Сколько заряжать аккумуляторные батарейки. Какие батарейки можно заряжать? Как зарядить аккумуляторы типа аа
Для того, чтобы продлить жизнь аккумуляторных батареек мы настоятельно рекомендуем не пожалеть денег на качественное зарядное устройство . «Качественное» означает, что зарядка будет сопровождаться выделением тепла, горением лампочки индикатора.
К примеру, при зарядке может загораться зеленая лампочка, а после окончания – красная (или просто лампочка погаснет). Как выглядит индикация, не имеет значения. Важно, что она всегда подскажет, когда батарейка уже заряжена, а устройство автоматически прекратит процесс подачи тока.
Если же купить зарядное устройство с функциями индикации не удалось, то можно воспользоваться методом, приведенным ниже.
Сколько заряжать аккумуляторные батарейки
Время заряда основных типов аккумуляторных батарей (никелевых – «Ni» и никель-металлгидридных – «Ni-MH») рассчитывается по стандартной формуле:
Время = коэффициент 1,4 * «Емкость батарей» / «Ток зарядного устройства»
Х (часов) = 1,4 * Y (мА*ч) / Z (мА)
Коэффициент 1,4 используется в связи с тем, что не весь ток переходит в заряд батареи. Часть тока переходит в тепло (батарейки нагреваются). Это скидка на теплоотдачу, постоянный коэффициент, равный 1,4 — 1,6.
ПРИМЕР:
Емкость аккумуляторной батарейки – 2400 мА*ч.
Ток зарядного – 150 мА.
Рассчитаем время заряда: 1,4 * 2400 / 150 = 22,4 (часа, примерно). Если коэффициент взять 1,6, тогда в результате получим — 25,6 часов. Для безопасности (если зарядное не снабжено функцией автоматического отключения) берем минимальное время.
Важные моменты зарядки
1. При покупке новых аккумуляторных батареек рекомендуется произвести их «тренировку» . Она заключается в полном разряде/заряде носителей. Говоря проще, нужно полностью разрядить батарейки, после чего зарядить их «до упора». Процесс повторяется 3-4 раза.
После такой процедуры батарейки прослужат значительно дольше. При этом вы как будто «разгоняете» их, увеличиваете потенциальную емкость до пределов.
2. Все аккумуляторные носители обладают так называемым «эффектом памяти» . Он выражается в том, что батарейки «запоминают» пределы эксплуатируемой емкости. По этой причине, собственно, и проводится предварительная «тренировка».
3. В связи с наличием вышеописанного эффекта, не рекомендуется заряжать еще не севшие до конца батарейки. В этом случае аккумуляторные батарейки также «запомнят» пределы, до которых они могут доходить. Результатом будет уменьшение физической емкости батарей, их быстрая разрядка, недолговечность службы.
4. Сколько заряжать аккумуляторные батарейки вы уже определили по формуле выше, теперь необходимо соблюсти внешние температурные режимы. Не стоит подвергать зарядке накопители, когда температура воздуха в помещении ниже 5 градусов или выше 50 градусов Цельсия.
5. Нельзя оставлять носители на зарядке более чем на несколько суток. Если батарейки не зарядились через сутки — полтора, то продолжать не имеет смысла. В этом случае необходимо искать причину проблемы. Она может быть как в самих аккумуляторных батарейках, так и в зарядном устройстве.
Помните, хорошее зарядное устройство – это долгосрочность и работоспособность ваших аккумуляторных батареек. Не жалейте денег! Новые аккумуляторы обойдутся вам значительно дороже!
История автономных источников электрического питания уходит в далекие Средние века, когда биофизик Гальвани обнаружил интересный эффект в своих экспериментах с отрезанными ногами лягушки. Позже Алессандро Вольта описал это явление и на его основании создал первый гальванический элемент питания, именуемый сегодня батарейкой.
Принцип действия столба Вольта
Как оказалось, Гальвани проводил свои эксперименты с электродами из разных металлов. Это натолкнуло Вольта на мысль, что при наличии проводника-электролита между разными материалами может проходить химическая реакция, вызывающая разность потенциалов.
Он создал свое устройство исходя из этого принципа. Это была стопка из медных, цинковых и суконных с кислотой пластинок, соединенных между собой. Вследствие химической реакции на анод и катод поступал электрический заряд. В те годы казалось, что Вольта изобрел На деле же вышло немного не так.
Устройство батарейки
Сегодня в батарейках используется тот же принцип: два реагента, соединенные между собой электролитом. Как выяснилось позже, количество энергии, которое можно получить вследствие реакции, конечно, а сам процесс необратим.
В классической солевой батарейке действующие вещества помещаются таким образом, чтобы они не смешивались. Контакт между ними осуществляется только благодаря электролиту, который попадает к ним через небольшое отверстие. Также в батарейках есть сниматели тока, передающие его непосредственно на устройство.
В наши дни чаще всего покупают батарейки солевые или алкалиновые. Принцип действия у них одинаковый, но разный химический состав, емкость и физические условия службы.
Особенность алкалиновых батареек
Переворотом в мире автономных источников питания стали батарейки Duracell. В средине прошлого века разработчики этой компании обнаружили, что вместо кислоты в гальванических элементах можно использовать щелочь. Такие батарейки имеют большую в сравнении с солевыми емкость и устойчивость к экстремальным условиям работы.
Кроме того, казалось бы, севшая батарейка через некоторое время может еще немного поработать в устройстве. В связи с этим у многих людей начал появляться вопрос: можно ли заряжать алкалиновые батарейки? Ответ однозначный: нет.
В Союзе же батарейки заряжали...
Многие народные умельцы в советские времена заряжали севшие батарейки. Так они думали. На самом деле устройство батарейки не позволяет обратить химические процессы вспять, как это происходит с аккумуляторами.
В старых гальванических элементах использовались соли, которые могли сбиваться в комки или создавать корку из осадка на токоснимателях. Пропускание через батарейку тока позволяло устранить эти неловкие моменты и заставить большее количество реагентов вступить в реакцию. К сожалению, в большинстве случаев около 30 % вещества оставалось незадействованным. Таким образом, то, что умельцы называли подзарядкой батарейки, на самом деле было лишь небольшой встряской.
Современные гальванические элементы незадействованным оставляют не более 10 % вещества. Чем дороже реагенты, тем большая их емкость при одних и тех же на серебре работают раз в 7-10 дольше, но и стоят они тоже совсем не дешево. В обычных бытовых условиях вполне достаточно простых солевых батареек. Они не настолько дорого стоят, чтобы рисковать здоровьем, пытаясь придумать способ их зарядить.
Современные батарейки и опасность их подзарядки
В промышленности множество фирм занимаются элементов. Они недорогие и доступны каждому человеку в любом хозяйственном магазине или в магазине электроники. Поэтому совсем неактуален вопрос о том, можно ли заряжать алкалиновые батарейки. Например, они имеют в своем составе едкую щелочь. В замкнутом пространстве во время прохождения обратного тока зарядного устройства батарейка может закипеть и взорваться.
Даже если ваш элемент питания пережил один цикл зарядки, его емкость существенно не увеличится. Батарейки Duracell и другие гальванические элементы, скорее всего, довольно быстро снова потеряют свой заряд. К тому же у них может потечь электролит, что существенно повредит устройство, в котором они находятся. Получается, что вместо мнимой экономии есть риск получить серьезный ущерб. Следовательно, нет смысла размышлять о том, можно ли заряжать алкалиновые батарейки.
Как продлить жизнь батарейке?
Обычные солевые батарейки плохо работают в условиях жары и мороза. Поэтому нет смысла использовать их в такую погоду. Это связано с тем, что электролит имеет свойство замерзать или переходить в газообразное состояние, что существенно снижает его проводимость.
Севшая батарейка будет работать еще некоторое время, если ее немного помять плоскогубцами. Только нужно быть осторожными, чтобы не повредить корпус, иначе электролит потечет и испортит устройство.
Реагентам свойственно сбиваться в комки. Это не позволяет им вступать в реакцию. Чтобы помочь процессу, постучите батарейкой о твердую поверхность. Еще процентов 5-7 ее мощности у вас получится вытрясти.
Не все знают, что популярная батарейка алкалиновая АА, как и другие элементы питания, может саморазряжаться. Поэтому всегда нужно обращать внимание на дату производства. Старые батарейки имеют короткий
Нельзя смешивать разные типы гальванических элементов. От этого они существенно теряют заряд. Также это произойдет, если к севшим батарейкам добавить свежие.
Гальванические элементы плохо работают в холоде и быстро теряют заряд. Перед установкой погрейте их в руках. Это вернет им прежнюю емкость.
Теперь вы знаете, что на вопрос, можно ли заряжать алкалиновые батарейки, ответ отрицательный. Зато можно существенно продлить их жизнь, соблюдая правила эксплуатации. Касательно именно этого есть еще одна хитрость: используйте два комплекта элементов. Когда один начнет терять свой заряд, замените его на другой и дайте отдохнуть.
Для нормальной работы любого аккумулятора нужно всегда помнить «Правило «Трёх П» :
- Не перегревать!
- Не перезаряжать!
- Не переразряжать!
Для вычисления времени зарядки никель-металл-гидридного аккумулятора или батареи из нескольких элементов можно использовать следующую формулу:
Время зарядки (ч) = Емкость аккумулятора (мАч) / Сила тока зарядного устройства (мА)
Пример:
Мы имеем аккумулятор с ёмкостью 2000mAh. Ток заряда в нашем зарядном устройстве — 500mA. Делим ёмкость аккумулятора на ток заряда и получаем 2000/500=4. Это означает, что при токе в 500 миллиампер наш аккумулятор с ёмкостью 2000 миллиамперчасов будет заряжаться до полной ёмкости 4 часа!
А теперь более подробно про правила, которые нужно стараться соблюдать, для нормальной работы никель-металл-гидридного (Ni-MH) аккумулятора:
- Храните Ni-MH аккумуляторы с небольшим количеством заряда (30 — 50% от его номинальной ёмкости).
- Никель-металлогидридные аккумуляторы более чувствительны к нагреву, чем никель-кадмиевые (Ni-Cd), поэтому не перегружайте их. Перегрузка может отрицательно сказаться на токоотдаче аккумулятора (способности аккумулятора держать и выдавать накопленный заряд). Если у вас есть интелектуальное зарядное устройство с технологией «Delta Peak » (прерывание заряда аккумулятора по достижению пика напряжения), то вы можете заряжать аккумуляторы практически без риска перезарядки и разрушения оных.
- Ni-MH (никель-металл-гидридные) аккумуляторы после покупки можно (но не обязательно!) подвергать «тренировке». 4-6 циклов заряда/разряда для аккумуляторов в качественном зарядном устройстве позволяет достичь придела ёмкости, которая была растеряна в процессе перевозки и хранения аккумуляторов в сомнительных условиях после выхода с конвейера завода-производителя. Количество подобных циклов может быть совершенно разным для аккумуляторов от разных производителей. Качественные аккумуляторы достигают предела ёмкости уже после 1-2 циклов, а аккумуляторы сомнительного качества с искусственно завышенной ёмкостью не могут достигнуть своего предела и после 50-100 циклов заряда/разряда.
- После разряда или заряда старайтесь дать остыть аккумулятору до комнатной температуры (~20 o C). Заряд аккумуляторов при температурах ниже 5 o C или выше 50 o C может значительно отразиться на сроке службы батареи.
- Если хотите разрядить Ni-MH аккумулятор, то не разряжайте его менее, чем до 0.9В для каждого элемента. Когда напряжение никелевых аккумуляторов падает ниже 0.9В на элемент, большинство зарядных устройств, обладающих «минимальным интеллектом», не могут активировать режим заряда. Если Ваше зарядное устройство не может опознать глубоко разряженный элемент (разряженный менее 0.9В), то стоит прибегнуть к помощи более «тупого» зарядника или подключить аккумулятор на короткое время к источнику питания с током 100-150мА до достижения напряжения на аккумуляторе 0.9В.
- Если вы постоянно используете одну и ту же сборку из аккумуляторов в электронном устройстве в режиме дозаряда, то иногда стоит разряжать каждый аккумулятор из сборки до напряжения 0,9В и производить его полный заряд во внешнем зарядном устройстве. Подобную процедуру полного циклирования стоит производить один раз на 5-10 циклов дозаряда аккумуляторов.
Таблица заряда типовых Ni-MH аккумуляторов
| Емкость элементов | Типоразмер | Стандартный режим зарядки | Пиковый ток заряда | Максимальный ток разряда |
| 2000 мА/ч | AA | 200 мА ~ 10 часов | 2000 мА | 10.0А |
| 2100 мА/ч | AA | 200 мА ~ 10-11 часов | 2000 мА | 15.0А |
| 2500 мА/ч | AA | 250 мА ~ 10-11 часов | 2500 мА | 20.0А |
| 2750 мА/ч | AA | 250 мА ~ 10-12 часов | 2000 мА | 10.0А |
| 800 мА/ч | AAA | 100 мА ~ 8-9 часов | 800 мА | 5.0 A |
| 1000 мА/ч | AAA | 100 мА ~ 10-12 часов | 1000 мА | 5.0 A |
| 160 мА/ч | 1/3 AAA | 16 мА ~ 14-16 часов | 160 мА | 480 мА |
| 400 мА/ч | 2/3 AAA | 50 мА ~ 7-8 часов | 400 мА | 1200 мА |
| 250 мА/ч | 1/3 AA | 25 мА ~ 14-16 часов | 250 мА | 750 мА |
| 700 мА/ч | 2/3 AA | 100 мА ~ 7-8 часов | 500 мА | 1.0 A |
| 850 мА/ч | FLAT | 100 мА ~ 10-11 часов | 500 мА | 3.0 A |
| 1100 мА/ч | 2/3 A | 100 мА ~ 12-13 часов | 500 мА | 3.0 A |
| 1200 мА/ч | 2/3 A | 100 мА ~ 13-14 часов | 500 мА | 3.0 A |
| 1300 мА/ч | 2/3 A | 100 мА ~ 13-14 часов | 500 мА | 3.0 A |
| 1500 мА/ч | 2/3 A | 100 мА ~ 16-17 часов | 1.0 A | 30.0 A |
| 2150 мА/ч | 4/5 A | 150 мА ~ 14-16 часов | 1.5 A | 10.0 A |
| 2700 мА/ч | A | 100 мА ~ 26-27 часов | 1.5 A | 10.0 A |
| 4200 мА/ч | Sub C | 420 мА ~ 11-13 часов | 3.0 A | 35.0 A |
| 4500 мА/ч | Sub C | 450 мА ~ 11-13 часов | 3.0 A | 35.0 A |
| 4000 мА/ч | 4/3 A | 500 мА ~ 9-10 часов | 2.0 A | 10.0 A |
| 5000 мА/ч | C | 500 мА ~ 11-12 часов | 3.0 A | 20.0 A |
| 10000 мА/ч | D | 600 мА ~ 14-16 часов | 3.0 A | 20.0 A |
Данные в таблице актуальны для полностью разряженных аккумуляторов
В современных устройствах - вспышках, фотоаппаратах и пр. широко применяются аккумуляторы формата АА. Они чаще всего бывают никель-металгидридные (Ni-MH), реже никель-кадмиевые (Ni-Cd, Ni-Cad). У каждого из этих типов есть свои плюсы и минусы:
- Ni-MH - довольно ёмкие и стабильные, лучше всего подходят для фотоаппаратов, для вспышек же подходят, когда не требуется быстрая зарядка
- Ni-Cd - менее ёмкие из всех, но зато способные выдавать больший ток, даже при сильном разряде - лучше всего подходящие для вспышек, так как обеспечивают быстрый заряд. Крайне токсичны - кадмий из одного аккумулятора способен отравить огромное количество воды, поэтому сейчас такие аккумуляторы крайне мало производят
- Например, зарядный ток может быть большим или малым. Малый зарядный ток означает очень долгую зарядку, но аккумулятор заряжен будет лучше.
Большой зарядный ток означает очень быструю зарядку (с сильным нагревом аккумулятора, посему быстрые зарядные устройства обязательно оборудованы вентиляторами), но неполную зарядку и более быстрый износ аккумулятора. Древнее правило гласит “хорошую зарядку обеспечивает зарядка током равным 0.1 от емкости аккумулятора”. Быстрые зарядки это правило нарушают. - Есть ещё и такое плохое явление как “эффект памяти аккумулятора”: неполный разряд аккумулятора с последующим зарядом означает что в следующий раз аккумулятор будет работать до того состояния когда его в прошлый раз не полностью разрядили - то есть теряет ёмкость.
Никель-кадмиевые подвержены этому эффекту больше, чем никель-металгидридные. Вот почему так важно полностью разряжать аккумулятор до его следующего заряда (но и тут важно не переусердствовать - ибо разряд аккумулятора до 1 вольта способен безвозвратно испортить аккумулятор).
Проблема с потерей ёмкости возникает и при обычной работе аккумулятора - при эксплуатации аккумуляторов долго. Впрочем, “эффект памяти” можно побороть “тренировками” аккумуляторов, то есть многократными полными разрядами и последующим зарядами.
Аккумуляторы, заряженные этими разными зарядными устройствами, вели себя по разному - явное преимущество 8-часовой зарядки ыо хорошо заметно, ибо после зарядки восьмичасовой аккумуляторов хватало заметно на дольше. Посему большую часть времени я пользовался восьмичасовой, оставляя получасовую зарядку на крайний случай.
Хотя реклама и говорит, что современные аккумуляторы хороших моделей этой проблемы с “потерей ёмкости из-за эффекта памяти аккумулятора” не имеют, но мой опыт (порядка 15 комплектов по 4 штуки аккумуляторов в каждом комплекте, все комплекты самых разных марок - специально разные покупал, как дешёвые так и очень дорогие) говорит об обратном. То есть у разных моделей действительно в процессе эксплуатации происходит разная потеря ёмкости - у кого то больше, у кого то меньше, но реклама врет - от проблем с “эффектом памяти” современные аккумуляторы полностью не избавлены.
Самое неприятное, что плохие аккумуляторы подводят именно на фотосъёмке. Проявляется это так - полностью заряженные аккумуляторы издыхают после нескольких десятков кадров (а бывает и после нескольких кадров, даже о десятках речь не идёт). Иногда срабатывает “закон подлости” - чем меньше у тебя времени на съёмке - тем большее количество негодных комплектов аккумуляторов у тебя обнаруживается.
Когда такое со мной приключилось на репортажной съёмке - моменты которой повторить невозможно - после съёмки, я купил несколько новых комплектов аккумуляторов. Но когда спустя месяца три эксплуатации при умеренных нагрузках (разрядах-зарядах примерно раз в 2 недели на каждый комплект) на неспешной предметной съёмке после нескольких вспышек отказали подряд несколько комплектов, в том числе и новых - я потратил некоторое количество времени на поиск информации о нормальных зарядных устройствах.
Выяснил ещё интересную вещь - идеальный зарядный ток, при котором аккумуляторы заряжаются по максимуму и идеальное время зарядки, зависит от ёмкости аккумулятора. А, значит, лучше всего заряжающего полностью автоматического зарядного устройства быть не может. Ведь аккумуляторы типоразмера AA не оснащены механизмом обратной связи, который мог бы передать какую-либо информацию (например, хотя бы информацию о номинальной ёмкости) зарядному устройству. Из наиболее распространенных аккумуляторов подобным приспособлением оснащаются только литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, но не типоразмера AA.
Получается, что правильно заряжать аккумуляторы без механизма обратной связи совсем не просто. Более того, даже новые аккумуляторы следует перед началом экслуатации “тренировать”. С аккумуляторами лежавшими более 3 месяцев также следует делать “тренировку”. Легкую “тренировку” следует делать и с полежавшими небольшое время (более 2 недель и менее 3 месяцев) аккумуляторами.
Поскольку вручную “тренировать” аккумуляторы очень утомительно выпускаются и умные зарядные устройства. А поскольку зарядный ток и время и дополнительно необходимые операции по “тренировке” аккумулятора зависит от самого аккумулятора - от его ёмкости номинальной, ёмкости фактической, времени бездействия (времени хранения), особенностей внутренней химии аккумулятора, - то есть очень и очень умные зарядные устройства.
Применение очень умных зарядных устройств позволяет не оказаться на ответственной съёмке с полной сумкой полностью заряженных, но очень быстро разряжающихся аккумулятором, как это несколько раз случалось со мной. Ну и в целом работа с аккумуляторами станет удобнее - их будет намного дольше хватать, реже понадобится покупать новые. В настоящее время мне известны следующие очень умные зарядные устройства:
- Maha Energy PowerEx MH-C9000 WizardOne Charger-Analyzer for 4 AA / AAA
- La Crosse Technology BC-900 AlphaPower Battery Charger (известная также под названиями Techno Line BC900, Techno Line iCharger)
- La Crosse Technology BC-700 (отличается от BC-900 уменьшенным током заряда, но и этого хватает за глаза)
Подробное обсуждение аккумуляторов и зарядок - здесь.
Особенности зарядки Ni─MH аккумуляторов, требования к зарядному устройству и основные параметры
Никель─металлогидридные аккумуляторы постепенно распространяются на рынке, и совершенствуется технология их производства. Многие производители постепенно улучшают их характеристики. В частности, увеличивается количество циклов заряд-разряд и снижается саморазряд Ni─MH батареек. Этот тип батарей выпускался на замену Ni─Cd аккумуляторов и понемногу они вытесняют их с рынка. Но остаются некоторые направления использования, где никель─металлогидридные батареи не могут заменить кадмиевые. Особенно там, где требуются высокие разрядные токи. И тот и другой тип батареек для продления срока службы требуют грамотной зарядки. Мы уже рассказывали о зарядке никель─кадмиевых батарей, а теперь пришла очередь заряжать Ni─MH аккумуляторы.
В процессе заряда в аккумуляторе проходит ряд химических реакций, на которые идёт часть подаваемой энергии. Другая часть энергии преобразуется в тепло. КПД процесса зарядки ─ это та часть подаваемой энергии, которая остаётся в «запасе» у батареи. Значение КПД может отличаться в зависимости от условий заряда, но никогда не бывает равным 100 процентов. Стоит отметить, что КПД при зарядке Ni─Cd аккумуляторов выше, чем в случае с никель─металлогидридными. Процесс зарядки Ni─MH аккумуляторов происходит с большим выделением тепла, что накладывает свои ограничения и особенности. Подробнее о том, читайте в статье по указанной ссылке.
Скорость зарядки больше всего зависит от величины подаваемого тока. Какими токами заряжать Ni─MH батареи, определяется выбранным типом заряда. В этом случае ток измеряется в долях от ёмкости (С) Ni─MH аккумуляторов. Например, при ёмкости 1500 мА-ч ток 0,5С будет составлять 750 мА. В зависимости от скорости заряда никель─металлогидридных аккумуляторов различают три вида зарядки:
- Капельная (ток заряда 0,1С);
- Быстрая (0,3С);
- Ускоренная (0,5─1С).
По большому счёту типов зарядки всего два: капельная и ускоренная. Быстрая и ускоренная – это практически одно и то же. Отличаются они лишь методом остановки процесса заряда.
Вообще, любая зарядка Ni─MH аккумуляторов током больше 0,1С является быстрой и требует отслеживания каких-то критериев окончания процесса. Капельная зарядка этого не требует и может продолжаться неопределённое время.
Виды зарядки никель─металлогидридных аккумуляторов
Теперь, давайте, рассмотрим особенности разных видов зарядки подробнее.
Капельная зарядка Ni─MH аккумуляторов
Здесь стоит сказать, что этот тип зарядки не способствует увеличению срока службы Ni─MH аккумуляторов. Поскольку капельная зарядка не отключается даже после полного заряда, ток выбирается очень маленьким. Это сделано для того, чтобы при длительной зарядке не происходило перегрева батареек. В случае Ni─MH батарей значение тока может быть даже снижено до 0,05С. Для никель─кадмиевых подойдёт 0,1С.
При капельной зарядке отсутствует характерный максимум напряжения и ограничением этого типа зарядки может выступать только время. Чтобы оценить необходимое время, потребуется знать ёмкость и начальный заряд батареи. Чтобы рассчитать время зарядки более точно, нужно разрядить батарею. Это исключит влияние начального заряда.
КПД при капельной зарядке Ni─MH аккумуляторов находится на уровне 70 процентов, что ниже остальных видов. Многие производители никель─металлогидридных батарей не рекомендуют использовать капельную зарядку. Хотя в последнее время появляется всё больше информации о том, что современные модели Ni─MH аккумуляторов не деградируют в процессе капельного заряда.
Быстрая зарядка никель─металлогидридных аккумуляторов
Производители Ni─MH аккумуляторов в своих рекомендациях приводят характеристики для заряда с величиной тока в интервале 0,75─1С. Ориентируйтесь на эти значения, когда будете выбирать, каким током заряжать Ni─MH аккумуляторы. Значения тока заряда выше этих значений не рекомендуются, поскольку это может привести к открытию аварийного клапана для сброса давления. Быструю зарядку никель─металлогидридных батарей рекомендуется проводить при температуре 0─40 градусов Цельсия и напряжении 0,8─,8 вольта.
КПД процесса быстрой зарядки значительно больше, чем капельной. Он составляет около 90 процентов. Однако к моменту окончания процесса КПД резко снижается, и энергия переходит в выделение тепла. Внутри батарейки резко растёт температура и давление. имеют аварийный клапан, который может открыться при увеличении давления. В этом случае свойств аккумулятора будут безвозвратно потеряны. Да и сама высокая температура оказывает пагубное влияние на структуру электродов батарейки. Поэтому нужны чёткие критерии, по которым процесс заряда будет останавливаться.
Требования к зарядному устройству (ЗУ) для Ni─MH батарей мы представим ниже. Пока отметим, что такие ЗУ ведут заряд по определённому алгоритму. Стадии этого алгоритма в общем виде следующие:
- определение наличия аккумуляторной батареи;
- квалификация батареи;
- пред-зарядка;
- переход на быструю зарядку;
- быстрая зарядка;
- дозарядка;
- поддерживающая зарядка.
На этом этапе подаётся ток 0,1С и выполняется проверка напряжения на полюсах. Для старта процесса заряда напряжение должно составлять не более 1,8 вольта. Иначе процесс не стартует.
Стоит отметить, что проверка наличия аккумулятора проводится и на других стадиях. Это необходимо на тот случай, если аккумулятор вынимается из зарядного устройства.
Если логика ЗУ определяет, что величина напряжения больше 1,8 вольта, то это воспринимается, как отсутствие аккумуляторной батареи или её повреждение.
Квалификация батареи
Здесь определяется примерная оценка заряженности аккумулятора. Если напряжение будет менее 0,8 вольта, то быстрый заряд аккумулятора запускать нельзя. В этом случае зарядное устройство включит режим пред-зарядки. При нормальной эксплуатации Ni─MH батарейки редко разряжают до напряжения ниже 1 вольт. Поэтому пред-зарядка включается только в случае глубоких разрядов и после длительного хранения батареек.
Пред-зарядка
Как уже говорилось выше, пред-зарядка включается при глубоком разряде Ni─MH аккумуляторов. Ток на этой стадии устанавливается на уровне 0,1─0,3С. По времени этот этап ограничен и составляет где-то около 30 минут. Если за это время аккумулятор не восстанавливает напряжения 0,8 вольта, то заряд прерывается. В этом случае батарейка, скорее всего, повреждена.
Переход к быстрой зарядке
На этом этапе происходит плавное увеличение зарядного тока. Наращивание тока происходит плавно в течение 2─5 минут. При этом, как и на других стадиях, ведётся контроль температуры и отключение заряда при критических значениях.
Ток заряда на этой стадии находится в интервале 0,5─1С. Самое главное на стадии быстрой зарядки является своевременного отключение тока. Для этого при зарядке Ni─MH аккумуляторов используется контроль по нескольким разным критериям.
Для тех, кто не в курсе, при зарядке используется метод контроля по дельте напряжения. В процессе зарядки оно постоянно растёт, а по окончании процесса начинает падать. Обычно окончание заряда определяется по падению напряжения на 30 мВ. Но этот способ контроля с никель─металлогидридными аккумуляторами работает не очень хорошо. В этом случае падение напряжение не так сильно выражено, как в случае Ni─Cd. Поэтому для срабатывания отключения нужно увеличивать чувствительность. А при повышенной чувствительности повышается вероятность ложного срабатывания из-за шумов аккумулятора. Кроме того, при зарядке нескольких батареек срабатывание происходит в разное время и весь процесс размазывается.
Но всё равно остановка зарядки по падению напряжения является основной. При заряде током 1С падение напряжения для отключения составляет 2,5─12 мВ. Иногда производители устанавливают детектирование не по падению, а по отсутствию изменения напряжения в конце заряда.
При этом в период первых 5─10 минут зарядки контроль по дельте напряжения отключается. Это объясняется тем, что при старте быстрой зарядки напряжение аккумулятора может сильно меняться в результате процесса флуктуации. Поэтому на начальном этапе контроль отключается, чтобы исключить ложные срабатывания.
Из-за не слишком высокой надёжности отключения зарядки по дельте напряжения используется контроль и по другим критериям.
В конце процесса заряда Ni─MH аккумуляторной батареи её температура начинает расти. По этому параметру и делается отключение заряда. Чтобы исключить значение температуры ОС, мониторинг ведётся не по абсолютному значению, а по дельте. Обычно в качестве критерия прекращения заряда берётся рост температуры более чем на 1 градус за минуту. Но этот способ может не срабатывать при токах заряда менее 0,5С, когда температура растёт достаточно медленно. И в этом случае возможен перезаряд Ni-MH батареи.
Ещё существует метод контроля процесса заряда по анализу производной напряжения. В этом случае ведётся мониторинг не дельты напряжения, а скорость его максимального роста. Метод позволяет прекращать быструю зарядку несколько раньше завершения заряда. Но такой контроль сопряжён с рядом сложностей, в частности, более точного измерения напряжения.
Некоторые зарядные устройства для Ni─MH аккумуляторов применяют для заряда не постоянный ток, а импульсный. Он подаётся продолжительностью 1 секунда с интервалами 20─30 миллисекунд. В качестве преимуществ такого заряда специалисты называют более равномерное распределение активных веществ по объёму аккумулятора и снижение образования крупных кристаллов. Кроме того, сообщается о более точном измерении напряжения в интервалах между подачей тока. Как развитие этого метода, был предложен Reflex Charging. В этом случае при подаче импульсного тока чередуется заряд (1 секунда) и разряд (5 секунд). Ток разряда ниже заряда в 1─2,5 раза. В качестве преимуществ можно выделить меньшую температуру при заряде и устранение крупных кристаллических образований.
При зарядке никель─металлогидридных аккумуляторов очень важным является контролировать окончание процесса зарядки по различным параметрам. Должны быть предусмотрены способы аварийного завершения заряда. Для этого может быть использовано абсолютное значение температуры. Часто таким значением бывает 45─50 градусов Цельсия. В этом случае заряд должен быть прерван и возобновлён после остывания. Способность принимать заряд у Ni─MH аккумуляторов при такой температуре снижается.
Важно устанавливать ограничение по времени заряда. Его можно прикинуть по ёмкости батареи, величине тока зарядки и КПД процесса. Ограничение устанавливается на уровне расчётное время плюс 5─10 процентов. В этом случае, если не сработает ни один из предыдущих методом контроля, заряд отключится по установленному времени.
Этап дозарядки
На этой стадии ток зарядки устанавливается 0,1─0,3С. Длительность около 30 минут. Более длительная дозарядка не рекомендуется, поскольку это сокращает срок службы батареи. Этап дозарядки помогает выровнять заряд элементов в батарее. Лучше всего, если после быстрой зарядки, аккумуляторы остынут до комнатной температуры, а потом запустится дозарядка. Тогда аккумулятор восстановит полную ёмкость.
Зарядные устройства для Ni─Cd аккумуляторов часто после завершения процесса заряда переводят батареи в режим капельной зарядки. Для Ni─MH батарей это будет полезно только в случае подачи очень маленького тока (около 0,005С). Этого будет достаточно для компенсации саморазряда аккумулятора.
В идеале зарядка должна иметь функцию включения поддерживающей зарядки при падении напряжения на батарейке. Поддерживающая зарядка имеет смысл только в том случае, когда между зарядом батареек и их использованием проходит достаточно длительное время.
Сверхбыстрая зарядка Ni-MH аккумуляторов
И ещё стоит упомянуть о сверхбыстром заряде аккумуляторных батарей. Известно, что при заряде до 70 процентов своей ёмкости никель─металлогидридный аккумулятор имеет КПД зарядки близкий к 100 процентам. Поэтому на этом этапе имеет смысл увеличить ток для ускоренного его прохождения. Токи в таких случая ограничивают значением 10С. Основная проблема здесь в определении тех самых 70 процентов заряда, при которых следует понижать ток до обычной быстрой зарядки. Это сильно зависит от степени разряда, с которой началась зарядка батареи. Высокий ток легко может привести к перегреву аккумулятора и разрушению структуры его электродов. Поэтому использование сверхбыстрого заряда рекомендуется только при наличии соответствующих навыков и опыта.
Общие требования к зарядным устройствам для никель─металлогидридных аккумуляторов
Разбирать какие-то отдельные модели для заряда Ni─MH аккумуляторов в рамках этой статьи нецелесообразно. Достаточно отметить, что это могут быть узконаправленные ЗУ под зарядку никель─металлогидридных батарей. Они имеют зашитый алгоритм зарядки (или несколько) и по нему постоянно работают. А есть универсальные устройства, которые позволяют тонко настраивать параметры зарядки. К примеру, . Такие устройства могут быть использованы для заряда различных батарей. В том числе, и для , если есть адаптер питания соответствующей мощности.
Нужно сказать пару слов о том, какие характеристики и функционал должно иметь ЗУ для Ni─MH аккумуляторов. Устройство обязательно должно иметь возможность регулировки тока зарядки или его автоматическая установка в зависимости от типа батареек. Почему это важно?
Сейчас существует множество моделей никель─металлогидридных аккумуляторов, и многие батарейки одинакового форм-фактора могут отличаться ёмкостью. Соответственно, ток зарядки должен быть разный. Если заряжать током выше нормы, будет нагрев. Если ниже нормы, то процесс зарядки будет идти дольше положенного. В большинстве случаев токи на зарядных устройствах делаются в виде «пресетов» для типовых батареек. В целом же при заряде производители Ni-MH аккумуляторов не рекомендуют установку тока более 1,3─1,5 ампера для типа АА вне зависимости от ёмкости. Если вам по каким-то причинам требуется увеличение этого значения, то нужно позаботиться о принудительном охлаждении аккумуляторов.
Ещё одна проблема связана с отключением питания зарядного устройства в процессе зарядки. В этом случае при включении питания она начнётся снова со стадии определения аккумулятора. Момент окончания быстрой зарядки определяется не временем, а рядом других критериев. Поэтому если она прошла, то при включении будет пропущена. А вот этап дозарядки пройдёт снова, если он уже был. В результате аккумулятор получает нежелательный перезаряд и лишний нагрев. Среди прочих требований к ЗУ Ni-MH аккумуляторов – низкий разряд при отключении питания зарядного устройства. Ток разряда в обесточенном ЗУ не должен превышать 1 мА.
Стоит отметить и наличие в зарядном устройстве ещё одной важной функции. Оно должно распознавать первичные источники тока. Проще говоря, марганцево-цинковые и щелочные батарейки.
При установке и зарядке таких батареек в ЗУ они вполне могут взорваться, поскольку не имеют аварийного клапана для сброса давления. От зарядного устройства требуется, чтобы оно могло распознавать такие первичные источники тока и не включать зарядку.
Хотя здесь стоит отметить, что определение аккумуляторов и первичных источников тока, имеет ряд сложностей. Поэтому производители ЗУ не всегда оснащают свои модели подобными функциями.
