem dV/dt, rýchlosť zmeny napätia blízko špičkového napätia; -dV, pokles napätia článku pod špičku; a snímanie teploty článku pri plnom nabití. Obvody na pretváranie a úpravu poškodených, neformovaných alebo starých článkov pred hromadným nabíjaním sú tiež veľmi žiaduce pre články na báze niklu. Je zrejmé, že všetky tieto funkcie majú svoju cenu, ale bez tejto sofistikovanosti môže dôjsť k vážnemu poškodeniu článkov, čo obmedzuje kapacitu aj životnosť, ako aj riskuje bezpečnostné problémy.
Nabíjanie článkov Li-I je podobné ako pri SLA, pričom obe vyžadujú konštantné napätie s obmedzeným prúdom. Pre Li-I je však nevyhnutné, aby nabíjačka obsahovala koncový bod prúdového obmedzenia a časovač proti poruche pre celkovú ochranu. Vzhľadom na špecifické požiadavky jednotlivých aplikácií by mali byť systémy nabíjania Li-I integrované do návrhu batériového bloku čo najskôr v procese návrhu. Nová generácia inteligentných nabíjačiek Li-I od spoločnosti Lawtronics spĺňa kritériá stanovené výrobcami článkov a možno ju konfigurovať tak, aby vyhovovala väčšine požiadaviek výrobcov originálnych dielov (OEM).
Technológia batérií sa pomaly, ale isto vyvíja a inteligentný dizajn nabíjačky môže zabezpečiť, aby používateľ získal maximálne výhody.