Špatná funkce nebo předčasné selhání akumulátorů je důsledkem špatného způsobu nabíjení. Určitým příznakem špatného nabíjení je například příliš velká teplota nabíjeného článku. Dojde-li k plnému nabití článku a do článku stále dodáváme energii, přeměňuje se tato přiváděná energie v teplo a elektrolyt se rozkládá na plyn. Přebití a vysoká teplota článku, ale také hluboké vybití zmenšují drasticky kapacitu daného článku. Tato ztráta bývá často zaměňována s paměťovým efektem. Ten se ale spíše zřídka kdy vyskytuje. Poprvé byl zjištěn u solárních proudových zdrojů satelitů u kterých probíhá nabíjení a vybíjení akumulátorů stále stejným způsobem - satelity létají stále kolem denní a noční strany Země. Následkem toho je růst krystalů na elektrodách, který snižuje kapacitu článků. V tomto případě potom už není k dispozici plná kapacita článku. Paměťový efekt se nechá většinou během jednoho kompletního nabíjecího a vybíjecího cyklu viditelně potlačit. Ztráta kapacity vlivem špatného používání je naproti tomu však nevratná. Používání impulsního nabíjení a vysokých proudů přirozeně předchází vzniku paměťového efektu.
Jak vybrat vhodnou nabíječku ?
Výrobci integrovaných obvodů nabízejí širokou nabídku vhodných návrhů pro různé akumulátorové systémy. Získání přehledu není však pro vývojáře jednoduché. Nejdříve by si měl člověk vytvořit seznam požadavků na budoucí systém a s tímto seznamem si oťukat jednotlivé možnosti nabíjecích čipů:
- Jak veliký bude nabíjecí proud nebo nabíjecí napětí pro akumulátory ? S tím také souvisí, které zdroje proudu jsou k napájení nabíječky k dispozici: 230V AC, 12V DC nebo solární články ? Nebo má nabíječka umět pracovat se všemi zdroji ?
- Jaký způsob zacházení doporučuje výrobce akumulátorů pro zachování co nejdelší možné životnosti ?
- Je možno přidělat snímač teploty k článku nebo do Akupacku ?
- Je stavba nabíječky plánována jako samostatné zařízení nebo jako integrovaná část nějakého většího přístroje ?
- V jakém rozsahu okolních teplot bude probíhat nabíjení a vybíjení článků ?
- Bude se používat pouze rychlé nabíjení nebo také udržovací nabíjení ?
- Je zapotřebí provést nabití akumulátorů po posledním použití ?
- Odpojí řídící obvod nabíječky akumulátory při dosažení vybíjecího napětí, aby se zabránilo hlubokému vybití akumulátoru ?
- Mají řídící obvody nabíječky umět signalizovat stav akumulátorů ? ( kapacitu, starý nebo vadný článek jako například vnitřní zkrat článku). Pro bezpečnostně kritické použití jako ve zdravotnictví jsou takové funkce nezbytné.
- Měla by nabíječka mít možnost zjišťovat bilanci nabíjení nebo stáří článků (doba používání nebo počet nabíjecích cyklů) ?
Pomocí takového seznamu by si měl člověk vybrat jak řídící obvod pro nabíječku tak také hotový Akusystém. A jaké použít akumulátory ? Nejpoužívanější akumulátory jsou následující:
- Olověné akumulátory se používají jako hospodárné řešení pro nouzové zdroje proudu nebo pro startovací baterie u automobilů.
- NiCd akumulátory mají velkou životnost a kapacitou. Tyto články se nejčastěji
používají pro zálohování pamětí, ale dají se také
například použít pro zařízení s vysokým odběrem proudu.
Obr.č.1.Napěťový a teplotní průběh NiCd akumulátoru při rychlém nabíjení. - NiMH akumulátory jsou následovníci NiCd akumulátorů. Nepoužívají
Cadmium a s tím se vzdávají jednoho z kritických těžkých kovů. NiMH mají
vyšší hustotu energie, ale také se sami rychleji vybíjejí než NiCd
akumulátory. Zjištění nabitého stavu NiMH akumulátoru je o něco
těžší než u NiCd akumulátoru, protože jeho průběh nabíjecí křivky je
plošší než u NiCd akumulátoru.
Obr.č.2. Nabíjecí napěťová charakteristika článků NiCd a NiMH. - Další jsou Lithium-Ion (také Lithium-Swing) akumulátory. V dnešní době nabízí největší hustotu energie ze všech dostupných akumulátorů. Optimální nabití u těchto článků je dosti choulostivé. Z hlediska poškození a ke zvýšení životnosti by se měl řídící obvod nabíječky striktně vyvarovat přebití a hlubokého vybití Lithium-Ion akumulátorů.
- Znovu nabíjecí Alkalinové akumulátory zabírají již určitou dobu širokou část evropského trhu, obzvláště jejich princip je již desetiletí znám. S 1,5V napětím na článek jsou napěťově kompatibilní s nenabíjecími bateriemi a mohou být vyráběny bez jedovatých těžkých kovů. Ovšem počet jejich cyklů je oproti ostatním systémům relativně malý.
Ke zjištění nabitého stavu akumulátorů existují různé metody. Většina vyráběných řídících obvodů kombinuje několik těchto metod zjišťování nabitého stavu akumulátorů. Zde je výběr základních metod:
- Umax: Při dosažení napětí nabitého článku vypne řídící obvod nabíječky nabíjení.
- tmax: Akumulátor se bude nabíjet takovou dobu, která odpovídá jeho kapacitě. Nabíjení výhradně pomocí časovače však akumulátorům škodí, není-li akumulátor před začátkem nabíjení vybit. Po předchozím používání článků je však sama aktuální kapacita pro rozptyl a stáří článků neznámá.
U/ T: Tato metoda zjišťuje strmost stoupání nabíjecí křivky.
Používá se často pro NiCd a NiMH akumulátory. - -U: Průběh nabíjecí křivky u NiCd a NiMH článků klesá na konci
nabíjecího procesu. Tato Delta-Peak-metoda zjišťuje tento efekt, který je u NiMH
akumulátorů o něco menší než u NiCd akumulátorů.
- Tmax: Teplota slouží jako vypínací kritérium nabíjení. Všechny teplotní způsoby řízení nabíjení předpokládají přímý kontakt nabíjeného článku se snímačem teploty.
- T/ t: Tato metoda zjišťuje strmost nárůstu teploty článku za čas.
- Bilance nabíjení nebo také True Gauge. Tato metoda vyžaduje stálé spojení řídícího obvodu a akumulátoru. Řídící obvod zjišťuje neustále velikost proudu tekoucího do nebo z akumulátoru. Reálnou velikost okamžité kapacity článku může čip zjišťovat pouze během plného nabíjecího a vybíjecího procesu.
Existují další způsoby zjišťování nabitého stavu akumulátorů. Tak například by bylo možno vlastně provádět měření vnitřního tlaku článku. To je ideální prostředkem ke zjištění plného nabití akumulátoru.Člověk by se však měl omezit na aktuální metody zjišťování nabitého stavu akumulátorů.
Literatura
[1] Fabich, C.: Volle Ladung. Elrad č.8 ( 1996 ), s.42 - 48.
[2] Firemní literatura: Katalogové listy firmy Linear Technology.
[3] Firemní literatura: Katalogové listy firmy Motorola.
Připravil: Ing.Milan Dřínek
Pokračování příští týden..
Komentáře
Ty charakteristiky jsou
Ty charakteristiky jsou měčené při jakém proudu a jaká byla kapacita accu?