Можно ли заряжать никель кадмиевые аккумуляторы зарядкой для литий ионных: «» — NiCd, NiMh, LiIon. .

Зарядка аккумуляторов

Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, стакивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы может существенно снизиться.

В данной статье мы Вам расскажем о том, как нужно правильно заряжать каждый тип аккумулятора.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать постоянным током, величина которого (А) не более 10% показателя емкости батареи (А•ч). Данный способ зарядки является наиболее безопасным и уже стал традиционным. Тем не менее, многие производители сегодня стремятся указывать точный допустимый показатель для определенного аккумулятора. Как правило, данный показатель достигает 30% от показателя емкости. Важно помнить о том, что показатель напряжения 1-ой ячейки такого типа аккумулятора не должен превышать 2,3 В. То есть, при заряде батареи необходимо отслеживать напряжение Приведем пример: двенадцативольтовая батарея включает в себя шесть ячеек, следовательно, общий показатель напряжения в конце подзарядки не должен переступать порог в 13,8 В.

В случае, если емкость аккумулятора равняется 100 (А•ч), а постоянный ток подзарядки – 20 А, то спустя около шести-семи часов 90% заряда будет достигнуто. После достижения данного показателя нужно перейти на режим постоянного напряжения и по истечении 17 часов процесс зарядки будет закончен. Возникает вопрос – почему так много времени уходит на заряд? Все потому, что ток постепенно будет понижаться, а напряжение при этом медленно, но верно будет идти к показателю в 13,8 В. В итоге, аккумулятор будет безопасно заряжен и надежен и для буферной эксплуатации, и для цикличной.

Другой метод заряда свинцово-кислотных аккумуляторов позволяет достигнуть 100% емкости за короткое время (около шести часов) и подходит для цикличного режима использования.

Заключается данный способ в следующем: сила тока заряда устанавливается на 20% от емкости батареи, а напряжение фиксируется на 14,5 В.

Последние модели зарядных устройств от надежных производителей не допускают возникновения критических ситуаций при осуществлении заряда аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Никель-кадмиевый аккумулятор требует к себе очень осторожной подзарядки, поскольку нельзя допускать возникновения перезаряда. Перезаряд провоцирует образование кислорода, а использование тока при этом медленно понижается. Таким образом, заряд никель-кадмиевого аккумулятора характеризуется ростом его давления внутри корпуса. Специалисты советуют заряжать данный тип аккумулятора при температурном режиме +10 — +30 градусов по Цельсию. При таких показателях происходит поглощение выделяемого кислорода кадмиевым электродом.

Цилиндрические рулонные НК-аккумуляторы допускают заряд при быстрой скорости, ведь электроды внутри них расположены очень плотно друг к другу. При стандартном режиме заряда в течение 16 ч происходит полный заряд от 1В до 1,35В. Сила тока при этом равняется 0,1С.

Для того, чтобы увеличить скорость заряда современные НК-аккумуляторы имеют возможность использования тока постоянной величины. Но в таком случае нужен постоянный контроль во избежание перезарядов.

Как правило, никель-кадмиевые аккумуляторы заряжаются при постоянном токе величиной 0,2С-0,3С в течение трех-шести часов. При этом допускается перезаряд до 140%.

Важно отметить, что никель-кадмиевые аккумуляторы отличаются эффектом памяти, то есть обратимая потеря емкости. Именно поэтому заряжать необходимо полностью разрядившийся аккумулятор до 0%. Иначе в следствие возникнувшего «недозаряда2 аккумулятор лишается возможности отдавать полноценно заряд. Хранение НК-аккумуляторов происходит в абсолютно разряженном состоянии. В осуществлении заряда никель-кадмиевого аккумулятора применяются специальные зарядные устройства.

Никель-металл-гидридный аккумулятор

Никель-металл-гидридный аккумулятор – современная разработка, которая признана служить заменой выше описанных никель-кадмиевых аккумуляторов. При аналогичных габаритах данные аналоги отличаются большей емкостью (на 20%) и не имеют эффекта памяти. То есть, возможно осуществление дозаряда. Особенность данного типа аккумулятора заключается в том, что для заряда никель-металл-гидридного аккумулятора, хранившегося частично разряженным больше тридцати суток, его нужно полностью разрядить. При этом хранение осуществляется при неполном заряде – до 40%. Новый никель-металл-гидридный аккумулятор, который ранее не использовался, перед зарядом необходимо «потренировать». То есть, нужно осуществить полный заряд и полный разряд устройства около четырех-пяти раз. Такая «тренировка» позволит увеличить емкость аккумулятора. 

Никель-металл-гидридныеаккумуляторы очень чувствительны к повышению температуры, поэтому не следует допускать их перегрева более 50 градусов по Цельсию. Заряжать данные аккумуляторы необходимо постоянным током с напряжением 1,4В-1,6В на одну ячейку. Разряженным никель-металл-гидридный аккумулятор считается при достижении напряжения 0,9В. В дальнейшем разряд характеризуется как вредный. При полноценной зарядке таких аккумуляторов начинается их сильный нагрев из-за того, что выделяемая энергия не расходуется на процесс заряда. Благодаря использованию специального температурного датчика осуществляется контроль заряда. Допустимый показатель температуры при этом не должен превышать 60 градусов по Цельсию. 

Никель-цинковый аккумулятор 

Номинальный показатель напряжения такого типа аккумулятора – 1,6В, ток – 0,25С. Специально предназначенное для таких аккумуляторов зарядное устройство способно за 12 часов осуществить 100%-ую зарядку. Кроме того, никель-цинковые батареи не имеют эффекта памяти. При этом заряжать аккумулятор нужно до 90%. Такая особенность позволяет увеличить число рабочих циклов и продлить период службы. Допустимая температура нагрева – 40 градусов по Цельсию. 

Литий-ионный аккумулятор 

Постоянный ток заряда таких аккумуляторов равняется 0,2-1С с напряжением 4-4,2В. При таких показателях заряд происходит в течение 40 минут. По истечении этого времени аккумулятор заряжают при напряжении 4,2В. При заряде током 1С 100%-ая зарядка достигается за два-три часа. При выходе напряжения за обозначенные границы (более 4,2В) потенциальные свойства батареи существенно сокращаются. Важно знать, что литий-ионные батареи ни в коем случае нельзя подвергать перезаряду, поскольку это чревато скоплением на отрицательном электроде металлического лития. На аноде, кстати, осуществляется активное выделение кислорода. В результате всего этого возникает высокая вероятность теплового разгона, роста давления в корпусе и, как следствие, разгерметизация. Наиболее целесообразным и с наименьшими рисками опасности является подзарядка, напряжение которой не превышает рекомендованное. 

Современные модели ЛИ-аккумуляторов имеют схемы защиты, предназначенные для предотвращения перезаряда. Данная защита приходит в действие при достижении температуры до 900. Существуют модели, которые оснащены встроенным механическим выключателем, который реагирует на рост давления в корпусе. Но даже современные способы безопасности не умоляют возникновения чрезвычайных ситуаций. Именно поэтому к процессу зарядки стоит относиться очень осторожно. Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, сталкивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы могут существенно снизиться.

Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте широкий выбор аккумуляторов и батареек.

Как хранить никель кадмиевые аккумуляторы для шуруповертов: правильное хранение литий-ионных

Как Хранить Литий Ионные Аккумуляторы Шуруповерта

Шуруповерт с литий-ионным аккумулятором: описание, характеристики, эксплуатация и ремонт

С того периода как шуруповерт стал инвентарем, который встречаются в арсенале не только проф строителя, сразу домашнего мастера, вопрос выбора данного оборудования становится животрепещущим нередко. Это устройство а может быть сетевым по другому аккумуляторным. Последняя разновидность очень популярна тогда, когда нередко приходится работать в месте, где нет способности подключиться к электричеству.

Плюсы шуруповерта с литий-ионным аккумулятором

Данное оборудование отлично тем, что батарея в нём не обладает эффектом памяти. Хорошая статья о том, как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы. Приводится подборка схем зарядных устройств для сборки своими руками, освещается вопрос каким током и напряжением. Это показывает на то, что заряд не представит труда производить на еще не севшем аккуме, в данном случае его емкость не поменяется. Реально это значит, что литий-ионные

батареи естественно заряжать, когда для вас заблагорассудится, дожидаться рабочий вариант утраты работоспособности устройства ненужно.

Для основной особенности эксплуатации выступает то, что садить в ноль батарею не нужно. Вполне разряжаться аккумулятор не должен. Часто потребители ассоциируют оборудование такового типа с устройствами, снабженными никель-кадмиевыми батареями. 1-ые имеют одно принципиальное основное преимущество игровых слотов, которое выражено без эффекта саморазряда.

Дополнительные преимущества

Оставив шуруповерт с литий-ионным аккумом и даже не используя его за период некого времени, вы не столкнетесь с той целью, что он разрядился. Тут можно пользоваться достаточно обычным принципом, который заключается о том, что оборудование есть вариант зарядить не положить хранить, а при желании и опять взять, чтоб немедля начать использовать.

Без утраты заряда таковой шуруповерт может пролежать полгода не не просто. Но следует держать в голове что, что такие батареи автомобиля хранить при отрицательных температурах не надо.

Виды АКБ для шуруповертов и их особенности

В современных аккумуляторных шуруповертах и дрелях используются три типа батарей:

1. Никель-кадмиевые (NiCd, Ni-Cd).
2. Никель-металлогидридные (Ni-MH или NiMH).
3. Литий-ионные (Li-ion).

Рассмотрим особенности каждого из типов аккумуляторов подробно.

Никель-кадмиевые

Этот тип источников энергии, пожалуй, самый старый. Появились кадмиевые аккумуляторы в 70-х годах, и это был настоящий прорыв. По сравнению с кислотно-свинцовыми и щелочными батареями никелевые оказались намного компактнее при той же электрической емкости и имели умеренную цену.

Как и свинцово-кислотные, Ni-Cd элементы могут отдавать довольно большой ток в нагрузку и выдерживать до 1 000 циклов заряд/разряд. Причем такое количество циклов – всего лишь гарантия производителя. Фактически батарея продолжает служить и по достижении этой цифры.

Время зарядки Ni-Cd батареи в среднем составляет 6-8 часов, что, к сожалению, многовато, но все же меньше, чем у его кислотных и щелочных собратьев. Отличаются никелевые АКБ и своей «морозоустойчивостью» — они отлично работают при температурах до -20 градусов Цельсия. Дополнительно кадмиевая технология допускает глубокую разрядку, а срок службы батареи зависит в основном от количества циклов заряд/разряд. Храниться же такая батарейка может долго – до 7-8 лет.

Но есть у этого типа аккумуляторов и недостатки, причем существенные. Один из них – большой саморазряд, который может достигать 10% в месяц. Таким образом, если шуруповерт пролежал без дела, скажем, полгода, то перед использованием его придется зарядить.

Еще один недостаток – так называемый «эффект памяти». Если батарею постоянно подзаряжать, не разряжая в ноль, то она «запомнит», до какого уровня ее разряжали и по достижении этого порога просто откажется работать, «сказав», что разряжена. Именно поэтому аккумуляторы данного типа нужно периодически «гонять» — полностью разряжать и тут же заряжать до 100%.

Никель-металлогидридные

Этот тип аккумуляторов появился чуть позже – в начале 90-х годов прошлого века. Ni-MH элементы обладают сходными с кадмиевыми характеристиками, но эффект памяти проявляется у них намного слабее (но все же проявляется) и, главное, в таких аккумуляторах отсутствует кадмий.

Ni-MH батарея аккумуляторов для шуруповерта

Никель-металлогидридная батарея способна отдавать приличный ток, хорошо работает на морозе, а ее саморазряд составляет те же 7-10% в месяц. Что касается стоимости, аккумуляторы этого типа несколько дороже кадмиевых, количество же циклов заряд/разряд, от которого зависит срок службы, составляет всего 300-500 раз, что является существенным минусом. Срок хранения таких элементов – 6-7 лет. Соотношение габариты/емкость, как и время заряда — до 8 часов, сходны с кадмиевыми. Металлогидридные элементы, как и кадмиевые, хорошо переносят глубокий разряд.

Литий-ионные

Li-Ion технология на сегодняшний день является передовой. Литиевые элементы намного компактнее и легче предыдущих при той же электрической емкости и, что очень удобно, могут заряжаться повышенным током. При этом время полной зарядки литий-ионных АКБ может быть сокращено до 1-2 часов.

Li-Ion батарея аккумуляторов для шуруповерта

Большим преимуществом батареек этого типа является и практически полное отсутствие эффекта памяти – инструмент можно подзаряжать когда угодно и до любого уровня. Саморазряд Li-Ion батарейки относительно невелик и составляет примерно 2-3% емкости в месяц.

Что касается недостатков, то до относительно недавнего времени это были высокие степени пожаро- и взрывоопасности. При неправильной эксплуатации батарея могла загореться, а то и взорваться. Причем горящий элемент практически невозможно потушить водой – это только усиливает горение.

Еще один серьезный недостаток элементов этого типа – они не терпят глубокого разряда и перезаряда. В первом случае АКБ тут же выходит из строя, во втором — может загореться. Но эту проблему тоже легко решили все тем же контроллером, который отключает элемент питания от нагрузки при критическом разряде и от зарядного устройства, если АКБ зарядилась.

Обычный ресурс Li-Ion батареек составляет 600 циклов заряд/разряд, но он также сильно зависит и от «возраста». Храниться литий-ионная АКБ может не более 2-3 лет независимо от того, работает она или просто лежит в столе.

Выбирая инструмент с такими элементами питания, следует учитывать, что они будут плохо вести себя на морозе (сильное снижение емкости, которая, впрочем, восстановится в тепле). В дополнение они не смогут отдать большой ток при любой температуре, а значит, не обеспечат большой крутящий момент, необходимый для работы с плотными материалами. И стоимость Li-Ion элементов намного выше, чем у никелевых собратьев.

Общие правила зарядки

При зарядке батареи строительного инструмента нужно соблюдать следующие правила:

1. Заряжать АКБ следует в помещении при температуре +10…+40°С.
2. Для предупреждения перегрева во время накопления заряда можно время от времени отключать аккумулятор от сети (при наличии встроенного термистора данная мера не требуется).
3. Новые накопители не следует устанавливать на шуруповерт без предварительного заряда и проверки мультиметром.
4. Подзаряжать аккумулятор нужно сразу после того, как он сел: при саморазряде напряжение может опуститься ниже критического уровня, в результате чего накопитель выйдет из строя.
5. Не следует оставлять АКБ подключенным к сети после восстановления заряда: рекомендуемый промежуток времени между окончанием процесса и отключением – не более 20-30 минут.

Продолжительность зарядки может составлять от 0,5 до 6-7 часов в зависимости от типа накопителя и степени разряда. При использовании импульсного зарядного устройства (ЗУ) она сокращается до 60-100 минут.

Какие характеристики важны при выборе аккумулятора для шуруповерта

Учитывая преимущества и недостатки различных типов аккумуляторов можно выбрать подходящий для конкретных условий эксплуатации. А теперь рассмотрим две ключевые характеристики, которые есть у всех типов батарей, влияющие на выбор шуруповерта.

О чем говорит емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора прописывается цифрами от 1.0 до 7.0 и измеряется в амперах умноженных на часы (А*ч). Значение расшифровывается так: указанное количество ампер накопитель сможет выдавать в течение часа. Но поскольку никакой шуруповерт не потребляет 1-5 А в час, то время его использования растягивается от 2 до 8 часов. Чем выше емкость, тем дольше инструмент сможет оставаться в работе.

О чем говорит напряжение аккумулятора

У аккумуляторных моделей сила и скорость вращения шуруповерта зависят от напряжения батареи, которое должно соответствовать параметрам инструмента:

• Для шуруповертов максимальным показателем является 36 В. Это самые мощные аппараты для работы с металлом и твердыми породами дерева.
• 12-18 В — среднее значение, подходящее для большинства процессов в ремонте и монтаже.
• 3-10 В — относятся к маломощным, и используются только для сборки мягких материалов или крепежа малого диаметра.

Установка аккумулятора большей мощности на слабую модель быстрее приведет к поломке последней. Батарея 12 В на аппарате рассчитанном на 18 В будет наоборот ограничивать силу инструмента, поэтому показатель напряжения накопителя должен точно соответствовать значению на шуруповерте.

Имейте ввиду, что если взять два аккумулятора с одинаковой ёмкостью, более длительную работу инструмента обеспечит тот у которого выше напряжение.

Преимущества и недостатки

• Главным преимуществом литиевых батарей является высокая электрическая емкость. Это позволяет создавать легкий и компактный ручной инструмент. С другой стороны, если пользователь готов работать с более тяжелым прибором, он получит очень мощную батарею, позволяющую долго работать шуруповертом.
• Еще одно преимущество – возможность относительно быстрого наполнения энергией литиевых батарей. Типичное время полного заряда составляет примерно два часа, а некоторые батареи при наличии особого зарядного устройства можно зарядить даже за полчаса! Это преимущество может стать исключительным доводом в пользу комплектации шуруповерта литиевой батареей.

Есть у литиевых аккумуляторов и некоторые специфические недостатки.

• Самым заметным является существенное падение практической емкости при работе на морозе. При отрицательных температурах инструмент, оснащенный литиевыми батареями, время от времени приходится отогревать, при этом электрическая емкость полностью восстанавливается.
• Вторым заметным недостатком является не слишком большой срок службы. Несмотря на заверения производителей, лучшие образцы при самой аккуратной эксплуатации выдерживают не более трех-пяти лет. Уже через год после покупки литиевый аккумулятор любой распространенной марки при самом аккуратном использовании может потерять до трети емкости. Через два года от исходной емкости останется едва ли половина. Средний срок нормальной эксплуатации – два-три года.
• И еще один заметный недостаток: цена литиевых батарей намного выше, чем стоимость все еще широко применяемых в ручном электроинструменте батарей никель-кадмиевого типа.

Как переделать и собрать?

Зачастую у мастера уже есть старый аккумуляторный шуруповерт, который его полностью устраивает. Но аппарат оснащен устаревшими никель-кадмиевыми аккумуляторами. Так как аккумуляторную батарею все равно придется менять, возникает желание заменить старый аккумулятор на что-то более новое. Это не только обеспечит более комфортную работу, но и избавит от необходимости искать на рынке аккумуляторы устаревшей модели.

Самое простое, что приходит на ум, это собрать в корпусе старой батареи блок питания из электронного трансформатора. Теперь можно будет пользоваться шуруповертом, подключив его к бытовой электросети.

Модели напряжением 14.4 вольта можно подключать к автомобильным аккумуляторам. Собрав из корпуса старой батареи переходник-удлинитель с клеммами или штекером прикуривателя, получаешь незаменимый прибор для гаража или работы «в поле».

Если мы переделываем старую аккумуляторную батарею на литий, можно принять во внимание то, что на рынке чрезвычайно широко распространены литиевые элементы стандарта 18650. Таким образом, мы сможем сделать аккумуляторы для шуруповерта на основе легкодоступных деталей

Более того, распространенность стандарта 18650 позволяет выбирать аккумуляторы любого производителя.

Вскрыть корпус старой аккумуляторной батареи и извлечь из него прежнюю начинку труда не составит

Важно не забыть пометить на корпусе контакт, к которому ранее подсоединялся «плюс» старой аккумуляторной сборки

В зависимости от напряжения, на которое был рассчитан старый аккумулятор, надо подобрать количество литиевых элементов, соединяемых последовательно. Стандартное напряжение литиевого элемента ровно втрое больше, чем у никелевого (3.6 В вместо 1.2 В). Таким образом, каждый «литий» заменяет три последовательно соединенных «никеля».

Предусмотрев конструкцию батареи, в которой один за другим соединяются по три литиевых элемента, можно получить батарею на напряжение 10.8 вольт. Среди никелевых батарей такие встречаются, но нечасто. При соединении в гирлянду четырех литиевых элементов получаем уже 14.4 вольта. Это позволит заменить никелевую батарею как на 12 вольт, так и на 14.4 вольта – это очень распространенные стандарты никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов. Все зависит от конкретной модели шуруповерта.

После того как удалось определиться с количеством последовательных ступеней, наверняка выяснится, что в старом корпусе все еще остается свободное место. Это позволит соединить в каждой ступени по два элемента параллельно, что удвоит емкость батареи. Для соединения литиевых аккумуляторов между собой на производствах применяют никелевую ленту. Отрезки ленты соединяются между собой и с литиевыми элементами контактной сваркой. Но в быту вполне допустима пайка.

Паять литиевые элементы нужно с особой аккуратностью. Место соединения предварительно следует тщательно очистить и нанести хороший флюс. Лужение производится очень быстро, хорошо разогретым паяльником достаточно большой мощности.

Сама пайка производится быстрым и уверенным прогревом места присоединения провода к литиевому элементу. Чтобы избежать опасного перегрева элемента, длительность пайки не должна превышать трех-пяти секунд.

Хорошо, что сейчас в продаже есть готовые электронные модули контроля и балансировки по довольно низким ценам. Достаточно выбрать решение, подходящее в конкретном случае. В основном такие контроллеры различаются между собой количеством последовательно соединенных «ступеней», напряжение между которыми подлежит уравниванию (балансировке). Кроме того, они отличаются допустимым током нагрузки и способом контроля температуры.

В любом случае, заряжать самодельную литиевую батарею с помощью старого зарядного устройства для никелевых батарей теперь нельзя. У них принципиально разные алгоритмы зарядки и контрольные напряжения. Понадобится специализированное зарядное устройство.

Восстановление ni-cd аккумуляторов

Выбрасывать вышедшие из строя батареи – неэкологично и не так выгодно. Во многих случаях, неработающие батареи можно восстановить самостоятельно. Сделать ремонт батарей можно при помощи дистиллированной воды или импульса тока.

Как проверить батареи

Для начала нужно проверить исправность аккумулятора. Сделать это можно самостоятельно при помощи мультиметра. Во время первой диагностике определяем силу и напряжение аккумулятора при зарядке устройства. Через полчаса после начала зарядки, прибор должен показывать 13В, спустя час значение должно увеличиться на 0,5В. Максимальная отметка напряжения -17В. Сила тока у исправного устройства за час – 1 ампер.

При проверке тестовое устройство переводим в режим DC – проверка напряжения. А переключатель режимов в значении – 20В, то есть напряжение устройства не превысит эту отметку. Величина измерения напряжения у полностью заряженного аккумулятора должна быть равна количеству батареек в нём, умноженной на напряжение каждой из них. если значение напряжения ниже – аккумулятор неисправен.

Теперь нужно понять, какая из батареек не работает. Выпаиваем каждую из них и измеряем напряжение на полюсах. Красный щуп нужно приложить к положительному полюсу, а чёрный – к отрицательному. В электрических приборах напряжение должно быть 3,6-3,8В.Если параметры отклоняются, значит батарейки неисправны.

Как восстановить никель кадмиевый аккумулятор читайте далее.

Восстановление водой, пошагово

Восстановление дистиллированной водой считается более эффективным и долговечным.

1. Перед тем, как восстанавливать аккумулятор, необходимо обнаружить элементы с нулевым напряжением.
2. Затем, в их корпусе с помощью шуруповерта с тонким сверлом проделываем небольшое отверстие в батарее с нулевым напряжением. Заливаем в это отверстие 1см3 дистиллированной воды.
3. Оставляем на некоторое время батареи.
4. Замеряем напряжение.
5. Заряжаем батареи.
6. Если восстановление произошло успешно – запаиваем батареи или заделываем герметиком.Собираем аккумулятор.
7. Проводим полную зарядку аккумулятора.
8. Если напряжение не увеличилось – проделываем процедуру ещё до тех пор, пока напряжение не восстановится.

Восстановление с помощью высокого тока

Восстановить аккумулятор так же можно при помощи импульсного разряда.

Необходимые для восстановления приборы:

• Мультиметр;
• Источник питания;
• Средства защиты.

Восстановление:

1. Разбираем аккумулятор устройства и измеряем напряжение полюсов каждой банки.
2. Подключаем отрицательную клему к источнику питания – для этого можно использовать автомобильный аккумулятор или источник бесперебойного тока с напряжением 12В. Если вы восстанавливаете аккумулятор с напряжением более 9,6В, то нужно использовать цепь из 2 аккумуляторов.
3. Другой кабель прикрепляем к положительному полюсу.
4. На краткое время подключаем к положительному полюсу источник питания. Рекомендуется подключать на 4-5 секунд, чтобы кабель не приварился к источнику питания.
5. Измеряем напряжение на полюсах банки, если оно не увеличилось, то проводим повторную подачу тока.
6. Выполняем несколько циклов заряд-разряд для восстановления ёмкости аккумулятора.
7. Недостаток такого метода – через несколько десятков циклов разрядки ёмкость аккумулятора снижается, так как во время подачи происходит саморазряд, но это не восстанавливает химический состав рабочей жидкости электролита.

Как правильно заряжать новые литий ионные аккумуляторы шуруповёрта?

Одним из самых востребованных инструментов среди домашних мастеров по праву можно назвать шуруповерт. И это не случайно — с его помощью можно не только закрутить/открутить винты/шурупы/саморезы, но и просверлить отверстия небольшой величины, а используя специальные насадки, можно шлифовать и полировать поверхности и даже производить заточку режущего инструмента.

Еще одной особенностью шуруповертов является их мобильность, то есть совсем не обязательно, чтобы рядом находилась розетка. Достаточно приобрести шуруповерт с аккумулятором.

Но вот тут как раз и выявляется недостаток аккумуляторных шуруповертов. Для того, чтобы успешно работать с таким инструментом, нужно иметь аккумулятор с хорошими характеристиками и простотой обслуживания.

До сего времени хорошо себя зарекомендовали никель-кадмиевые аккумуляторы, но в последнее время им на смену пришли литий-ионные.

И если у пользователей о первых имеется более-менее полная информация о свойствах и порядке обслуживания, то по второму типу есть масса вопросов и один из них — как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы и как хранить их, когда они не эксплуатируются.

В быту у пользователей сложилось мнение, что прежде, чем начать работу с аккумулятором, нужно провести трехкратный цикл «разряд-заряд». Это утверждение верно для Ni-Cd аккумуляторов, но не годится для Li-Ion.

Прежде всего надо отметить, что литий-ионные аккумуляторы в отличие никель-кадмиевых, не имеют эффекта памяти, а, следовательно, заряжать их можно на любой стадии разряженности (в том числе и сразу после покупки). Именно по этой причине производители отправляют их в продажу заряженными на 3/4 от нормы.

Но все же для продления гарантированного срока службы кое-какие правила выполнять необходимо:

1) следует ставить Li-ion на зарядку при остаточном заряде 20-50%;

2) внимание! — недопустимо разряжать литий-ионные аккумуляторы ниже 10-20%. Для них это критическая величина, но следует иметь ввиду, что чем ниже степень разряда, тем больше циклов разряд-заряд они выдержат:

3) заряжать Li-ion следует при температуре 10-30 градусов, а эксплуатировать в диапазоне от минус 10 до плюс 45 градусов;

4) один раз в 4 месяца нужно провести полный цикл «разряд-заряд», разряжая батарею почти до нуля, после чего поставить на зарядку на 12 часов. Это необходимо для калибровки датчика уровня заряда в контроллерах аккумуляторов;

5) еще одна особенность литий-ионных аккумуляторов — нельзя их длительное время хранить полностью заряженными, иначе они всего за три месяца навсегда потеряют 20% емкости. Отправляйте батарею на длительное хранение при величине заряда 40-60% от полной емкости и тогда она за те же три месяца потеряет всего лишь 1%;

6) Если у Вас в комплекте два аккумулятора, то один из них зарядите до рекомендованной величины (40-60%) и отправьте его в резерв на месяц, а по истечении этого срока зарядите до 100%, используйте в работе, пока не разрядится до 40-60% ((или разрядите искусственно) и снова отправьте на хранение еще на месяц;

7) Второй пусть у Вас будет основным рабочим и, если поработали им интенсивно, поставьте его на зарядку, даже если он разрядился меньше, чем на 10%.

Если полностью выполнять рекомендованные производителями рекомендации, то, скорее всего, Вам не вовсе не потребуется покупать второй аккумулятор, поскольку срок службы шуруповерта и литий-ионного аккумулятора практически одинаковы. Ну, если только Вы не профессиональный рабочий, например, по сборке мебели, когда всю смену один аккумулятор не потянет — тогда-то и будет нужен резервный.

Общие правила

Существует ряд правил, продлевающих срок службы любого аккумулятора при вынужденной отправке её на длительное хранение:

• При использовании источника питания с длительным перерывом необходимо несколько раз провести полный цикл разряда-заряда элемента;
• Температура окружающего воздуха в складском помещении не должна опускаться ниже 10 градусов тепла;
• Продлению срока службы находящегося в покое аккумулятора способствует периодическая зарядка и полная разрядка источника тока – не реже одного раза в шесть месяцев;
• Если электроинструмент не планируется использовать в ближайшее время, то батарею необходимо отсоединить от него и очистить от всех видимых загрязнений.

Хранение никель-кадмиевых аккумуляторов

При нерегулярном использовании электроинструмента никель-кадмиевые(NiCd) аккумуляторы разумнее хранить в разряженном состоянии. Эти элементы обладают специфичным свойством – высоким уровнем саморазрядки. Поэтому при хранении полностью заряженная батарея с течением времени самостоятельно разрядится: каждый месяц остаточный уровень заряда будет снижаться на 8-10%.

Читать также: Металлографические исследования металлов и сплавов

Соблюдение простых рекомендаций по длительному хранению без дела никель-кадмиевых элементов позволит получить полностью работоспособный источник тока после полной зарядки. Основные правила таковы:

• 3-4 полных цикла зарядки с последующей разрядкой элемента;
• Температурный режим в помещении для хранения не ниже 10 градусов тепла.

Хранение литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные(Li-ion) источники тока отличаются чувствительностью к температурному режиму и остаточному заряду при отправке их на продолжительное хранение. От этого напрямую зависит доступный уровень заряда при начале использования.

Для литиевых аккумуляторов шуруповерта придерживаются следующих правил:

• Исключают возможность заморозки – при использовании холодильника в качестве места для хранения размещают в основном отсеке, а не в морозильной камере;
• Оптимальный температурный режим варьирует в пределах от 1 до 25 градусов тепла;
• Перед отправкой на хранение разряженный элемент подзаряжают до уровня 40%, это позволит полностью восстановить заряд при необходимости использования шуруповерта.

Мобильность шуруповерта на аккумуляторах имеет один недостаток – они разряжаются. Соблюдение рекомендаций по хранению элементов питания увеличивает срок их службы без потери функциональности. При этом обязательно учитывают тип батареи, применяемой в шуруповерте. Никель-кадмиевые элементы требуют полной разрядки, а литий-ионным батареям такая процедура только повредит.

Всем привет! В Сети часто спрашивают, как хранить аккумуляторы шуруповерта правильно, чтобы они не вышли из строя раньше времени. В этой статье я попробую дать ответ на поставленный вопрос.

В свое время я тоже задался этим вопросом и мне пришла в голову одна замечательная мысль: «А почему бы не посмотреть в инструкции по эксплуатации какого-либо шуруповерта?». С этой «гениальной» мыслью я взял инструкцию от Макиты и… нашел в ней лишь общие слова

Ну это про то, что хранить нужно так, чтобы контакты аккумулятора не могли быть случайно замкнуты скрепкой, монетой или другим металлическим предметом, что хранение должно быть в условиях, где температура воздуха не превышает 50 градусов, ну и тому подобное, что тоже конечно важно, но вроде и так понятно

А всех то интересуют примерно такие вопросы:

• с каким уровнем заряда нужно оставлять на хранение аккумуляторы?
• их нужно обязательно оба вынимать из шуруповерта или один можно оставить вставленным?
• как долго можно хранить без перезарядок?

Читать также: Обозначение цинка в таблице менделеева

В итоге, пересмотрев инструкции от разных производителей, мне удалось найти кое-какую полезную информацию. Причем даже если смотреть в инструкции разных шуруповертов одного производителя, но отличающихся типом аккумулятора, то она будет одинакова. При этом, если производитель считает, что надо указать какую-то особенную информацию для тех или иных типов батарей, то ее указывают, но в целом для всех типов условия в основном одинаковые.

Вот, например, что пишет фирма AEG:

А вот информация от DeWalt:

Или вот Макита для любых типов аккумуляторов дает универсальный совет, перезаряжать батареи каждые полгода хранения, если они так долго лежат без дела.

В общем что можно сказать, основываясь на указанной от производителей информации? Давайте по порядку.

Рекомендации по правильному использованию аккумуляторов разных типов для электроинструмента

Для того, чтобы аккумуляторы прослужили максимально долго, и к процедуре восстановления пришлось прибегать как можно реже, стоит придерживаться следующих правил.

Для Ni-Cd:

1. Ставьте аккумуляторы на зарядку только после того, как он полностью разрядится. Это состояние легко отследить: электромотор уже «не тянет» на низком токе. Закрутить саморез или отпилить пруток уже не получается.
2. Заряжайте аккумуляторы до полной ёмкости. Если снимать их с заряда раньше, эффект памяти понемногу уменьшит ёмкость, и батарею придётся «разгонять» мощным током.
3. Если у вас устройство без автоматического отключения (не загорается сигнал о конце зарядки), то рассчитайте время полного заряда, разделив ёмкость аккумулятора в ампер-часах на силу тока зарядного устройства.
4. Если дрель или болгарка долго не используются, их лучше полностью разрядить и хранить при температуре ниже 20 градусов.

Для Ni-Mh:

1. Дозаряжать батарею можно в любой момент, и на 70% и на 30% заряда. Правда, это можно делать только «по свежим следам». Если устройство хранилось так больше недели, нужно его всё-таки полностью разрядить.
2. Хранить никель-металлогидридные элементы питания следует полностью заряженными при низкой, но не нулевой температуре. Именно такие условия созданы в бытовом холодильнике. Не забудьте поместить батарею в герметичный зип-пакет.
3. Если аккумуляторы разрядились в ноль, реанимировать их будет очень сложно. Поэтому периодически извлекайте батарею из холодильника и замеряйте напряжение. Для номинальной 12-вольтовой оно не должно опускаться ниже 10 В.

Для Li-Ion:

1. Элементы на основе лития можно хранить в обычных условиях при комнатной температуры. Их саморазряд очень низкий.
2. Не старайтесь полностью разрядить литий-ионную батарею. Это для неё вредно. Впрочем, контроллер не позволит сбросить напряжение до критической отметки. Рекомендуется ставить аппарат на зарядку сразу после работы.
3. Перезарядить литиевый элемент при работе «родного» зарядного устройства невозможно — по достижении нужной отметки ток перестаёт течь.

Как лучше хранить аккумуляторы — заряженными или разряженными?

Если аккумулятор никель-кадмиевый или никель-металлгидридный, то его нужно оставлять с полным зарядом, если собираетесь хранить менее 30 дней, и с зарядом в 30-50% от максимальной емкости, если срок хранения будет превышать 30 дней.

Литий-ионные аккумуляторы, если верить DeWalt, нужно оставлять полностью заряженными. Хотя это странное правило, поскольку из всего того, что мне приходилось узнавать по поводу этого типа батарей, мне известно, что литий-ионники очень медленно саморазряжаются (в год теряют около 4%). Видимо DeWalt в данном случае просто решил перестраховаться, поскольку пользователь может оставить на хранение полностью посаженный аккумулятор. Многим наверное известно, что на литий-ионных батареях стоит электроника, которая прекращает подачу тока, когда уровень заряда доходит до определенной минимальной отметки. Для пользователя это будет ноль, а на самом деле заряд там еще есть. И если такой аккумулятор оставить храниться без предварительной зарядки, то он просто может даже своими малыми темпами разряда дойти до действительного ноля. А для литий-ионных батарей это смерть — их нельзя полностью разряжать, поэтому и стоит электроника. Вот в DeWalt и перестраховались. Ну я так думаю.

Никель-кадмиевые аккумуляторы – Help for engineer | Cхемы, принцип действия, формулы и расчет

Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd)  имеют существенно меньшую область применения по сравнению с свинцово-кислотными аккумуляторами, в связи с ужесточением требований относительно экологической стороны использования данных аккумуляторов и их переработки.

Основной областью применения, об этом кратко упоминалось в общих сведениях про аккумуляторы,  является использование в виде стандартного гальванического элемента, применение крупных никель-кадмиевых батарей на электрокарах ( используется как тяговый), как бортовые аккумуляторы в самолётах и вертолётах, в трамваях и троллейбусах. Конечно, нужно не забыть упомянуть использование данных аккумуляторов для питания автономных инструментов для строительства, к примеру, шуруповертов, дрелей и т.п.

 Как уже говорилось ранее, никель-кадмиевые аккумуляторы активно вытесняются другими типами, к примеру, никель-металлогидридные аккумуляторы имеют удельные характеристики в 2 раза больше, по сравнению с никель-кадмиевыми, что привело к тому, что аппаратура использующая данный тип аккумуляторов улучшила свои потребительские свойства. Однако, никель-кадмиевые вместе с никель-металлогидридными аккумуляторы имеют оксидно-никелевый положительный электрод, что определяет схожие свойства этих аккумуляторов.

Никель-кадмиевым аккумуляторам необходим полный разряд, в случае, если его будут использовать, и не полностью разряжать, то на внутренних пластинах элементов образуются кристаллы, которые в значительной степени необратимо снижают ёмкость аккумулятора, этот эффект называется «эффект памяти».

Другой стороной их постепенного ухода на второй план, является относительно дорогая стоимость утилизации, по сравнению с другими видами. Утилизация аккумуляторов типа Ni-Cd аккумуляторов происходит в печах при очень высоких температурах, в которых кадмий становится чрезмерно летучим, и если на печи не будет оборудован специальный фильтр, который должен улавливать токсичные вещества, испаряемые при плавке, то эти продукты плавления будут отравлять окружающую среду.

Зарядка никель-кадмиевых аккумуляторов

Номинальное напряжение полностью заряженного аккумулятора составляет 1,2В (в некоторых 1,36), разряженного 1В, это пороговые значения напряжений в которых происходит эксплуатация аккумулятора. Зарядка никель кадмиевых аккумуляторов, можно сказать, стандартна для всех типов аккумуляторов – током равным 10% ёмкости аккумулятора, в течение примерно 16 часов. Номинальный режим разрядки аккумулятора проходит при токе, равном  20% от ёмкости. У Ni-Cd аккумуляторов довольно большой диапазон рабочих температур составляет от -50 до +40°C. Саморазряд равен примерно 10% и возрастает с использованием (наработкой). К примеру у литий-ионных аккумуляторов и их братьев литий-полимерных аккумуляторов саморазряд в разы меньше.

Хранение никель-кадмиевых аккумуляторов

Рекомендуется хранить аккумуляторы в разряженном виде, что бы при хранении они не теряли свою ёмкость из-за саморазряда, после зарядки они восстановят свои свойства полностью. Если хранить аккумуляторы при низкой температуре, то это существенно понижает ток саморазряда, который, к примеру, при хранении в среде с температурой в    0°С будет ровно в 2 раза меньше, чем при хранении с температурой в 20°С.

Крайне рекомендуется, после длительного хранения осуществить заряд-разряд аккумулятора, током, который будет равен ёмкости.

Преимущества никель-кадмиевых аккумуляторов:

1)      возможность хранения в разряженном состоянии;

2)      большое количество рабочих циклов при правильной эксплуатации;

3)      работа при низких температурах;

4)      приспособленность работать в жестких условиях эксплуатации;

5)      низкая стоимость.

Недостатки никель-кадмиевых аккумуляторов:

1)      основной недостаток этих аккумуляторов – эффект памяти;

2)      токсичность используемых материалов;

3)      ток саморазряда относительно велик;

Окислительно-восстановительные реакции в аккумуляторе

Далее я хочу написать общие реакции в аккумуляторе, катоде, и аноде (читая слева направо – заряд, справа налево – разряд):

Общая реакция протекающая в никель-кадмиевом аккумуляторе:

Процесс, который происходит на положительном оксидно-никелевом электроде:

Процесс, который происходит на отрицательном кадмиевом электроде:

Как заряжать Li-ion аккумулятор шуруповёрта

Привет!

Принес пару недель назад 6 макитовских девайсов в ремонт.

4 шуруповёрта, 1 лобзик и 1 шлифмашинку.

Прямо коробку целую. Тяжелую.

Озвучили мне цену ремонта. Оказалось, только один шуруповёрт имело экономический смысл восстанавливать. Остальные пошли на запчасти.

Вобщем, сама собой пришла пора замены парка ручного аккумуляторного инструмента.

Вот и закупил сразу для всех столяров новые шуруповёрты с Li-ion аккумуляторами.

Парни привыкли к Ni-cd аккумуляторам, а Li-ion требуют совсем другого подхода. Прямо до противоположности.

И, понятно, речь ведь идет не только о том, как заряжать Li-ion аккумулятор шуруповёрта. Если его неправильно разряжать и/или хранить – тоже мало хорошего для него будет.

Поэтому просмотрел пару десятков сайтов и пару часов видео.

Выкинул всю шелуху и сделал самую «сухую» без «воды» выжимку.

Правила эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов | Сайт об электромобилях

Несмотря на то, что никель-кадмиевые аккумуляторы с этого года запрещены к производству в странах Евросоюза, эти неустанные труженики до сих пор используются во многих недорогих и мощных автономных устройствах (шуруповерты, электробритвы, фонари).

Даже если в инструкции по эксплуатации о типе аккумулятора устройства ничего не сказано, определить то, что именно никель-кадмиевый аккумулятор служит источником тока достаточно просто — чаще всего время зарядки указывается в диапазоне 5-12 часов и присутствует указание на необходимость самостоятельного отключение зарядного по истечению времени заряда.

Для никель-кадмиевых батарей предпочтительнее быстрая импульсная зарядка чем медленная постоянным током. Эти батареи могут выдать большую мощность, что что определяет их выбор для мощных автономных устройств. Никель-кадмиевые батареи единственный тип батарей, который выдерживает полную разрядку при большой нагрузке без каких-либо последствий. Остальные типы батарей требуют неполной разрядки при относительно невысоких мощностных нагрузках.

Никель-кадмиевые батареи не любят длительной зарядки при эпизодической небольшой нагрузке. Периодическая полная разрядка необходима для них как воздух для человека — при отсутствии полной разрядки на электродах образуются большие кристаллы металла (что приводит к проявлению так называемого «эффекта памяти») — аккумулятор скачкообразно теряет свою емкость. Для долгой и эффективной работы NiCd батарей необходимы циклы обслуживания батареи — полная разрядка с последующей полной зарядкой, исходя из большинства рекомендаций — раз в месяц, в крайнем случае раз в 2-3 месяца.

Никель-кадмиевые аккумуляторы являются самыми «дуракоустойчивыми» из современных массовых аккумуляторов — для их использования не требуется даже системы мониторирования параметров аккумулятора, что определяет их использование в недорогих и мощных устройствах.

Зарядка малыми токами за 5-12 часов позволяет обойтись без каких-либо предосторожностей в виде систем контроля заряда-разряда. При перезаряде аккумулятор просто медленно будет терять емкость (на радость производителя). Необходимо помнить об этом при использовании «bad-boy» зарядных устройств (зарядных без механизма автоматического контроля заряда). Поэтому, лучше всего заряжать полностью разряженный аккумулятор и строго соблюдать время зарядки, что позволит сохранить емкость NiCd аккумулятора достаточно долгое время.

При использовании «быстрой» зарядки (со временем заряда менее 5 часов) желательно иметь зарядное устройство с температурным датчиком, поскольку при заряде повышается температура аккумулятора, вместе с температурой растет емкость, с ростом емкости зарядный прибор может перезарядить батарею свыше необходимого уровня, что приводит к еще большему росту температуры (явление «терморазгона» аккумулятора) и, как минимум, к ухудшению параметров батареи. Подобная ситуация существует и при заряде батареи при низких температурах. Температурный датчик позволяет сдвинуть параметры заряда в зависимости от температуры аккумулятора, а также отключить батарею от заряда при превышении скорости роста температуры выше 1 градуса Цельсия в минуту или по достижении температуры батареи в 60 градусов Цельсия что позволяет избежать трагических последствий терморазгона.

В качестве иллюстрации необходимости термодатчика в зарядном могу привести пример двухлетней давности заряда никель-кадмиевой батареи для профессионального шуруповерта на зарядном без термодатчика (на фото — это самое зарядное устройство), позволяющего заряжать батарею ускоренным темпом – за час. В то время была температура в квартире около 30°C, зарядное автоматически должно заряжать аккумулятор до достижения целевого напряжения и автоматически отключаться, что английским по-белому было сказано в инструкции в разделе безопасность. Утром первый аккумулятор из комплекта был заряжен без всяких эксцессов – через 50 минут зарядное отключилось, ближе к вечеру второй аккумулятор при заряде преподнес сюрприз: из-за отсутствия термодатчика в зарядном, батарея вошла в режим терморазгона. Так как заряд был ускоренным проблема была замечена поздно – когда аккумулятор пошел дымом и стал разбрызгивать горячий электролит. Быстро отключенный от сети зарядник удалось спасти. Аккумулятор же еще долго сопел в агонии, пытаясь причинить как можно больше вреда при отходе в мир иной, однако ему это не удалось и вред ограничился стоимостью самого аккумулятора – 15USD. С тех пор зарядное подключается к сети через таймер.

Несмотря на свои недостатки, никель-кадмиевые аккумуляторы до сих пор существуют среди нас. Надеюсь, немного теории и практического опыта, изложенного в статье, позволят читателю получить от никель-кадмиевого аккумулятора своего устройства максимум того, на что он способен.

Copyright © Дмитрий Спицын, 2009.

Зарядные устройства — разработка и производство зарядных устройств

Производственное предприятие  ООО Сандер Электроникс предлагает ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА/блоки питания для комплектования Вашей продукции.

• С функцией одновременного питания Вашего устройства от источника питания и аккумуляторов.
• Контролем состояния, зарядом и поддержанием в заряженном состоянии аккумуляторов внутри Вашего устройства. Не вынимая аккумуляторов!
• С ограничением или стабилизацией тока и/или напряжения.
• С начальным контролем аккумуляторов и с полным или частичным контролем зарядного процесса вплоть до микропроцессорного ЗУ.
• С разрядом и тренировкой аккумуляторов.
• С контролем времени заряда.
• С изменением зарядного тока по времени заряда.
• С реверсивным, импульсным зарядом, зарядом асинхронным током.
  И т.д. по желанию Заказчика. Возможна разработка и внедрение!
• в том числе зарядные устройства для фонарей 6В 0,3А с двумя светодиодами.
• Индикация начала и окончания заряда
• Индикация сети

При выборе зарядного устройства необходимо учитывать типы аккумуляторов и их свойства:

 

Любые типы аккумуляторов нельзя заряжать дешевыми нестабилизированными источниками питания. Зарядное устройство обязательно должно содержать в себе схему контроля напряжения аккумулятора и стабилизатор зарядного тока, а далее по выбору потребителя: таймер, контроль температуры аккумуляторов, зарядный процессор, начальный контроль аккумулятора, схему тренировки заряд-разряд аккумулятора, схему поддержания аккумулятора в заряженном состоянии длительное время и т.д.

 

Герметичные свинцово-кислотные (SLA) аккумуляторы можно контролировать по величине напряжения или зарядного тока. При превышении времени заряда они могут закипеть и опасно превысить давление внутри герметичного корпуса, переполюсоваться.

 

Никель-кадмиевые (Ni-cd) аккумуляторы обладают эффектом памяти, первые 3 цикла заряд-разряд должны быть полными.

 

Никель-металлгидридные (Ni-Mh) аккумуляторы и Никель-кадмиевые (Ni-cd) нельзя проконтролировать по напряжению или току. Поэтому обычные зарядные устройства для них не подходят. Либо надо вручную контролировать время заряда, но невозможно вручную определить, насколько аккумулятор разряжен и сколько нужно времени на его заряд. Контролировать такие аккумуляторы можно по температуре корпуса или, еще лучше, осуществлять микропроцессорный контроль особых всплесков на вольтамперной характеристике в процессе их заряда.

 

Ждем Ваших заказов по электронной почте [email protected], [email protected],

Аккумулятор является электрохимической системой, в которой реализуются функции накопителя электрической энергии. Они применяются в тех случаях, когда согласно условиям работы оборудования необходимо обеспечение автономного режима работы. В процессе зарядки электрическая энергия преобразуется в химическую, и система находится столь долго в равновесии, пока между электродами протекает пренебрежимо малый ток. При подключении контактов к потребителю электрической энергии (элементу с конечным электрическим сопротивлением) происходит обратный процесс: химическая энергия преобразуется в электрическую — при этом часть этой энергии превращается в тепло.
Мерой заряда, который аккумулятор может накопить в процессе зарядки, является емкость (это понятие следует отличать от электрической емкости конденсаторов), которая измеряется в ампер-часах. Полезный, отдаваемый аккумулятором заряд зависит от тока разрядки и первоначальной степени заряда. Различают следующие режимы разрядки:

• при постоянном токе
• при постоянной мощности
• на постоянном сопротивлении

В зависимости от типа разрядки аккумулятор проявляет различную емкость. Для всех разновидностей можно выделить закономерность уменьшения емкости с увеличением тока разрядки. Причиной тому является повышение потерь на внутреннем сопротивлении с одной стороны и с другой — тот факт, что химические реакции внутри аккумулятора протекают с ограниченной скоростью.
Отношение суммарной электрической энергии, выделившейся при разрядке аккумулятора, к затраченной на зарядку однозначно характеризует его коэффициент полезного действия. В зависимости от вида аккумулятора применяются различные способы зарядки.

При этом выделяют следующие способы зарядки:

зарядка при постоянном токе. Чтобы избежать перезарядки, должен быть предусмотрен соответствующий способ отключения: в простейшем случае используется таймер с фиксированной уставкой времени. Ток зарядки устанавливается на уровне С/10. При этом значение времени определяется произведением отношения емкости аккумулятора к току зарядки и поправочного коэффициента К. Этот способ зарядки, характеризующийся простотой реализации, но отличающийся относительно большой длительностью, долгое время применялся как основной, но сегодня уже не так распространен.

дельта-U: современные регуляторы процесса зарядки в качестве фактической контролируемой величины используют напряжение на аккумуляторе. Ток при этом должен оставаться постоянным. В процессе пополнения заряда растет дифференциальное сопротивление; при достижении полного уровня энергия более не может накапливаться — вследствие этого дифференциальное сопротивление начинает уменьшаться. Напряжение зарядки при этом достигает максимума и начинает уменьшаться. Наиболее выражен пик описываемой кривой в никель-кадмиевых аккумуляторах. В никель-металл-гидридных аккумуляторах максимум напряжения наблюдается только при достаточно высоких токах зарядки. При этом возможными критериями для окончания зарядки могут быть следующие:
o уменьшение напряжения зарядки после достижения его максимума;
o достижение максимума напряжения зарядки. Регулятор при этом рассчитывает первую производную кривой напряжения;
o изменение знака второй производной напряжения.
Первые два способа характеризуются незначительным перезарядом, а поэтому могут применяться только в никель-кадмиевых аккумуляторах, поскольку они менее чувствительно реагируют на перезаряд в сравнении с никель-металл-гидридными. Подобные метод позволяет реализовать достаточно быструю зарядку — она благотворно влияет на длительность жизни никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов;

импульсный способ. Этот способ можно считать частным случаем зарядки при постоянном токе — так как процесс происходит посредством импульсов постоянного тока. При этом можно выделить следущие преимущества:
o напряжение зарядки может быть измерено в безтоковую паузу, посредством чего можно избежать ошибки результатов измерения;
o изменением периода и скважности импульсов (соотношение длительности импульса и безтоковой паузы) можно реализовать различные фазы зарядки, при этом не изменяя абсолютного значения тока.

Зарядка при постоянном напряжении: при этом способе напряжение зарядки сохраняется на постоянном уровне. Значение тока уменьшается с уменьшением разности между напряжением зарядного устройства и аккумулятора. В идеале этот ток должен уменьшиться до нуля, но на практике протекает остаточный ток, компенсирующий саморазрядку. Эта методика применяется в свинцовых и литий-ионных аккумуляторах.

IU способ зарядки: этот способ объединяет методы зарядки при постоянных токе и напряжении. На первой стадии зарядка проходит постоянном, регулируемом зарядным устройством токе. При этом в отличие от метода зарядки на постоянном напряжении удается избежать значительного начального тока. При достижении определенной величины напряжения на аккумуляторе система управления переключает заряжаемый объект на регулятор напряжения и дальнейшая зарядка протекает с постоянным напряжением. Ток при этом уменьшается самостоятельно. Применяется в свинцовых аккумуляторах и литий-ионных.

Виды аккумуляторов:

Свинцовые аккумуляторы: позитивный полюс выполнен из оксида свинца, а отрицательный — из губчатого свинца. В качестве электролита выступает 20-40%-ная серная кислота. Этот вид аккумуляторов характеризуется большими значениями допустимого кратковременного тока. В разряженном состоянии оба полюса состоят из сульфата свинца. Номинальное напряжение единичной ячейки такого вида равно 2 вольта — но колеблется в зависимости степени зарядки от 1,75 до 2,4 вольта. Подобного рода аккумуляторы нельзя разряжать до полной степени — поскольку это может привести к непоправимым негативным последствиям. Для зарядки следует применять регулятор, обеспечивающий надежное предупреждение перезарядки (и дальнейшее выделение газа). Свинцовые аккумуляторы имеют сравнительно длинный срок службы. Они могут производится в закрытом исполнении: ячейки сварены между собой — имеется только предохранительный клапан для соединения, а электролит находится не в текучем состоянии (достигается либо добавлением кремниевой кислоты — при этом электролит превращается в гель, отсюда и название — «гелевый»; либо стеклоткани, которая впитывает электрлит — аккмулятор на основе волокнистой ткани). Применение: автомобили, резервное энергоснабжение, аккумуляторы солнечных батарей.

Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют напряжение ячейки 1,2 вольта, что ниже остальных разновидностей батарей (1,5 вольта). Тем не менее это не представляет проблемы, поскольку большинство бытовых потребителей учитывают возможность работы от батарей с низким уровнем (1 вольт). Электроды состоят из: положительный полюс — кадмий, отрицательный — NiOOH. В качестве электролита выступает гидроксид калия (30%). Рассматриваемые батареи содержат кадмий, и поэтому должны должным образом быть изолированы (в 2004 году европейская комиссия приняла соответсвующий закон, ограничивающий возможности технического использование ряда тяжелых металлов, в том числе и кадмия.). Недостатком рассматриваемой разновидности является эффект памяти, который выражается в гораздо более раннем падении напряжения на выводах аккумулятора по сравнению с номинальными характеристиками (что автоматически означает падение емкости). Этот эффект проявляется при нескольких циклах зарядки батареи со значительным остаточным зарядом — такой режим эксплуатации стимулирует образование кристаллов кадмия внутри ячейки; последние реагируют вследствие меньшей суммарной площади по сравнению с маленькими кристаллами значительно хуже — именно это вызывает преждевременный спад напряжения. Нужно добавить, что процесс образования кристаллов нельзя обратить путем полной разрядки. Особенно часто этот эффект проявлялся до недавнего времени в беспроводных телефонах — которые устанавливались на зарядку после короткого разговора. Применение: электрические инструменты, дистанционные пульты.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы имеют явные преимущества в сравнении с рассмотренными выше никель-кадмиевыми батареями. В сравнении с последними они характеризуются двойной энергоотдачей и при этом имеют одинаковое напряжение. Срок жизни составляет примерно 500 циклов перезарядки. — немного меньше чем у никель-кадмиевых — но при однократном заряде в неделю — выходит жизненный цикл около 10 лет! Анод состоит из сплава, который может обратимо сохранять водород (в качестве такового чаще всего выступает La0.8-Nd0.2-Ni2.5-Co2.4-Si0.1). Электролит представляет 20% раствор едкого калия с pH 14. Гидроксид никеля образует катод. Плотность энергии в никель-металл-гидридной ячейке составляет 80 ватт-часов/на килограмм — почти столько же, сколько в щелочной марганцевой батарее и в два раза больше чем в упомянутой выше никель-кадмиевой. Диапазон емкости на момент написания статьи составляет от 1300 до 2500 мАч в формфакторе АА. Для величины ААА — 800мАч. Никель-металл-гидридые батареи применяются там, где необходим продолжительный постоянный ток: дрели, видеокамеры, игрушки. Например телескоп хабл Hubble — применял этот вид батарей для энергоснабжения и сохранения тока солнца.

Литий-полимерные аккумуляторы являются сравнительно новыми перезаряжаемыми накопителями энергии. Анодом в таких батареях служит фолия лития (металлический литий имеет наименьший потенциал -3,05, который обеспечивает наибольшую разность потенциалов среди всех разновидностей аккумуляторов). Катод состоит из оксида металла. Фактическое номинальное напряжение на клеммах батареи зависит от активной составляющей катода и может составлять от 1 до 4 вольт. Рассматриваемый вид батарей имеет выгодные массо-габаритные показатели, предопределяющие их использование в ноутбуках, мобильных телефонах, где весомым фактором выбора накопителя энергии является экономия места. Применяемый поначалу твердый электролит отдавал максимальную мощность только при температуре в 60 градусов — в современных батареях применяется гель, который обеспечивают максимальную энергоотдачу при комнатной температуре. Из за химических особенностей литий-полимерные аккумуляторы проявляют большую плотность энергии по сравненнии с литий-ионными. Технические данные: плотность мощности — 300Ватт/кг. Из за все еще значительных затрат на производство подобные аккумуляторы не получили еще широкого распространения, тем не менее из за впечатляющего соотношения масса/мощность применяются все чаще. Хранится должны при уровне заряда 50% — 70% состоянии.

Литий-ионные аккумуляторы отличаются прежде всего продолжительным сроком службы, выгодными массо-габаритными и мощностными параметрами; при этом у них полностью отсутствует эффект памяти. Литий-ионная ячейка имеет обычно номинальное напряжение 3,6 вольт и напряжение зарядки — 4 вольта. Подобный вид батарей очень чувствителен к перезаряду (они могут терять свои свойства или даже взрываться), поэтому их нельзя заряжать обычными видами зарядных устройств, применяемых для никель-металл-гидридных или никель-кадмиевых аккумуляторов. При разрядке ниже 2,6 вольт они также становятся неэксплуатируемыми, поэтому для предотвращения выход из строя из-за саморазряда эти батареи рекомендуется хранить при начальной степени заряда 40% и температуре 15 градусов; при этом должна быть предусмотрена периодическая «дозарядка» до установленного уровня примерно один раз в полгода. Применяются в видеокамерах и ноутбуках.

Как правильно заряжать ni cd аккумуляторы шуруповерта

Никель-кадмиевые (Ni-Ca) аккумуляторные батареи предназначены для питания фотоаппаратов, видеоаппаратуры, часов, шуруповертов и прочего домашнего оборудования. Аккумуляторы требуют правильного ухода: их нужно периодически осматривать, чистить, проводить циклы разрядов и зарядов. Выполнение этих операций способствует увеличению сроков эксплуатации батарей. Каким током и как заряжать Ni-Cd аккумулятор в домашних условиях, знает не каждый владелец аппаратуры.

Особенности эксплуатации Ni-Cd аккумуляторов

Из множества типов аккумуляторов популярностью пользуются никель-кадмиевые. Чаще они имеют форму цилиндра и называются «банками». Для часов, светильников и игрушек выпускаются «таблетки» – так называют плоские источники питания. Положительный электрод в них сделан из никеля, отрицательный контакт – из кадмия. Эксплуатация батарей не представляет трудностей для владельца.

Для продления срока службы Ni-Ca аккумуляторы периодически необходимо полностью разряжать. Эта процедура позволяет избавиться от эффекта памяти. Принцип его заключается в запоминании элементами оставшегося нижнего значения разряда. При его достижении батарея будет самостоятельно отключаться во время работы. Поэтому рекомендуется доводить остаточное напряжение до 0,9-1,0 В. Приводить его к более низким показателям не следует.

Новые батареи перед эксплуатацией требуют “тренировки” – процедура способствует активации аккумулятора. Для этого нужно сделать 3-4 полных цикла разряда и заряда. Устройство “разгоняется” и продолжает работать в нужном режиме. Эффект памяти пропадает, хорошо держится уровень напряжения. В дальнейшем процедуру активации рекомендуется проводить ежемесячно.

Встречаются указания по выполнению 70-80 циклов. К ним нужно относиться с осторожностью. Лучше внимательно прочитать правила эксплуатации с рекомендациями производителя, изложенными в инструкции к бытовому прибору.

Циклирование проводится и в том случае, если аппарат не использовали более полугода. Достаточно провести 1-2 полных цикла. Большее количество приводит к снижению ресурса источника питания. Перед хранением шуруповерта в течение длительного времени батарею заряжать не стоит.

Разновидности зарядных устройств для никель-кадмиевых аккумуляторов

Для зарядки АКБ используются специальные ЗУ.

Они производятся разными предприятиями и делятся на 2 группы:

• автоматические;
• реверсивные импульсные.

Элементы вставляются в гнезда, переключатель устанавливается на количество заряжаемых элементов (2 или 4) и включается в сеть.

На корпусе ЗУ установлен специальный индикатор. Во время заряда он светится красным цветом. При переключении устройства в положение «разряд» появляется желтое свечение лампочки. По окончании полного цикла индикатор становится зеленым.

Данный способ годится для работы с отдельными батарейками. Зарядка аккумуляторов для дрелей, шуруповертов и других мощных инструментов производится от электросети с помощью устройства, входящего в комплект поставки.

ЗУ реверсивные имеют более сложную конструкцию. Это профессиональные приборы. С их помощью можно производить несколько циклов разряда и заряда аккумуляторов. Между циклами делаются разные по длительности паузы.

По окончании полного цикла прозвучит соответствующий сигнал. Широкое распространение получило импульсное устройство iMAX B6. С его помощью можно поддерживать работоспособность батарей.

Процесс разряда и заряда Ni-Cd аккумуляторов

Для выполнения разрядов и зарядов не стоит пользоваться дешевыми ЗУ. Лучше приобрести устройство более качественное – оно способно продлить срок эксплуатации шуруповерта или другого электронного прибора.

Процесс разряда никель-кадмиевых батарей

Каждый никель-кадмиевый аккумулятор имеет свои особенности, от которых зависит внутреннее сопротивление.

К ним относятся:

• толщина сепаратора;
• сборка и герметичность корпуса;
• объем электролита;
• конструктивные особенности.

Длительный разряд хорошо выдерживают дисковые батарейки. В них впрессованы толстые электроды. Подобные “таблетки” безболезненно переносят падение напряжения до 1,1 В. При достижении 1 В электрическая емкость становится равной 5-10% от нормы. Разряжать батареи нужно током, величина которого равна 0,2 от емкости батареи.

При меньшей толщине электродов и большем их количестве ток можно увеличить до 0,6 от полной емкости. Тонкие электроды применяются в цилиндрических аккумуляторах. Для работы с такими батарейками применяют ток в 7-10 емкостей. Это позволяют сделать внутренние элементы, собранные в виде рулона.

Объем электролита в изделиях мал, и его сопротивление может сильно увеличиваться при температурных колебаниях. Наибольшая емкость наблюдается при +20˚С. При дальнейшем увеличении температуры она не снижается. Заряд резко падает при медленном замерзании электролита. Полностью замерзший состав не дает разряда. При -20˚С аккумуляторы совсем перестают работать. Но есть изделия с другим составом электролита – они сохраняют работоспособность при -40˚С.

Процесс заряда никель-кадмиевых батарей

При выполнении зарядки батарей необходимо следить за наступлением возможного перезаряда. При выполнении операции в изолированном корпусе поднимается давление и снижается уровень тока. При большом повышении давления газы с электролитом могут выходить из корпуса через специальный клапан, которым оборудованы многие аккумуляторы.

При стандартной зарядке на Ni-Cd батарею подается ток величиной 0,1 от полного объема. В таком режиме изделие находится 14-16 часов. Более мелкие детали описаны в инструкциях, изданных производителем. Иногда применяется постоянная величина тока, в других случаях – ступенчатое изменение его значений. При таких условиях производится зарядка в течение длительного времени. Никакого вреда для батареи от этого нет.

Часто возникает необходимость быстро зарядить аккумулятор. Производители знают об этой проблеме и решают ее с помощью выпуска батарей, которые могут выдерживать большие токи. Весь процесс длится 1 час. В этом режиме используются различные средства контроля, предохраняющие устройство от перезаряда. Они могут быть встроены в ЗУ, иногда внутрь аккумулятора. Цилиндрические изделия заряжаются 6-7 часов. При ускоренном процессе допускается перезаряд до 120-140%.

Режим заряда Ni-Cd аккумулятора

Зарядка может проводиться в интервале 0…+40˚С. Рекомендуемый температурный режим составляет +10…+30˚С. При более высоких значениях раньше начинается выделение кислорода из электролита. Это приводит к сокращению времени штатного процесса.

При заряде напряжение на клеммах растет, затем стабилизируется. Ближе к концу процесса оно немного понижается. Момент падения ЗУ принимают за окончание процесса. Более чувствительный прибор распознает падение напряжения точнее, заряжает батарею качественнее и не допускает перезаряда аккумулятора. Нельзя перегревать батарею. Ее температура не должна превышать +50˚С.

Чтобы использовать мощность источника питания полностью, при зарядке ему дают малый ток – 0,1. Время выдержки – 14-16 часов. При токе 0,2 время сокращается до 7 часов, при 0,3 – до 4 часов.

Для ускорения процесса подают ступенчатый ток. Главное в процессе – контроль параметров.

Запрещенные к выпуску Ni-Ca аккумуляторы остаются востребованными в быту и на транспорте благодаря их прочности, надежности, доступной цене и безопасности в использовании.

Среди электроинструментов, как бытовых, так и профессиональных, шуруповерт – один из самых востребованных. С его помощью можно не только выкручивать и вкручивать саморезы, но и сверлить отверстия. Инструментами, питающимися от сети, пользоваться можно не всегда и не везде, да и шнур все время мешает работе. От этих недостатков избавлены аккумуляторные шуруповерты. С ними можно свободно перемещаться и не зависеть от наличия в помещении розетки.

Важным элементом каждого аккумуляторного инструмента является батарея, позволяющая работать с ним автономно. Это очень удобно, но рано или поздно перед каждым владельцами такого электроинструмента встает вопрос о том, как зарядить аккумулятор шуруповерта.

Содержание

Типы аккумуляторов, используемых для работы шуруповерта

Прежде чем приобрести для шуруповерта новые аккумуляторные батареи, необходимо тщательно изучить инструкцию к устройству. Инструменты, необходимые для работы, могут быть профессиональными, бытовыми и полупрофессиональными. Аккумуляторы к ним отличаются друг от друга емкостью, качеством и ценой.

Для определенных работ предназначены и определенные виды аккумуляторных инструментов, рассчитанные на разные нагрузки, поэтому и батареи для них нужны разные. Чем больше показатель мощности аккумулятора, тем дольше он может проработать. Для удобства лучше иметь две батареи, чтобы можно было при работе с одной подзаряжать вторую. Часто вторая батарея уже включена в комплект при продаже инструмента.

Для шуруповертов можно использовать различные типы аккумуляторов. Чаще всего применяются никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металл-гидридные (Ni-MH), а в последнее время – еще и литий-ионные (Li-Ion).

Самыми распространенными из них являются никель-кадмиевые аккумуляторы, отличающиеся компактными размерами, большой емкостью и приемлемой ценой. Эти батареи можно эффективно заряжать более тысячи раз в зависимости от их конструкции, чистоты материалов, режима эксплуатации, в том числе и правильности заряда. Однако эти устройства обладают так называемым эффектом памяти, и если их заряжать, не дожидаясь полной разрядки, емкость батареи будет постепенно снижаться. Кроме того, производство таких элементов настолько токсично, что Евросоюз на своей территории от него отказался.

На втором месте по частоте использования – никель-металл-гидридные аккумуляторные батареи, представляющие новое поколение подобных устройств. С точки зрения экологии, и производство, и утилизация этих элементов питания практически безопасны. К плюсам аккумуляторов этого типа относят то, что у них меньше выражен эффект памяти, а к минусам – высокий ток саморазряда. Эти батареи нужно хранить заряженными, а при перерыве в работе, превышающем месяц, их требуется полностью перезаряжать.

Не так давно для аккумуляторных инструментов стали использовать более мощные литий-ионные аккумуляторы. Они также не имеют такого недостатка, каким является эффект памяти, требующий для восстановления емкости периодических циклов разряда. Однако эти батареи плохо переносят низкие температуры, и с ними нежелательно работать в морозы. Несмотря на быстрый заряд и высокую емкость, они пока не очень популярны, так как цена их довольно высока.

Особенности зарядки аккумуляторов

Как правильно заряжать аккумулятор шуруповерта, чтобы он прослужил, как можно дольше?

Перед первым использованием батареи требуется зарядить, поскольку они разряжаются во время хранения. Чтобы емкость аккумулятора шуруповерта стала максимально возможной для никель-кадмиевого элемента, рекомендуется его трехкратная зарядка и последующая разрядка. Таким образом, так как у новой батареи емкость неполная, ее нужно довести до рабочей полной емкости. После этого аккумуляторы нужно будет заряжать, как только их мощность станет минимальной. Литий-ионные батареи более просты в использовании. Они не имеют эффекта памяти, поэтому можно не доводить их до полной разрядки и заряжать тогда, когда это удобно.

При зарядке нужно учитывать оптимальный температурный режим процесса. Лучше, чтобы температура окружающей среды была выше десяти градусов и не превышала сорока. Во время зарядки аккумуляторы иногда нагреваются, однако так быть не должно, так как перегрев отрицательно влияет на их работу, и нужно их охлаждать. В зарядном устройстве батареи оставлять нежелательно. Да и хранить их лучше, отсоединив от шуруповера, отдельно от самого инструмента. Если аккумуляторы не используются длительное время, их следует подзаряжать один раз в месяц.

Аккумуляторные батареи лучше покупать в специализированных точках продажи. Правильная эксплуатация поможет увеличить их срок службы. Элементы при работе нежелательно разряжать полностью, до остановки двигателя. На то, что они нуждаются в зарядке, укажут их заметно пониженные рабочие характеристики.

Сколько времени нужно заряжать аккумуляторы шуруповерта?

Как правило, время зарядки аккумулятора шуруповерта указывается в инструкции к инструменту. Следует тщательно придерживаться этих рекомендаций. Часто зарядное устройство имеет специальную систему индикации, помогающую понять, как идет процесс зарядки. Благодаря этому можно легко определить с тем, сколько заряжать аккумулятор шуруповерта. Когда зарядка завершается, нужно вовремя прервать ее, чтобы не повредились батареи. В среднем устройство зарядное аккумулятор для шуруповерта может подзаряжать примерно от получаса до 7 часов. Практика показывает, что аккумулятор типа Ni-Cd емкостью 1,2 А·ч заряжается током 250 мА около семи часов. Ток зарядки поддерживается с помощью сетевого адаптера.

Следует учитывать, что существуют два вида зарядных устройств для аккумулятора – обычный и импульсный. Стандартное обычное зарядное устройство чаще используется в непрофессиональном инструменте, оно заряжает батарею примерно за 3-7 часов. Импульсное – больше подходит для профессиональных механизмов. Благодаря ему работоспособность аккумулятора может восстановиться максимум за час.

Нужно ли заряжать аккумуляторы перед хранением?

Если аккумуляторный инструмент долгое время не используется, специалисты советуют внимательно отнестись к аккумуляторным элементам.

Никель-кадмиевые аккумуляторы перед хранением рекомендуется разрядить, но не до ноля, а до такого состояния, когда инструмент перестает работать в полную силу. При длительном хранении для восстановления емкости батареи нужно произвести 3-5 полных циклов ее разрядки и зарядки. В процессе эксплуатации инструмента также желательно следить за тем, чтобы аккумулятор перед зарядкой был разряжен не частично, а полностью.

Никель-металлогидридные аккумуляторы имеют более высокую величину саморазряда, чем у предыдущих элементов. Их рекомендуют хранить заряженными, а после длительного «отдыха» заряжать около суток. Для этого вида батарей частичный разряд предпочтительнее. Их емкость снижается после 2-3 сотен циклов зарядки-разрядки.

Литий-ионные аккумуляторы, отличающиеся отсутствием «эффекта памяти», можно заряжать в любое время, каким бы не была степень их разряда. У этих батарей самый низкий уровень саморазряда при высокой емкости. Не рекомендуется полностью разряжать их, поскольку это может привести к отключению защитной схемы. Электроинструменты с такими аккумуляторами оснащены контрольной электроникой, при повышении температуры или напряжения отключающей элемент от нагрузки. Эти аккумуляторные батареи рекомендуется хранить заряженными на 50 процентов. Количество циклов зарядки-разрядки не влияет на емкостные характеристики элементов, однако срок их использования ограничен временем и составляет порядка двух лет.

Что делать, если не заряжается аккумулятор шуруповерта?

Если не заряжается аккумулятор шуруповерта, возможно, причину стоит искать в его изношенности либо в неисправной работе зарядного устройства. Однако нередко проблема заключается в нарушении контакта между клеммами батареи шуруповерта и зарядного устройства, так как со временем они разгибаются. В этом случае можно разобрать зарядное и подогнуть его клеммы.

Кроме того, через некоторое время использования и контакты аккумулятора, и контакты зарядного устройства могут окисляться и загрязняться. Даже незначительные изменения такого рода могут помешать нормальной зарядке батарей. Это обычно выражается в значительном уменьшении и времени заряда, и продолжительности работы самого аккумуляторного электроинструмента. Чтобы такого не было, нужно периодически протирать контакты батареи, зарядного устройства для аккумулятора шуруповерта и инструмента.

К сожалению, характеристики аккумуляторных элементов со временем ухудшаются. Так, при неправильной эксплуатации никель-кадмиевых батарей, чаще всего используемых в бытовых моделях шуруповертов, они быстро теряют емкость. Знатоки иногда советуют «разгонять» такие аккумуляторы. Аккумуляторный блок разбирается, и определяются проблемные элементы. После этого требуется их зарядка. Каким током заряжать аккумулятор шуруповерта в этом случае? Специалисты рекомендуют сначала зарядить такие элементы большим током, чем это положено, потом разрядить их и еще раз зарядить, но малым током. Если в Ni-Cd аккумуляторах еще не испарился электролит, такая «терапия», возможно, поможет вернуть их к жизни.

Кроме того, можно восстановить один аккумуляторный блок из двух, частично утративших емкость, выбрав из них и спаяв вместе целые «банки». После этого для выравнивания заряда требуется полностью зарядить и разрядить несколько раз восстановленный блок.

Также причина в том, что батарея не заряжается, может быть в температурном датчике (видео).

Сегодня Ni─Cd аккумуляторы используются в большинстве портативных инструментов и различных электронных устройствах (фотоаппараты, плееры и т. п.). Правда, в последнее время наблюдается тенденция замещения их литий─ионными аккумуляторами. Для того чтобы аккумулятор вашей аппаратуры служил долго, никель─кадмиевые батареи нужно правильно эксплуатировать, вовремя и своевременно заряжать и время от времени проводить циклы разряда-заряда. Тогда Ni─Cd аккумулятор будет служить вам долго. Сегодня мы поговорим о том, как заряжать никель─кадмиевые аккумуляторы по всем правилам.

Особенности Ni-Cd эксплуатации аккумуляторов

Для того чтобы никель-кадмиевые аккумуляторы работали продолжительное время, нужно их полностью разряжать.

Ni─Cd аккумуляторные батареи имеют ярко выраженный эффект памяти. Если разрядка в процессе эксплуатации будет неполной, то эффективная площадь электродов аккумулятора будет постоянно снижаться.

Поэтому, перед тем как зарядить никель кадмиевый аккумулятор нужно полностью разрядить элементы батареи до напряжения 0,9─1 вольт. Это позволить как можно дольше сохранить параметры батареи и увеличить срок службы Ni─Cd аккумуляторных батарей. Стоит отметить, что слишком сильный разряд, ниже порогового значения также не рекомендуется.

Процесс «тренировки» или циклирования также нужно выполнять после длительного (более 6 месяцев) хранения Ni─Cd аккумуляторов. Но сильно усердствовать также не стоит, поскольку излишнее циклирование снижает ресурс аккумулятора. Стоит отметить ещё один момент. Если вы не собираетесь использовать никель─кадмиевые батарейки, то не нужно их заряжать. Этот тип батарей может вполне нормально храниться в разряженном состоянии. В заряженном состоянии никель─кадмиевый аккумулятор постепенно теряет первоначальные характеристики.

Теперь несколько слов о том, какие есть зарядные устройства для Ni─Cd аккумуляторов.
Вернуться к содержанию

Разновидности зарядных устройств для никель─кадмиевых аккумуляторов

Сегодня на рынке можно выделить две основные группы устройств, предназначенных для заряда никель кадмиевых аккумуляторов:

• Автоматические ЗУ;
• Реверсивные импульсные ЗУ.

Автоматические зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей. Это простые и доступные по цене устройства. Они менее сложные и выпускаются в конструкции, которая позволяет заряжать по два или 4 батарейки одновременно. Чтобы запустить заряд никель кадмиевых аккумуляторов, вставьте в батарейки в зарядное устройство. Переключателем ЗУ нужно установить количество заряжаемых батареек и подключить устройство к сети.

Как правило, автоматическое зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов имеет следующую цветовую индикацию. Красный цвет индикатора показывает, что идёт процесс заряда батареек. Чтобы сделать разряд аккумуляторов, на устройстве имеется переключатель «разряд». В процессе разряда индикатор будет иметь жёлтый цвет. После того, как пройдёт разряд, зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов само запустит зарядку. Зелёный цвет индикатора говорит о том, что цикл разряд-заряд закончен.

Пример зарядного устройства для Ni-Cd аккумуляторов

Дополнительно можете прочитать отдельную статью о про восстановление Ni─Cd аккумулятора для шуруповерта.

Реверсивное импульсное ЗУ. Эти устройства более сложные и стоят дороже, чем модели первого типа. Обычно производители позиционируют их как профессиональные. Такое зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов циклически проводит разряд-заряд с разным временным интервалом.

Устанавливается аккумулятор, выставляется режим и запускается работа. Индикатор даст сигнал об окончании зарядки. С помощью таких ЗУ можно не только выполнять заряд никель─кадмиевых аккумуляторов, но и поддерживать их в рабочем состоянии. В качестве примера можно привести широко распространённое универсальное зарядное устройство iMAX B6.

Никель─кадмиевые АКБ менее требовательны к характеристикам зарядного устройства, чем Ni-MH аккумуляторы. Но экономить на нём нельзя, поскольку дешевые устройства сокращают срок эксплуатации батарей. Теперь, давайте, разберёмся, как зарядить никель кадмиевый аккумулятор.

Процесс разряда и заряда Ni─Cd аккумуляторов

Процесс разряда никель─кадмиевых батарей

Для этого типа батарей (как впрочем, и для других) разрядные характеристики зависят от особенностей аккумуляторов, которые определяют его внутреннее сопротивление. Среди таких особенностей можно отметить структуру и толщину электродов. На разрядные характеристики влияют:

• толщина сепаратора и его структура;
• плотность сборки;
• объём электролита;
• некоторые характеристики конструкции.

При работе в условиях продолжительного разряда используются дисковые батарейки с прессованными электродами большой толщины. Для них разрядная кривая показывает постоянное медленное снижение напряжения до величины 1,1 вольта. Разрядная ёмкость в случае дальнейшего разряда до 1 вольта равна от 5 до 10 процентов от номинального значения. Особенностью этого типа батарей является существенно падение разрядной ёмкости и напряжения при увеличении тока до 0,2*С. Объяснение этому достаточно простое ─ невозможность разряда активной массы равномерно по всей электрода.

Дисковые Ni-Cd аккумуляторы

Если уменьшить толщину электродов и увеличить их количество до четырёх, то ток разряда для дискового аккумулятора может быть увеличен до величины 0,6*С.

Аккумуляторные батареи с электродами из металлокерамики имеют малое внутреннее сопротивление и высокие энергетические характеристики. На их разрядных характеристиках заметно меньшее падение напряжения. У этого типа аккумуляторов величина напряжения держится выше 1,2 вольта до отдачи 0,9 от номинальной ёмкости. При дальнейшем разряде и падении напряжения с 1,1 до 1 вольта отдаётся около 3 процентов номинальной ёмкости. Допускается разряжать этот тип аккумуляторов разрядными токами величиной до 3─5*С.

Ni─Cd аккумуляторы цилиндрической формы можно разряжать более высокими токами. В них используются рулонные электроды, что позволяет разряжать их максимальным током 7─10*С.

Цилиндрические Ni─Cd аккумуляторы

На изображениях ниже можно видеть влияние тока разряда и температуры на значение разрядной ёмкости.

Разрядная характеристика никель─кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от температуры ОС

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах

Увеличение сопротивления объясняется ограниченным объёмом электролита в герметичной батарейке. Состав и концентрация электролита сильно отражаются на характеристиках. От них напрямую зависит температура образования твёрдой фазы. Это могут кристаллогидраты, лёд, соли и т. п. При замёрзшем электролите разряд вообще отсутствует. Работоспособность Ni─Cd в большинстве случае ограничена температурой минус 20 градусов Цельсия. В некоторых случаях при корректировке состава электролита и его концентрации производители выпускают модели Ni─Cd батарей работоспособных при минус 40.

Если у вас электроинструмент или электронный гаджет работает на металлогидридных батарейках, вам будет интересно прочитать о том, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию

Процесс заряда никель─кадмиевых батарей

В процессе зарядки никель─кадмиевых аккумуляторов важным моментом является ограничение излишнего заряда. Это важный момент, поскольку при заряде никель─кадмиевых аккумуляторов внутри них растёт давление. В процессе зарядки выделяется кислород и постепенно снижается коэффициент использования тока. На графике ниже можно видеть зависимость разрядной ёмкости от скорости заряда. Данные приводятся для цилиндрических батарей.

Эффективность заряда никель-кадмиевого аккумулятора при различной скорости зарядки

Чтобы аккумулятор полностью зарядился, ему требуется сообщить до 160 процентов от номинальной ёмкости. Зарядка никель кадмиевых аккумуляторов должна вестись в интервале температур 0─40 С. Рекомендуемый интервал 10─30 С. При понижении температуры на отрицательном электроде снижается поглощение кислорода и растёт давление. В результате при сильном перезаряде из-за увеличения давления может открыться аварийный клапан. При увеличении температуры потенциал растёт и на положительном электроде очень рано выделяется кислород, что сокращает процесс зарядки в штатном режиме.

Если температура поддерживается стабильной, то на процесс заряда сильно влияет ток. Его увеличение вызывает рост скорости выделения кислорода. А скорость его поглощения при этом не меняется, поскольку зависит от особенностей конструкции аккумуляторной батареи. Влияние на газопоглощение оказывает компоновка, структура, толщина электродов, материал сепаратора, объем электролита.

Стандартный режим зарядки считается следующий. Никель─кадмиевый аккумулятор с напряжением 1 вольт заряжается примерно 14─16 часов током 0,1С. Детали процесса зарядки оговариваются производителями аккумуляторов. Они могут отличаться из-за особенностей конструкции или увеличенной закладки активной массы (это делается для наращивания ёмкости). Для Ni-Cd аккумуляторов может использоваться зарядка постоянным током в течение всего времени. А может использоваться схема ступенчатого или плавного снижения тока зарядки во время процесса. Это позволяет проводить длительную зарядку без риска повредить аккумулятор. При таких режимах ток зарядки на первой стадии может значительно превышать значение 0,1*С.

Часто есть необходимость в увеличении скорости зарядки. Производители решают эту проблему выпуском батарей, которые способны эффективно заряжаться большими токами. При этом используются различные системы контроля, охраняющие никель─кадмиевый аккумулятор от сильного перезаряда. Эти системы контроля могут содержать, как сами аккумуляторы, так и зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов.

Для цилиндрических Ni-Cd аккумуляторов рекомендуется выполнять зарядку постоянным током величиной 0,2 С в течение 6─7 часов. Также используется режим током 0,3 С в течение 3─4 часов. В последнем случае контроль по времени заряда обязателен. Если ведётся ускоренный заряд, то перезаряд должен составлять до 120─140 процентов от ёмкости и не более. В этом случае Ni─Cd аккумулятор набирает разрядную ёмкость не меньше номинальной. Для работы в ускоренных режимах производители даже предлагают аккумуляторы, которые могут заряжаться за один час. В таком режиме используются различные средства контроля за температурой и напряжением, чтобы никель─кадмиевые батарейки не деградировали в результате резкого роста давления.

После того, как заряд прекращается давление внутри аккумуляторной батареи ещё продолжает расти, поскольку окисление гидроксильных ионов на оксидно─никелевых электродах продолжается. Постепенно скорость выделения кислорода на положительном электроде сравнивается с поглощением на отрицательном (кадмиевом) электроде. Поэтому давление в батарее постепенно понижается. Если был существенный перезаряд, то давление будет снижаться медленнее. Рекомендуем также прочитать о том, как заряжать Ni─MH аккумуляторы.

Режим заряда Ni─Cd аккумулятора

Давайте, суммируем, что нужно знать о режиме зарядки Ni─Cd аккумуляторов. Речь, естественно, о тех случаях, когда у вас есть возможность выставить параметры. Как вы уже поняли, при заряде никель─кадмиевого аккумулятора его напряжение растёт до определённого значения, а затем стабилизируется. Когда батарея полностью заряжается, то напряжение понижается. По этому падению зарядные устройства чаще всего отслеживают окончание заряда. Это падение напряжения ещё называется Delta Peak. Чем точнее отслеживается эта дельта, тем батарейка заряжается более качественно и не будет перезаряда.

Итак, рекомендуется следующий режим. Ток заряда до 2С (номинальная ёмкость батарейки). Если доступен, то выбирается вид импульса (Re-Flex, Flex, Normal). Delta Peak должна составлять 7─10 мВ на один элемент батареи. Ток подкачки (ещё называемый trickle) составляет 50─100 мА-ч.

Следует помнить, что нельзя допускать перегрев аккумулятора выше 50 градусов Цельсия. Для того, чтобы продлить срок службы Ni─Cd аккумулятора, то выставляйте Delta Peak по минимуму. Недозарядка составит примерно 50 мА-ч. Стоит отметить и ещё ряд деталей процесса зарядки. Советуем также прочитать материал о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов.

Для полноценного использования мощности аккумулятора его следует заряжать большим током зарядки. Если важно использовать его мощность по максимуму, то нужно заряжать в нормальном режиме малым током. Величина тока около 0,1С. При этом время заряда составит 14─16 часов. С помощью ступенчатой подачи тока можно зарядить Ni─Cd аккумуляторную батарею в ускоренном режиме. Для этого 10 процентов ёмкости батареи набирается током 1С, затем до 80 процентов током 1,5С, а остаток добивается током 0,5С.

Выбираем правильные аккумуляторы для электроинструмента

Индустрия электроинструмента не стоит на месте и новые технологии позволили сделать инструмент легче и компактнее, а главное значительно увеличилось время автономной работы от одного заряда. Это произошло благодаря применению новых электродвигателей и легких Li-Ion (литий-ионных) аккумуляторов вместо классических Ni-Cd (никель-кадмиевых) и Ni-MH (никель-металлгидридных).

В большинстве случаев главной проблемой старого электроинструмента является аккумуляторная батарея, где, как правило, используются Ni-Cd или Ni-MH элементы. Эти аккумуляторы стареют буквально по годам и теряет свою ёмкость уже через 3-5 лет. Конечно, можно продлить срок их службы, соблюдая условия хранения и периодически устраивая им циклы заряда и разряда. Но согласитесь, проводить регулярные процедуры инструменту, которым пользуешься несколько раз в год весьма проблематично. Особенно если он лежит в кладовке на даче. Для уже изрядно подсевших аккумуляторов есть еще варианты замены вышедших из строя ячеек вплоть до хирургического вмешательства с восстановлением уровня электролита. Но все это очень хлопотно и требует специальных знаний и оборудования. А главное, не приводит хоть к сколь-нибудь значимым результатам. Может только немного оттянуть неизбежное. И тогда мы сталкиваемся с вопросом покупки нового аккумулятора для шуруповерта.

Первое, что приходит в голову, это покупка оригинального аккумулятора. Но цена обычно соизмерима с покупкой нового электроинструмента на AliExpress. Естественно этот вариант не целесообразен и начинается поиск альтернативной замены. А здесь, к счастью, выбор очень большой. Количество предложений и вариантов совместимых аккумуляторов настолько велико, а цены демократичны, что порождают за собой новые вопросы. Какого производителя выбрать? А не взять ли бОльшую ёмкость? Или перейти с Ni-Cd на «современные» Ni-Mh аккумуляторы?

Ni-Cd

На сегодняшний день самым популярным и долгоживущим являются никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы. Они были изобретены еще в конце 20 века, но в виду дорогостоящих и энергоемких технологий широкого распространения не получили. И только почти век спустя, к 1950 году была создана революционная технология, которая позволила снизить себестоимость и наладить массовое производство Ni-Cd аккумуляторов. Тогда их успешно начали применять в авиастроении и военной технике. Постепенно, уменьшаясь в размерах, Ni-Cd аккумуляторы добрались до бытовой электроники и портативной техники.

Никель-кадмиевые аккумуляторы чаще всего поставляются почти полностью разряженными из-за высокой степени саморазряда – 15-20% в месяц. Нахождение в зарядном устройстве длительное время нежелательно, так как сильно ухудшаются характеристики. У никель-кадмиевых аккумуляторов есть эффект «памяти» и что бы избежать проявления этого эффекта требуется регулярно (где-то раз в неделю) полностью разряжать аккумулятор перед зарядкой. Практически нет потери емкости при температуре до -20°C, а рабочий диапазон температур варьируется от -50°C до +70°C. Номинальное количество циклов заряда/разряда более 1000, максимальное – более 2500 циклов. Восстановление данных аккумуляторов возможно с вероятностью 60%.

Ni-MH

Логическим продолжением стали аккумуляторы сделанные по технологии Ni-MH которые частично решили проблемы Ni-Cd, но только частично. Никель-металлогидридные аккумуляторы должны храниться полностью заряженными. Степень саморазряда у них крайне высока и достигает 30% в месяц. Нахождение в зарядном устройстве длительное время нежелательно, так как сильно ухудшаются характеристики. У никель-металлогидридныx аккумуляторов слабо выражен эффект «памяти» и рекомендуется регулярно (примерно каждые два месяца) полностью разряжать аккумулятор перед зарядкой. По сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами (Ni-Cd) имеют большую энергетическую плотность (емкость), но требовательны к зарядным устройствам и условиям зарядки. Проявляют хорошую работоспособность при низких температурах, но диапазон рабочих температур не высок – от -10°C до +40°C. Номинальное количество циклов заряда/разряда от 500 до 1000 циклов. Восстановление данных аккумуляторов возможно с вероятностью 15%.

А теперь, когда мы разобрались с типами АКБ и знаем все плюсы и минусы каждой технологии, осталось определится только с ёмкостью, т.к. по вольтам «перескакивать» никак нельзя. Надо понимать, что если ваш старый АКБ был ёмкостью 1500mAh, то при переходе на 2000mAh вы получите увеличенное время работы. Но, также надо понимать, что излишняя мощность может повредить электродвигатель инструмента или его редуктор. А время зарядки аккумулятора увеличится пропорционально. И вместо «стандартных» 5-7 часов на заряд 1500mAh, то же зарядное устройство будет «закачивать» 2000mAh уже 8-12 часов. Что не всегда удобно. А как мы с вами уже знаем, эти аккумуляторы имеют эффект «памяти» и прерывать зарядку категорически нельзя. Еще надо учесть, что вес более ёмкостного аккумулятора будет больше. Это конечно не означает, что нельзя использовать повышенную ёмкость, но о минусах такого «тюнинга» лучше думать заранее.

Li-ion

В качестве набирающей популярность альтернативы, на рынке все чаще встречаются Li-Ion (литий-ионные) аккумуляторные батареи для электроинструмента. Отсутствие эффекта «памяти» в литиевых аккумуляторах позволяет заряжать и подзаряжать аккумуляторы по мере необходимости, а так же находиться в зарядном устройстве длительное время.

Li-Ion аккумуляторы неприхотливы к зарядным устройствам, так как в них встроены BMS платы с контроллерами защиты и управления. Это позволяет допустить их зарядку даже от штатных зарядных устройств, предназначенных для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Правда придется смириться с мигающей «ошибкой» – при достижении 100% заряда встроенный BMS контроллер разрывает цепь, из-за чего некоторые зарядные устройства воспринимают это как ошибку и сигнализируют о неисправности батареи. А еще при очень высокой нагрузке может сработать защита от перегрева, перегрузки или КЗ (например, резкая остановка электромотора или нагрузка более 40-45А). Это дополнительное преимущество, благодаря которому исключается повреждение электродвигателя или редуктора. Что бы продолжить работу аккумулятор придется поставить на зарядку на несколько секунд, или подождать 10-15 секунд.

Степень саморазряда литиевого аккумулятора рекордно мала – 3-5% в месяц. При длительном хранении необходима подзарядка не реже, чем раз в 3 месяца. Срок службы литиевых аккумуляторов составляет от 4 до 6 лет, по прошествии которых ёмкость аккумулятора снизится и он может стать непригоден, не зависимо от интенсивности использования. Номинальное количество циклов заряда/разряда более 1000, максимальное – более 2000 циклов. Восстановлению данные аккумуляторы не подлежат.

Вес литиевых аккумуляторов существенно отличается от никелевых аккумуляторов – он легче на 30-50% в зависимости от емкости. Аккумуляторы на основе литий-ионных ячеек эффективны при интенсивном использовании и частых циклах заряда/разряда. В отличие от никилевых аккумуляторов, у которых мощность пропорционально снижается по мере разряда, отдача мощности в литиевых аккумуляторах не снижается вплоть до 10-15% остатка заряда. В период срока службы такие аккумуляторы будут оптимальны для техники, которая часто и регулярно используется, в сравнении с батареями на основе никеля.

Выводы

Ni-MH и Ni-Cd – очень живучие и недорогие аккумуляторы, которые хороши для нечастых работ. При правильном хранении и соблюдении рекомендаций по эксплуатации могут служить десятки лет. Но достаточно тяжелые и громоздкие, имеют высокую степень саморазряда, ограничены количеством циклов зарядка/разряда.

Li-Ion аккумуляторы подойдут для регулярного и постоянного использования. Они неприхотливы к зарядке и по мере разряда не теряют мощности. Не имеют эффекта «памяти», легкие и обладают большой энергоемкостью. Встроенная плата управления и защиты предотвратит повреждение инструмента и самой батареи. Но литий чувствителен к низким температурам, поэтому при температуре ниже 0°C время работы будет уменьшаться.

Результаты тестирования

Для тестирования было взято 4 аккумулятора для шуруповерта Makita 14.4V, сосновые брусы и 90 мм саморезы. Первый аккумулятор был той же емкости, что и «родной» — Ni-Cd на 1.3Ah. Второй Ni-Cd повышенной емкости на 2.0Ah и такой же емкости Li-Ion. Ni-MH нашелся только на 3.3Ah.

В ходе тестирования Ni-Cd и Ni-MH показали себя достаточно хорошо, но полностью заряд не отдали, т.к. потеряли мощность и уже не доворачивали саморезы даже наполовину. Что бы поставить их на зарядку и продолжить работу, сперва придется полностью разрядить, иначе такая зарядка негативно скажется на емкости и сроке службы из-за эффекта «памяти».

Li-Ion аккумулятор оказался эффективнее при такой нагрузке и проработал практически до полной разрядки не теряя мощность. Пару раз срабатывала защита из-за увеличения нагрузки (сучки, плотность древесины). Малый вес позитивно отразился в работе – рука не так уставала, да и управлять было удобнее легким инструментом.

Тип	Емкость	Вес	Количество саморезов
Ni-Cd	1.3Ah	545 г	142 шт
Ni-Cd	2.0Ah	632 г	161 шт
Li-Ion	2.0Ah	302 г	238 шт
Ni-MH	3.3Ah	780 г	352 шт

Мы можем предложить вам комплектующие для портативной цифровой техники и электрооборудования. Ознакомиться с каталогом и ценами можно в удобном разделе B2B ALAS. 

Получить доступ в B2B ALAS Перейти в B2B ALAS

Может ли никель-кадмиевое зарядное устройство заряжать литий-ионные батареи? -Battery-knowledge

Ответ — нет.

Напряжение никель-кадмиевой батареи составляет 1,2 В, напряжение заряда литиевой батареи составляет 3,7 В, напряжение зарядки зарядного устройства никель-кадмиевой батареи составляет около 1,45 В, а зарядное устройство литиевой батареи составляет около 4,2 В. Использование никель-кадмиевого зарядного устройства для зарядки литиевой батареи не только не может зарядить батарею, но также может привести к чрезмерной разрядке литиевой батареи и повреждению батареи.

Никель-кадмиевый аккумулятор и литиевая батарея изготовлены из двух разных материалов с разным номинальным напряжением, принципом работы, зарядно-разрядными характеристиками и экологичностью.Для справки: Взаимозаменяемы ли никель-кадмиевые и литий-ионные батареи

Популярность литиевых батарей в наши дни невероятна. Литиевые батареи можно найти в iPod, КПК, ноутбуках и сотовых телефонах. Они довольно распространены, потому что являются одними из самых мощных перезаряжаемых батарей, доступных сегодня.

Постоянная способность этой батареи загораться — это особенность, которая в последнее время упоминается в заголовках новостей — это не обычная проблема с литиевыми батареями — на самом деле это происходит только у трех или четырех из миллиона литиевых батарей.Но когда это происходит, часто бывает смертельно опасно.

Тогда может возникнуть вопрос, что же делает эту батарею такой популярной и энергичной? Как они воспламеняются? Можно ли что-нибудь сделать, чтобы предотвратить проблему или продлить срок службы батареи?

Вот пара ответов на это:

· Литиевые батареи в основном легче, чем другие типы аккумуляторных батарей примерно того же размера. Литиевые батареи поставляются с легкими электродами из углерода и лития.Имейте в виду, что литий — элемент с высокой реакционной способностью; это означает, что его атомная связь может хранить много энергии. Это превращается в очень высокую плотность энергии для литиевых батарей.

· Литиевые батареи могут сохранять заряд. Только 5 процентов заряда теряется в литиевой батарее каждый месяц, в отличие от 20 процентов потерь, которые испытывают никель-металлгидридные батареи.

· Еще одна хорошая вещь в литиевых батареях — это способность выдерживать циклы зарядки и разрядки.

· Литиевые батареи не имеют эффекта памяти. Это означает, что вам не нужно полностью разряжать аккумулятор перед повторной зарядкой.

Это не означает, что литиевые батареи безупречны. У них есть свои подводные камни, такие как:

· Литиевые батареи очень чувствительны к температурам, особенно к высоким температурам. Литиевые батареи быстро разлагаются под воздействием тепла, чем обычно.

· Литиевые батареи начинают разлагаться, как только они покидают завод-изготовитель.Неважно, используется он или нет, часто срок его службы составляет два-три года с даты изготовления.

· Литиевая батарея полностью разряжается.

· Литиевые батареи несколько дороже, чем они есть сейчас, потому что для управления батареей требуется бортовой компьютер.

· Литиевая батарея может загореться в случае выхода из строя.

Могу ли я зарядить литиевую батарею с помощью зарядного устройства NiCad?

Что произойдет, если вы попытаетесь зарядить литиевый аккумулятор никель-кадмиевым или никель-металлгидридным аккумулятором? Что ж, даже неспециалист посоветует этого не делать, потому что это очень опасно.Зарядка литиевых батарей с помощью никель-кадмиевого зарядного устройства может вызвать ненужные фейерверки, и если ваше имущество не застраховано, вы не захотите делать это дома.

В чем разница между зарядными устройствами для литиевых аккумуляторов и никель-кадмиевых аккумуляторов?

Литиевые батареи, также известные как литий-ионные батареи, часто меньше по размеру, не требуют серьезного обслуживания и считаются более безопасными в использовании, чем никель-кадмиевые батареи. Считается, что никель-кадмиевые батареи вредны для окружающей среды, поэтому литий-ионные батареи используются чаще, чем никель-кадмиевые.Хотя они могут быть похожими, они оба отличаются по химическому составу, влиянию на окружающую среду, стоимости и даже применению.

Как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор

Вы действительно можете продлить срок службы аккумулятора, если правильно зарядите его. Зарядка и разрядка аккумуляторов — это химическая реакция, но литий-ионные батареи считаются исключением. Эксперты по аккумуляторным батареям описывают энергию, поступающую в батарею и выходящую из нее, как часть движения ионов между катодом и анодом.

В какой-то степени это утверждение кажется верным, но если это так, то батарей хватит на вечность. Как бы то ни было, ученые винят замирание в способности захватывать ионы, но, как и в случае с другими батареями, дегенеративные эффекты, внутренняя коррозия и другие факторы, также известные как паразитные реакции на электродах и электролитах, по-прежнему играют роль.

Литиевое зарядное устройство — это устройство ограничения напряжения, которое имеет функции, аналогичные свинцово-кислотной системе. Отличие от лития заключается в более высоком напряжении, более жестких допусках по напряжению и отсутствии плавающего или непрерывного заряда, когда он полностью заряжен.

Свинцово-кислотный может обеспечивать некоторую гибкость в отношении отключения напряжения; производители литий-ионных элементов строго придерживаются соответствующих настроек, поскольку литий-ионные аккумуляторы не переносят перезарядку. Так называемого «волшебного» зарядного устройства, обещающего пользователям более длительное время автономной работы, дополнительную емкость и другие рекламные ходы, не существует. Литий-ионный аккумулятор — это чистая аккумуляторная система, которая принимает только то, что может поглотить.

Когда ток падает до определенного уровня, литий-ионный аккумулятор считается полностью заряженным.В случае непрерывного заряда и падения напряжения некоторые литий-ионные зарядные устройства применяют дополнительную зарядку. Полный период составляет от 2 до 3 часов, а рекомендуемая скорость заряда энергетического элемента составляет около 0,5 ° C и 1 ° C.

Для продления срока службы аккумуляторов производители литий-ионных аккумуляторов рекомендуют зарядку ниже 1С. Температура литий-ионного аккумулятора может повыситься до 9 ° F (5 ° C) при приближении к полной зарядке. Это может произойти из-за повышенного внутреннего сопротивления. Если при нормальных условиях зарядки температура поднимается выше 18 ° F (10 ° C), вам необходимо прекратить использование зарядного устройства или литий-ионного аккумулятора.

Кроме того, не рекомендуется полностью заряжать литий-ионный аккумулятор, так как высокое напряжение вызывает нагрузку на аккумуляторы. Частичная или почти полная зарядка — это нормально.

Для повышения производительности аккумулятора выключайте устройство во время зарядки и заряжайте устройство при нормальной температуре. НЕ заряжайте литий-ионные аккумуляторы при отрицательных температурах.

Перед тем, как убрать аккумулятор на хранение, зарядите его примерно до 40-50%.

Вы можете обратиться к нам по любым вопросам относительно аккумуляторов.

Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов

— методы зарядки и аккумулятор Best Buy_Greenway

Никель-кадмиевые батареи

часто укорачивают, поскольку никель-кадмиевые батареи являются вторичными или перезаряжаемыми батареями. Эти батареи содержат химические вещества никель (Ni) и кадмий (Cd) в различных составах и формах. Обычно положительный электрод изготовлен из гидроксида никеля, а отрицательный электрод — из гидроксида кадмия, а электролитом является гидроксид калия.

Никель-кадмиевые батареи

уникальны тем, что эти батареи отличаются от других щелочных батарей или свинцово-кислотных батарей во многих отношениях.Никель-кадмиевые батареи могут обеспечивать полную выходную мощность до конца цикла разряда. Одно из наиболее практичных применений никель-кадмиевых аккумуляторов — это беспроводные электроинструменты, поскольку электроинструменты требуют большого количества энергии на протяжении всего времени использования.

По мере того, как вы узнаете, что такое никель-кадмиевые батареи, теперь давайте перейдем к более подробным сведениям о методах зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов и наиболее выгодной покупке.

Можно ли заряжать никель-кадмиевые батареи с помощью никель-металлгидридного зарядного устройства

Уникальная особенность никель-кадмиевых аккумуляторов заключается в том, как они заряжаются.В отличие от других аккумуляторов, которые подвергаются значительным колебаниям напряжения и силы тока во время зарядки, никель-кадмиевые аккумуляторы требуют постоянной и постоянной силы тока с небольшими и небольшими колебаниями напряжения. Никель-кадмиевые батареи могут заряжаться с гораздо большей скоростью, до 115% от их общей емкости с минимальным сокращением срока службы, что делает эти батареи идеальными батареями для электроинструментов.

Теперь, если мы поговорим о том, можно ли заряжать NiCd аккумулятор с помощью NiMH зарядного устройства, то вот ответ.

Алгоритм зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов аналогичен никель-металл-гидридным, но за исключением того, что никель-металлгидридные аккумуляторы сложнее заряжать. Поскольку оба алгоритма зарядки этих аккумуляторов одинаковы, никель-кадмиевые аккумуляторы можно легко заряжать с помощью никель-металлгидридных зарядных устройств. Хорошо спроектированное зарядное устройство NiMH включает плато напряжения, NDV, дельта-температуру, таймеры тайм-аута в алгоритме обнаружения полного заряда и температурный порог.

Никель-кадмиевые батареи более прочные, поэтому заряжать их с помощью никель-металлгидридного зарядного устройства не так опасно.Но очень важно и необходимо следить за временем, проведенным недозарядом, потому что конец цепи заряда может не обнаружить, что никель-кадмиевые батареи полностью заряжены, поэтому он также может перезарядить их, что может серьезно повредить батареи. Следовательно, зарядное устройство NiMH может заряжать никель-кадмиевые батареи, а зарядное устройство NiCd может перезарядить NiMH.

Никель-кадмиевые батареи более устойчивы и прочны, чем никель-металлгидридные батареи той же емкости, поэтому, если зарядное устройство предназначено для никель-металлгидридных батарей, оно будет работать с никель-кадмиевыми батареями и в режиме непрерывной зарядки.

Как заряжать NiCd аккумулятор

Никель-кадмиевые аккумуляторы

являются одними из трудно подзаряжаемых элементов. Зарядка в никель-кадмиевых батареях основана на пропускании тока через батареи. Как и в других батареях, напряжение для этого не зафиксировано в камне. Это затрудняет зарядку никель-кадмиевых аккумуляторов, особенно параллельно, поскольку вы не можете быть уверены в том, что все элементы имеют одинаковое сопротивление, и, следовательно, некоторые из никель-кадмиевых аккумуляторов потребляют больше тока, даже если они полностью заряжены.

Кулонометрическая эффективность заряда никель-кадмиевых аккумуляторов

составляет около 83% для быстрой зарядки (от C / 1 до C / 0,24) и около 63% для заряда C / 5. Это означает, что для C / 1 вы должны вложить 120 ампер-часов на каждые 100 ампер-часов, которые вы получите взамен. На С / 10 это 55%, а на С / 20 будет меньше 50%.

Если вы выберете зарядку аккумулятора в ночное время, то самый дешевый способ зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов — это зарядка при C / 10 в течение примерно 16 часов. В таком случае аккумулятор емкостью 100 мАч будет заряжаться при токе 10 мА в течение 16 часов.Этот метод зарядки обеспечивает полную зарядку и не требует датчика окончания заряда.

Если вы выберете более быструю зарядку, то некоторые никель-кадмиевые батареи рассчитаны на быструю зарядку. В таком случае никель-кадмиевые батареи необходимо заряжать при C / 3 в течение примерно 5 часов или при C / 5 в течение примерно 8 часов. Это довольно рискованно, потому что перед зарядкой аккумулятор необходимо полностью разрядить.

Если вы выберете самую быструю зарядку, то в этом случае, если используется монитор напряжения или температуры, никель-кадмиевые батареи можно заряжать со скоростью до 1C, что означает, что 100% емкости батареи в ампер-часах для 1.5 часов.

Как купить хорошее зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов

Зарядка любой батареи требует осторожности, поэтому все аккумуляторные батареи должны быть заряжены надлежащим образом; в противном случае они могут быть повреждены. То же самое и с никель-кадмиевыми батареями. Если никель-кадмиевые батареи заряжены правильно, то эти батареи прослужат дольше, сохраняя и принимая полный уровень заряда. Неправильная зарядка этих батарей может привести к сокращению срока службы и даже стать причиной пожара или взрыва.Поэтому просто необходимо купить хорошее зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов.

При покупке никель-кадмиевого зарядного устройства, независимо от того, используется ли оно для медленной или быстрой зарядки, важно убедиться, что никель-кадмиевые батареи не перезаряжены, что, в свою очередь, требует определения окончания заряда. Вот хорошие NiCd зарядные устройства или методы:

Базовые зарядные устройства

Истекшее время / Зарядные устройства с таймером

Зарядные устройства NiCd с сигнатурой напряжения

Повышение температуры

Всегда следует помнить, что если никель-кадмиевые батареи заряжаются осторожно и правильно, то они будут хорошо работать в течение более длительного периода времени, обеспечивая отличное обслуживание.

Итог

Хотя применение никель-кадмиевых батарей ограничено, эти батареи — исключительный выбор для всех ваших аккумуляторных электроинструментов. Эти батареи в некоторой степени уникальны и предлагают три режима зарядки: ночная зарядка, быстрая зарядка и самая быстрая зарядка. Еще одна вещь, которая делает эти батареи уникальными, заключается в том, что вы даже можете использовать зарядное устройство NiMH для зарядки этих аккумуляторов, но вы всегда должны использовать подходящее зарядное устройство для зарядки этих аккумуляторов, чтобы избежать каких-либо рисков.

литий-ионный аккумулятор аккумулятор для электровелосипеда литиевая батарея

FAQ | Аккумуляторный дом

# 1 Совет Моя новая батарея не показывает полную зарядку

Новые батареи не достигают полной емкости, пока не пройдут 3-4 полных цикла зарядки / разрядки.Производители предлагают оставить аккумулятор заряженным на ночь перед первым использованием. Перед зарядкой полностью разрядите аккумулятор вашего оборудования. Сделайте это 3-4 раза, и с каждым разом время работы от аккумулятора, скорее всего, будет увеличиваться. Часто удаление батареи и ее повторная установка запускают этот процесс, особенно если кажется, что батарея сразу заряжается.

.

# 2 Совет Моя оригинальная батарея на 0,1 или 0,2 В отличается от той, которую вы продаете

Обычно это относится только к литиевым батареям, поскольку разные фабрики оценивают свои батареи немного по-разному.Это никак не влияет на работу вашего устройства. Большая разница в напряжении означает, что аккумулятор, скорее всего, несовместим с вашим устройством.

.

# 3 Наконечник Как узнать, что я покупаю оригинальный аккумулятор OEM?

Очень сложно сказать, как часто копируются оригинальные логотипы, серийные номера и т. Д. Цена часто является хорошим показателем, если она кажется слишком хорошей, чтобы быть правдой. Некоторые продавцы покупают подержанные или старые излишки запаса или заводские секунды и продают их как новые за несколько долларов, включая доставку.Подсказкой может быть то, что они не публикуют номер телефона или почтовый адрес на своем веб-сайте, поскольку это позволит определить их истинное местонахождение.
Покупка у поставщика, которому вы доверяете, вероятно, лучший вариант.

.

# 4 Наконечник Как я могу узнать, что покупаю у канадской компании?

Ряд поставщиков аккумуляторов находится за пределами Северной Америки, хотя они могут использовать канадские доменные имена .ca. Их продукция очень дешевая и часто отправляется авиапочтой, что в настоящее время является незаконным, поскольку литиевые батареи не могут перевозиться на пассажирских рейсах и могут быть конфискованы таможней Канады, если они будут идентифицированы.Проблема с такого рода покупкой заключается в том, что если аккумулятор необходимо вернуть по гарантии, стоимость его возврата UPS или FedEx будет намного превышать стоимость аккумулятора.

В чем разница между никель-кадмиевыми, никель-металлогидридными, литий-ионными и свинцово-кислотными батареями?

Никель Кадмий-NiCd Никель-кадмиевые батареи

могут иметь меньшее время работы, если они не разряжаются полностью перед зарядкой. Это так называемый эффект памяти, который сокращает срок службы батареи, но может быть отменен путем полной разрядки (не до нуля вольт, а до 1 вольт на элемент.Достаточно запустить устройство до тех пор, пока оно не выключится.) И подзарядки, иногда в течение нескольких циклов (не менее 3 раз). Более распространенной причиной сокращения срока службы является перезарядка из-за плохо спроектированных зарядных устройств, которые продолжают заряжать аккумулятор, а не автоматически отключаются и необратимы. Вы можете определить, происходит ли это, проверив, горячий или горячий аккумулятор через некоторое время после того, как зарядное устройство покажет полную зарядку. В никель-кадмиевых батареях
используется кадмий, который при неправильной утилизации очень токсичен для окружающей среды.Они имеют срок службы примерно 800 циклов или 3-5 лет, но на практике это, вероятно, намного меньше из-за памяти и перезарядки.

Никель-металлогидрид-NiMH Никель-металлогидридные батареи

имеют плотность заряда примерно на 40% выше и проработают дольше, чем эквивалентные никель-кадмиевые батареи. Они в меньшей степени страдают от эффекта памяти и не нуждаются в полной разрядке перед подзарядкой, хотя периодическая разрядка может быть полезной.Срок их службы составляет примерно 400-600 циклов зарядки. Их можно хранить заряженными или разряженными, но их следует заряжать каждые 6 месяцев, чтобы они не высыхали. У них более высокая скорость саморазряда, чем у других типов батарей, когда они не используются. Никель-металлогидридные батареи
являются более экологически чистой альтернативой никель-кадмиевым.

Литий-ионный — литий-ионный Литий-ионные аккумуляторы

имеют наибольшую плотность заряда (вдвое больше, чем у Ni-Cd) и не страдают эффектом памяти.Хотя они более дорогие, они обеспечивают более длительное использование, меньший вес и меньший саморазряд по сравнению с батареями других химикатов. Их срок службы составляет около 400 циклов зарядки. Они более экологически чистые, поскольку не содержат токсичных материалов, таких как ртуть или кадмий.
Самый большой недостаток перезаряжаемых литий-ионных батарей, который редко упоминается, заключается в том, что они теряют часть своей емкости через год и могут выйти из строя через 2 или более лет, даже если они не используются. Еще одна веская причина не покупать дешевые аккумуляторы со скидкой.

Свинцово-кислотный и SLA (герметичный свинцово-кислотный) Свинцово-кислотные аккумуляторы

такие же, как и в вашем автомобиле, и в целом очень надежны. Они должны быть полностью заряжены, и перед подзарядкой их не нужно разряжать. Они не должны быть полностью разряжены до 0 вольт, что сократит срок службы батарей. Их срок службы составляет около 400 циклов зарядки, который можно увеличить, если не полностью разрядить их при нормальном использовании. Они могут храниться до шести месяцев полностью заряженными, после чего их следует зарядить снова.

— —

Могу ли я обновить свои батареи до литий-ионных или другого химического состава?

Аккумуляторы разного химического состава имеют разное напряжение и характеристики заряда, поэтому, если в перекрестной ссылке или информации производителя не указан другой тип, ответ будет отрицательным. Никель-кадмиевые батареи обычно можно заменить их никель-металлгидридными эквивалентами, и для них потребуется другое зарядное устройство, если зарядное устройство было разработано только для никель-кадмиевых батарей. NiMH аккумуляторы, заряженные в зарядном устройстве NiCd, могут перезарядить аккумулятор, о чем свидетельствует непрерывное горение индикатора зарядного устройства даже после завершения зарядки.В этом случае выключите зарядное устройство и извлеките аккумулятор, который будет полностью заряжен. Зарядное устройство NiMH может заряжать как NiCd, так и NiMH. Батареи NiCd и NiMH в беспроводных телефонах взаимозаменяемы из-за типа используемого зарядного устройства.

— —

Можно ли заменить щелочные батареи NiMH?

Обычно это возможно, несмотря на то, что никель-металлгидридные батареи на 1,2 вольта, а щелочные батареи на 1,5 вольта. Срок службы щелочных батарей начинается с 1.5 вольт и постепенно падает до 1,0 вольт, тогда как никель-металлгидридные батареи остаются на уровне примерно 1,2 вольт в течение 80% своего цикла разряда. Батареи NiMH обычно являются перезаряжаемыми, а щелочные батареи обычно не перезаряжаются, и в этом случае они не являются взаимозаменяемыми.

— —

Что такое рейтинг ампер-часов? Емкость батареи

ампер-час рассчитывается путем умножения силы тока в амперах на время в часах. Время работы от аккумулятора — это эмпирическое правило, оно может значительно отличаться в зависимости от оборудования в зависимости от потребления тока и использования.

— —

Что делать, если номинальный ток мАч отличается от моего оригинального аккумулятора?

Если номинал мАч выше, чем запасной аккумулятор прослужит дольше, чем оригинал. В некоторых случаях текущий рейтинг замены может быть меньше, и в этом случае он не прослужит столько же, сколько оригинал, когда он был новым, но в остальном совместим.

— —

Уход за новыми батареями.

Новые батареи поставляются частично разряженными, и перед использованием их следует полностью зарядить.Обычно они не достигают своей номинальной емкости, пока не будут заряжены и разряжены как минимум 4 раза. Рекомендуется заряжать новые батареи на ночь, даже если зарядное устройство может показать, что зарядка завершена через несколько часов. Иногда зарядка может остановиться во время первоначальной зарядки, и необходимо вынуть аккумулятор примерно на 15 минут, чтобы дать ему отдохнуть, а затем снова поставить на зарядку.

— —

Хранение батареи

NiCd, NiMH и литий-ионные батареи разряжаются во время хранения, что является нормальным явлением.Свинцово-кислотные батареи следует хранить заряженными и непрерывно заряженными, если срок хранения превышает 3 месяца.

— —

Каков ожидаемый срок службы батареи?

Обычно от 400 до 800 циклов зарядки или от 2 до 4 лет при нормальных условиях. По мере того, как батарея стареет, она часами работает при уменьшении заряда, и, наконец, она может перестать принимать заряд в некоторых ячейках.

— —

Что такое умные батареи? Интеллектуальные батареи

имеют двустороннюю связь между ноутбуком и аккумулятором для отслеживания оставшегося времени в минутах, температуры аккумулятора, состояния заряда, создания отчетов об ошибках и информации поставщика.У них обычно есть так называемый газовый манометр или светодиоды на батарее, чтобы указать уровень заряда батареи.

— —

Что такое ОЗУ или батарея возобновления?

Некоторые портативные компьютеры имеют отдельную батарею для оперативной памяти, когда питание больше не подается от основной батареи. Это позволяет пользователю заменять основную батарею без потери памяти в текущих приложениях. Они перезаряжаемые и обычно имеют срок службы 2-3 года до замены.

— —

Ноутбуки и пользователи ноутбуков

Power Management экономит заряд батареи, настраивая процессор на работу на пониженной скорости, переводя жесткий диск в спящий режим и затемняя экран, когда он не используется. Windows периодически проверяет ваш компакт-диск, чтобы узнать, вставлен ли диск, который можно отключить, щелкнув правой кнопкой мыши «Мой компьютер», выбрав «Свойства» и «Диспетчер устройств», а затем дважды щелкнув компакт-диск и отключив автоматическую вставку. В вашем руководстве по эксплуатации подробно описаны различные настройки, доступные для продления срока службы батареи.

— —

Почему некоторые аккумуляторы для ноутбуков такие дорогие?

На большую часть затрат приходится более высокое качество элементов, используемых в конструкции батареи.
Некоторые батареи, предназначенные для конкретной модели производителя, могут быть сняты с производства или их цена останется высокой, чтобы побудить покупателей заменить свой ноутбук.

— —

Почему некоторые батареи для ноутбуков такие дешевые?

Вы получаете то, за что платите, с батареями, а в очень дешевых батареях может отсутствовать надлежащая защитная схема, которая требуется для вашей безопасности в случае литиевых батарей, или могут использоваться дешевые элементы в конструкции батареи.Полная годовая гарантия на аккумуляторы для ноутбуков — это наша гарантия качества. Аккумуляторы для ноутбуков
часто производятся в очень больших объемах, поэтому их нельзя продать сразу, и они останутся излишками или старыми запасами. Самый большой недостаток литий-ионных аккумуляторов, который редко упоминается, заключается в том, что они теряют часть своей емкости через год и могут выйти из строя через 2 или более лет, даже если они не используются. Литий-ионные аккумуляторы особенно необходимо периодически заряжать, поэтому к моменту покупки аккумулятор может пройти много циклов зарядки.Во многих случаях рекламируемая гарантия может быть хорошим показателем готовности производителя поддерживать свой продукт.

— —

Как определить, сколько ячеек в аккумуляторе ноутбука? Литий-ионные элементы

обычно имеют напряжение от 3,6 до 3,7 вольт каждый (это называется номинальным напряжением и рассчитывается производителями по-разному) и имеет емкость около 2200 мАч. Если аккумулятор вашего ноутбука 10,8 В и 8800 мАч, мы можем определить количество ячеек следующим образом: 10.8v разделить на 3,6v = 3 последовательно соединенных элемента. Емкость отдельных ячеек составляет 2200 мАч, поэтому необходимо 4 из них параллельно, чтобы они равнялись 8800 мАч. Аккумулятор состоит из 12 ячеек.

ИС зарядного устройства

отражают требования к батарее

Практически все конструкции зарядного устройства зависят от соответствующей батареи. К широко используемым системам на базе аккумуляторных батарей относятся:

• Никель-кадмий (NiCd) находит применение там, где важны длительный срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена.

• Никель-металлогидрид (NiMH) имеет более высокую плотность энергии, чем NiCd, но за счет сокращения срока службы.

• Литий-ионный (li-ion) используется там, где первостепенное значение имеют высокая плотность энергии и малый вес.

• Литий-ионный полимер (Li-полимер) по химическому составу схож с литий-ионным полимером с точки зрения плотности энергии.

Емкость заряда и разряда вторичной батареи выражается в «C» в ампер-часах (Ач).Фактическая емкость аккумулятора зависит от C-rate и температуры. Большинство портативных аккумуляторов рассчитаны на 1С. Разряд 1С потребляет ток, равный номинальной мощности. Например, аккумулятор на 1000 мАч обеспечивает 1000 мА в течение 1 часа при разряде со скоростью 1С. Та же батарея, разряженная при 0,5 ° C, обеспечивает ток 500 мА в течение 2 часов.

Производительность и срок службы аккумуляторных батарей в основном зависит от качества зарядных устройств. Один тип зарядного устройства (используется только для NiCd) обеспечивает фиксированную скорость заряда около 0.1С. Более быстрое зарядное устройство может занять от 3 до 6 часов при уровне заряда около 0,3 ° C.

Кроме того, зарядное устройство для никель-металлгидридных аккумуляторов также может содержать никель-кадмиевые батареи, но не наоборот, поскольку никель-кадмиевые зарядные устройства могут перезарядить никель-металлогидридные батареи. Зарядные устройства на основе лития требуют более жестких алгоритмов зарядки и напряжений. Избегайте уровня заряда более 1С для литиевых аккумуляторных батарей, потому что высокие токи могут повлиять на литий. Для большинства литиевых батарей заряд выше 1С невозможен, потому что схема защиты ограничивает величину тока, которую может принять батарея.

Для точного определения полного заряда никелевых батарей используются специальные ИС, которые контролируют напряжение батареи и прекращают заряд при возникновении определенной сигнатуры напряжения. Падение напряжения означает, что аккумулятор полностью заряжен, это называется отрицательным дельта V (NDV).

После полной зарядки вы можете подзарядить никель-кадмиевый аккумулятор, чтобы компенсировать его характеристики саморазряда. Постоянный заряд никель-кадмиевых аккумуляторов находится в диапазоне от 0,05 ° C до 0,1 ° C. Чтобы уменьшить эффекты памяти, существует тенденция к снижению токов капельного заряда.

Зарядные устройства

NiMH теперь используют комбинацию NDV, плато напряжения, скорости повышения температуры (dT / dt), температурного порога и таймеров тайм-аута. Зарядное устройство использует все, что приходит первым, чтобы завершить быструю зарядку. Никель-металл-гидридные батареи, в которых используется NDV или термовыключатель, как правило, обладают большей емкостью, чем батареи, заряжаемые менее агрессивными методами.

В литий-ионных зарядных устройствах

используется устройство ограничения напряжения. Однако литий-ионные батареи имеют более высокое напряжение на элемент, более жесткие допуски по напряжению и отсутствие непрерывного или плавающего заряда при достижении полного заряда.Время зарядки литий-ионных аккумуляторов, заряжаемых начальным током 1С, составляет примерно 3 часа. Полная зарядка происходит после достижения верхнего порога напряжения, а ток падает и стабилизируется примерно на 3% от номинального тока заряда. Увеличение тока заряда литий-ионных аккумуляторов мало влияет на сокращение времени заряда. Несмотря на то, что пик напряжения достигается быстрее при более высоком токе, дополнительный заряд займет больше времени. Поскольку литий-ионные аккумуляторы не могут поглощать перезаряд, в этих аккумуляторах не следует использовать капельный заряд.Перезарядка может привести к перегреву аккумулятора.

Литий-ионные аккумуляторы

обладают хорошими характеристиками зарядки при низких и высоких температурах. Некоторые элементы позволяют заряжать при 1С от 0 ° С до 45 ° С. Большинство литий-ионных элементов предпочитают более низкий зарядный ток, когда температура опускается до 5 ° C или ниже. Избегайте зарядки при температуре ниже 0 ° C.

Несколько микросхем зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов позволяют заряжать аккумулятор через порт USB или адаптер переменного тока. Для работы через USB пользователь может подключить кабель USB к настольному или портативному компьютеру и использовать выход 5 В для зарядки аккумуляторной батареи в сотовом телефоне или КПК.

Примером автономного зарядного устройства с фиксированными зарядными характеристиками является Texas Instrument (Даллас) bq24150 (см. Рисунок), компактная, гибкая, высокоэффективная, совместимая с USB-интерфейсом ИС управления зарядкой в ​​режиме переключения для одноэлементных аккумуляторов. ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Интерфейс I ² C позволяет программировать параметры заряда, а также сообщает хосту о состоянии заряда. Он объединяет синхронный ШИМ-контроллер, силовые полевые МОП-транзисторы, датчик входного тока, высокоточное регулирование тока и напряжения и завершение заряда в небольшом корпусе WCSP.

Bq24150 заряжает аккумулятор в трех фазах: кондиционирование, постоянный ток и постоянное напряжение. Входной ток автоматически ограничивается значением, установленным хостом. Заряд прекращается на основе выбираемого пользователем минимального уровня тока. Во время нормальной работы bq24150 автоматически перезапускает цикл зарядки, если напряжение батареи падает ниже внутреннего порогового значения, и автоматически переходит в спящий режим или режим с высоким сопротивлением при отключении входного источника питания.

СПЕЦИФИКАЦИЯ ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА SMART АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ

Спецификация интеллектуального зарядного устройства была представлена ​​в 1998 году производителями аккумуляторов и интегральных схем с целью предоставить системное решение для аккумуляторных батарей, используемых в портативном оборудовании.Версия 1.1 спецификации гласит: «Электрические характеристики зарядного устройства Smart Battery Charger характеризуются характеристиками зарядки, которые контролируются самой батареей, в отличие от зарядного устройства с фиксированными характеристиками зарядки, которое работает только с одним типом элементов. Комбинация Smart Battery / Smart Battery Charger обеспечивает явные преимущества с точки зрения безопасности, производительности и стоимости системы ».

Сама батарея содержит характеристики зарядки и пределы безопасности, которые обеспечивают независимость от химического состава и алгоритмы зарядки для конкретного типа элемента.Это снижает стоимость и сложность системы, поскольку зарядное устройство должно обеспечивать только зарядное напряжение и ток, заданные интеллектуальной батареей.

В спецификации поясняется, что он «определяет набор данных, который используется для связи с интеллектуальным зарядным устройством. Он не предназначен для ограничения инноваций среди производителей аккумуляторов или зарядных устройств, а скорее предоставляет согласованный набор информации для связи с любым конкретным зарядным устройством ».

Связь с зарядным устройством осуществляется через спецификацию шины управления системой (SMBus).SMBus — это конкретная реализация шины I ² C, которая обеспечивает протоколы данных, адреса устройств и дополнительные электрические требования, которые предназначены для физической передачи команд и информации между интеллектуальной батареей, большинством системы, интеллектуальным зарядным устройством и другими интеллектуальными устройствами.

SMBus — это двухпроводной интерфейс, через который простые микросхемы, связанные с питанием, могут обмениваться данными с остальной системой. Он использует I ² C в качестве основы.

Система, использующая шину SMBus, передает сообщения на устройства и от них, а не отключает отдельные линии управления.Удаление отдельных линий управления снижает количество кеглей. Принятие сообщений обеспечивает возможность расширения в будущем.

С помощью SMBus устройство может предоставлять информацию о производителе, сообщать системе, какова его модель / номер детали, сохранять свое состояние для события приостановки, сообщать о различных типах ошибок, принимать параметры управления и возвращать свой статус.

Определены два типа интеллектуальных зарядных устройств, включая уровень 2 и уровень 3. Все интеллектуальные зарядные устройства взаимодействуют с интеллектуальной батареей через шину SMBus; Эти два типа различаются режимом связи SMBus и тем, изменяют ли они алгоритм зарядки интеллектуальной батареи.Интеллектуальные зарядные устройства уровня 3 являются расширенными наборами зарядных устройств уровня 2 и, таким образом, поддерживают все команды зарядного устройства уровня 2.

SBS упрощает конструкцию замкнутой системы зарядки батареи, поскольку все необходимые функции безопасности учтены внутри батареи. Это приводит к снижению затрат на NRE (единовременные расходы) и позволяет создавать надежные системы.

ИС ИНТЕРФЕЙСА ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА SMART АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
ДЕТАЛЬ НОМЕР.	ВВЕДЕНИЕ	ОПИСАНИЕ
Maxim MAX1667	Май 2003	Эта ИС обеспечивает управление мощностью, необходимое для зарядки батарей любого химического состава.Он управляется интерфейсом SMBus, который устанавливает напряжение и ток заряда и предоставляет информацию о тепловом состоянии.
Linear Tech LTC1760	Октябрь 2004 г.	Это высокоинтегрированное зарядное устройство 3-го уровня и селектор для систем, использующих двойные интеллектуальные батареи. Три интерфейса SMBus позволяют ему управлять внутренним напряжением и токами, измеряемыми батареями, в то же время позволяя хосту SMBus контролировать состояние любой батареи.
Linear Tech LTC4100	Июнь 2006 г.	Состоит из блока зарядного устройства, контроллера зарядного устройства, 10-разрядного ЦАП для управления током зарядного устройства и 11-разрядного ЦАП для управления напряжением зарядного устройства, а также включает декодер SafetySignal , ограничивающий декодер и блок контроллера SMBus.
Linear Tech LTC1759	Август 2007 г.	Это однокристальное интеллектуальное решение для зарядки упрощает создание SBS-совместимой системы. Термистор на заряжаемой батарее контролируется на предмет температуры, подключения и данных батареи.

Li-ion и NiCad — разница и сравнение

Электрохимия

Никель-кадмиевый аккумулятор использует кадмий для анода (отрицательный полюс), оксигидроксид никеля для катода (положительный полюс) и водный гидроксид калия в качестве электролита.

В литий-ионной батарее в качестве анода используется графит, в качестве катода — оксид лития, а в качестве электролита — литиевая соль. Ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке. Литий-ионные электрохимические элементы используют интеркалированное соединение лития в качестве электродного материала вместо металлического лития, в отличие от одноразовых литиевых первичных батарей.

Воздействие на окружающую среду

Никель-кадмиевые батареи

содержат от 6% (промышленные батареи) до 18% (потребительские батареи) кадмия, который является токсичным тяжелым металлом и поэтому требует особой осторожности при утилизации батарей.Федеральное правительство классифицирует это как опасные отходы. В Соединенных Штатах часть стоимости батареи — это плата за ее надлежащую утилизацию в конце срока службы.

Компоненты литий-ионных аккумуляторов экологически безопасны, так как литий не являются опасными отходами.

Стоимость

Литий-ионный аккумулятор стоит примерно на 40 процентов дороже в производстве из-за дополнительной схемы защиты для контроля напряжения и тока.

Эксплуатация и производительность

Самый большой недостаток никель-кадмиевых батарей заключается в том, что они страдают «эффектом памяти», если их разряжать и перезаряжать до одного и того же уровня заряда несколько раз.Батарея «запоминает» точку цикла зарядки, в которой началась перезарядка, и во время последующего использования напряжение в этой точке внезапно падает, как если бы батарея была разряжена. Однако емкость аккумулятора существенно не снижается. Некоторые электронные устройства специально разработаны, чтобы выдерживать это пониженное напряжение достаточно долго, чтобы напряжение вернулось в норму. Однако некоторые устройства не могут работать в течение этого периода пониженного напряжения, и батарея кажется «разряженной» раньше, чем обычно.

Подобный эффект, называемый понижением напряжения или эффектом ленивого заряда батареи, возникает в результате многократной перезарядки. В этом случае аккумулятор выглядит полностью заряженным, но быстро разряжается после короткого периода работы. При правильном обращении никель-кадмиевый аккумулятор может работать не менее 1000 циклов, прежде чем его емкость упадет ниже половины исходной емкости.

Другая проблема — обратная зарядка, которая происходит из-за ошибки пользователя или когда батарея из нескольких ячеек полностью разряжена.Обратная зарядка может сократить срок службы аккумулятора. Побочным продуктом обратной зарядки является газообразный водород, который может быть опасным.

При нерегулярном использовании в никель-кадмиевых батареях появляются дендриты. Дендриты представляют собой тонкие проводящие кристаллы, которые могут проникать через разделительную мембрану между электродами. Это приводит к внутреннему короткому замыканию и преждевременному выходу из строя.

Литий-ионные батареи не требуют особого обслуживания. Их можно заряжать до того, как они полностью разрядятся, без создания «эффекта памяти» и работают в более широком диапазоне температур.По сравнению с Ni-Cd, саморазряд литий-ионных аккумуляторов составляет менее половины, что делает его хорошо подходящим для современных датчиков уровня топлива. Единственный недостаток — литий-ионный аккумулятор хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. В каждую батарею встроена схема защиты, которая ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время заряда и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде. Для предотвращения экстремальных температур также контролируется температура ячейки.

Размеры и типы

Ni-Cd элементы доступны от AAA до D, тех же размеров, что и щелочные батареи, а также нескольких размеров многоэлементных.Помимо одиночных ячеек, они доступны в упаковках до 300 ячеек, обычно используемых в автомобилях и тяжелых промышленных приложениях. Для портативных приложений количество ячеек меньше 18 ячеек. Есть 2 типа никель-кадмиевых батарей: герметичные и вентилируемые.

Литий-ионные батареи меньше, легче и обеспечивают больше энергии, чем никель-кадмиевые батареи. Они также доступны в самых разных формах и размерах в 4 типах форматов:

• Маленький цилиндрический (твердый корпус без клемм, как те, что используются в аккумуляторах портативных компьютеров)
• Большой цилиндрический (цельный корпус с большими резьбовыми выводами)
• Чехол (мягкий плоский корпус, например, используемый в сотовых телефонах)
• Призматический (полутвердый пластиковый корпус с большими резьбовыми выводами, часто используется в тяговых агрегатах транспортных средств)

Ячейки мешка имеют самую высокую плотность энергии из-за отсутствия корпуса.Однако для предотвращения расширения при высоком уровне заряда (SOC) требуется некоторая внешняя форма сдерживания.

Приложения

Никель-кадмиевые батареи

могут быть собраны в аккумуляторные блоки или использоваться по отдельности. Маленькие и миниатюрные элементы можно использовать в фонариках, портативной электронике, фотоаппаратах и ​​игрушках. Они могут обеспечивать высокие импульсные токи при относительно низком внутреннем сопротивлении, что делает их подходящим выбором для дистанционно управляемых электрических моделей самолетов, лодок, автомобилей, беспроводных электроинструментов и вспышек для камер.Залитые элементы большего размера используются для пусковых батарей самолетов, электромобилей и резервного источника питания.

Обладая такими качествами, как высокая плотность энергии, отсутствие эффекта памяти и медленная потеря заряда, когда они не используются, литий-ионные аккумуляторы являются наиболее популярным выбором для бытовой электроники. Они также становятся все популярнее в военных, электромобилях и аэрокосмической отрасли.

Список литературы

(PDF) Импульсная зарядка никель-кадмиевых аккумуляторов для восстановления утраченной емкости

Res.J. Appl. Sci. Англ. Технол., 4 (23): 4934-4938, 2012

4935

пластин. Этот рост кристаллов может быть усилен, если аккумулятор

подвергается многократному частичному разряду и перезарядке

, а перезарядка происходит при умеренной скорости тока

. Увеличенный размер кристалла приводит к уменьшению площади поверхности

активного материала, что вызывает дополнительное падение напряжения

во время разряда. Следовательно, при уровне напряжения

вся кривая разряда уменьшается, и напряжение в конце

достигается раньше, что приводит к снижению емкости на

(Berndt, 1997).Другой причиной потери емкости

в никель-кадмиевых батареях со спеченными электродами

является образование интерметаллических соединений (Ni2Cd5 или

Ni5Cd21) на кадмиевом электроде согласно Berndt

(1997) и Simic et al. (2001). Присутствие никеля в

активном материале связано либо с реакциями коррозии

подложки во время осаждения гидроксида кадмия

на спеченную подложку, либо

может быть добавлено намеренно в качестве проводящего средства и как

расширитель.Снижение примерно на 150 мВ напряжения батареи

во время разряда происходит в результате интерметаллических соединений

, которые разряжаются с положительным потенциалом более

, чем кадмиевый электрод.

Sato et al. (2001) сообщили, что развитие (-

гидроксид никеля ((-NiOOH) на никелевом электроде

в заряженном состоянии после повторяющихся мелких (заряд —

разряд

) циклов ячеек или перезарядки ячеек)

также отвечает за потерю емкости в никель-кадмиевых батареях.

Этот (-NiOOH первоначально образуется на стороне коллектора

электрода, а затем превращается в электролит.

разрядка и перезарядка емкости NiCad батареи и

выполнение импульсной перезарядки при восстановлении потерянной емкости

делится на три этапа: здоровые батареи i.е.

без потери мощности. В контролируемом эксперименте десять герметичных элементов

4Ah-NiCad размера D были полностью перезаряжены при скорости 0,5

° C и разряжены при скорости 0,3 ° C с использованием обычного зарядного устройства

и разрядника постоянного тока. Этот процесс

полного цикла повторяли три раза, и микроструктуры

разряженных электродов образца

из ячеек были изучены с использованием сканирующего электронного микроскопа

(SEM).

Цикл батареи: Двадцать 4Ah-NiCad D-размера

были подвергнуты четырем различным повторяющимся схемам:

мелкой разрядки и перезарядки 1500 раз, чтобы

снизить разрядную емкость до 60% от ее начального значения

4,63 Ач (что было выше заявленного номинала

емкостью 4 Ач). Четыре схемы мелкого цикла

включают следующие процессы разряда-перезарядки: 1

Ач до 2 Ач, от 2 Ач до 3 Ач, от 3 Ач до 4 Ач и от 2 Ач до 4 Ач,

, как представлено в таблице 1.Циклическое переключение элементов проводилось

при скорости заряда 1 ° C с последующей разрядкой 0,3 ° C с использованием обычного зарядного устройства

и разрядника постоянного тока

. Кроме того, были сделаны снимки, сделанные на сканирующем электронном микроскопе

разряженных электродов

, чтобы исследовать уровень

роста дендритных кристаллов, визуальное свидетельство потери емкости

.

Восстановление емкости батареи: потеря емкости из-за

повторяющихся неглубоких циклов может быть значительно восстановлена ​​

путем полной разрядки и зарядки элемента несколько раз.

Этот процесс полной перезарядки и разряда на самом деле

разрушает дендритные кристаллические образования, образовавшиеся на электродах

, которые ответственны за потерю емкости. Восстановление утраченной емкости

было реализовано с использованием двух различных методов перезарядки

:

Обычный метод полной зарядки и разрядки: десять

ячеек с мелким циклом были полностью заряжены и

разряжены пять раз с использованием обычной батареи

Зарядное устройство

и разрядник постоянного тока до полного восстановления утраченной емкости

.Скорость перезарядки 1 ° C и скорость разряда

0,3 ° C использовались в рамках этого метода

, который обеспечивает экспериментальный контроль и сравнение

с другим методом, описанным ниже.

Метод импульсной зарядки: процесс восстановления емкости элемента

был повторен с использованием импульсного зарядного устройства

, предназначенного для подачи последовательности сильноточных импульсов в батарею

с пиковой скоростью 12 ° C и средней скоростью 1 ° C. Вторая группа

из десяти ячеек с мелким циклом была полностью перезаряжена с помощью импульсного зарядного устройства

при скорости заряда 1ºC и

полностью разряжена при 0.Скорость 3ºC.

Кроме того, было проведено сравнение производительности двух методов перезарядки

при восстановлении утраченной емкости циклированных ячеек

, и микроструктуры разряженных электродов

были также исследованы под сканирующим электронным микроскопом

.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты цикла ячеек: Таблица 1 показывает, как разрядная емкость

никель-кадмиевых элементов постепенно снижалась до 60%

от начального значения 4.63 Ач по разным повторяющимся образцам

мелкой разрядки и перезарядки.

Таблица 1: Результаты цикла элементов

Общее количество Процент разряда из

Избыточной емкости при поверхностном цикле Начальная емкость

Схема циклов (Ач) Левый (%)

0 Не применимо 4,63 100

100 2] 4 Ач * 4,22 91

500 2] 3 Ач 3,71 80

700 3] 4 Ач 3,70 80

800 2] 4 Ач 3,69 80

1000 2] 3 Ач 3,30 71

1100 1] 2 Ач 3.25 70

1250 1] 2Ah 3,20 69

1500 2] 3Ah 2,80 60

2] 4Ah * означает, что батареи были заряжены от 2Ah и

разряжены с 4Ah до 2Ah

Как разработать приложение для зарядного устройства батареи

Аннотация: Ноутбуки все чаще требуют сложных алгоритмов и систем зарядки аккумуляторов. В этой статье содержится информация и общие сведения о литий-ионных (Li +), никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металлогидридных (NiMH) батареях и связанных с ними переключаемых и линейных зарядных устройствах на уровне системы.Эти регуляторы напряжения и регуляторы тока управляются внешними микропроцессорами, такими как 8051 или Microchip PIC, и примеры предоставлены с этими контроллерами. Приведен обзор требований для зарядки аккумуляторов с обычным химическим составом с помощью микросхем зарядных устройств Maxim, а также обсуждение компромиссов на уровне системы и советов по проектированию микропрограмм, а также список инженерных ресурсов World Wide Web.

В предыдущем выпуске журнала Maxim’s Engineering Journal (том 27) обсуждались новые разработки в области автономных зарядных устройств.В этой второй статье из серии, состоящей из двух частей, рассматриваются проблемы системного уровня при применении микросхем зарядного устройства.

За последние пять лет рыночное давление на портативное оборудование превратило простое зарядное устройство в сложное переключаемое устройство, способное заряжать усовершенствованный аккумулятор за 30 минут. Эта разработка также знаменует собой отход от автономных микросхем зарядных устройств, которые использовались всего несколько лет назад. Некоторые из этих микросхем обладали значительным интеллектом: достаточным для решения сложной задачи быстрой зарядки современных аккумуляторов.

Maxim по-прежнему производит микросхемы автономных зарядных устройств, но рыночный спрос в последнее время изменился. Сегодняшние подсистемы зарядного устройства для аккумуляторов регулируют напряжение и ток зарядки с помощью интеллектуального внешнего микроконтроллера (мкКл), обычно доступного где-либо еще в системе. Такой подход обеспечивает низкую стоимость при работе с большими объемами и обеспечивает максимальную гибкость в адаптации зарядного устройства к конкретному применению.

Когда-то весь необходимый интеллект находился в самой ИС контроллера зарядного устройства, но теперь разработчик системы должен реализовать алгоритм зарядки и написать соответствующую прошивку.В этой статье представлена ​​информация и общие сведения, необходимые для реализации систем зарядных устройств на основе широкого ассортимента микросхем зарядных устройств для аккумуляторов компании Maxim для всех популярных химикатов.

Следующее обсуждение представляет собой обзор требований к зарядке аккумуляторов обычного химического состава с помощью микросхем зарядных устройств Maxim. В нем рассматриваются компромиссы на уровне системы и советы по проектированию микропрограмм, а также перечислены ресурсы всемирной паутины, доступные разработчикам. Обсуждение завершается примерами дизайна, основанными на двух обычных микроконтроллерах: 8051 и Microchip PIC.Любой из примеров может служить основой для дальнейшей разработки схем нестандартного зарядного устройства.

Обзор методов зарядки аккумуляторов

Сегодня на практике используются четыре типа аккумуляторных батарей: никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), гелеобразные свинцово-кислотные (PbSO4) и литий-ионные (Li +). Компромиссы, которые следует сделать между этими химическими составами, выходят за рамки данной статьи, но раздел Ссылки предоставляет доступ к такой информации.

Осторожно: обратитесь к производителю батареи за конкретными рекомендациями.Информация, представленная здесь, предназначена только для обзора требований к зарядке для элементов различного химического состава.

В этом разделе описываются общие методы зарядки и ограничения для четырех стандартных химикатов. Дополнительные сведения и справочную информацию см. В таблицах данных Maxim и других справочных материалах, цитируемых в конце статьи.

Быстрая зарядка аккумулятора имеет несколько фаз, как поясняется в тексте и на диаграмме состояний для стандартного зарядного устройства ( Рис. 1 ).

Рис. 1. Общая диаграмма состояния зарядного устройства.

Инициализация

Хотя инициализация не является частью самой процедуры зарядки, она является важным этапом процесса. Зарядное устройство инициализируется и выполняет собственное самотестирование. Зарядка может быть прервана из-за сбоя питания и последующей повторной инициализации. Без интеллектуальной батареи или какого-либо энергонезависимого запоминающего устройства с отметкой времени такие события могут происходить незамеченными. Большинство зарядных устройств полностью переинициализируются после сбоя питания.Если перезарядка является проблемой, зарядное устройство может затем выполнить специальную последовательность самотестирования, чтобы определить, заряжена ли уже батарея. Например, аккумулятор, присутствующий при включении питания, должен вызвать такое действие.

Некоторые обстоятельства могут позволить этой инициализации вызвать проблемы с зарядкой. Например, зарядное устройство с фиксированным временем зарядки обеспечивает зарядку аккумулятора в течение фиксированного интервала в четыре часа. Если сбой питания происходит через три часа 59 минут после зарядки, зарядное устройство начинает еще одну четырехчасовую зарядку, обеспечивая четырехчасовую перезарядку аккумулятора.Такое лечение может повредить аккумулятор, и это одна из причин, по которой фиксированная зарядка используется редко. Пример также показывает, почему зарядное устройство должно контролировать температуру батареи или использовать другие методы подключения в качестве резервной меры.

Квалификация ячейки

На этом этапе процедуры зарядки определяется, когда аккумулятор установлен и можно ли его заряжать. Обнаружение ячеек обычно выполняется путем поиска напряжения на клеммах зарядного устройства при выключенном источнике зарядного устройства, но этот метод может создать проблему, если элементы были подвергнуты глубокому циклическому циклу и вырабатывают небольшое напряжение.В качестве альтернативы зарядное устройство часто ищет термистор или закорачивающую перемычку, а не сам элемент. Наличие этого оборудования также может служить для идентификации аккумуляторной батареи. Интеллектуальные батареи, с другой стороны, осуществляют обширный обмен последовательными данными с аккумуляторной батареей, обычно обеспечивая все необходимые параметры зарядки по специализированному протоколу, подобному I²C, который называется шиной управления системой (SMBus ™).

Как только зарядное устройство определяет, что элемент установлен, оно должно определить, исправен ли элемент.Во время этой подфазы (квалификации) ячейка проверяется на базовое функционирование: разомкнутое, закороченное, горячее или холодное. Чтобы проверить, является ли элемент заряжаемым, некоторые зарядные устройства, особенно свинцово-кислотные, применяют легкий зарядный ток (примерно одну пятую от быстрой скорости) и дают элементу фиксированное количество времени для достижения заданного напряжения. Этот метод позволяет избежать проблемы ложных браковок для аккумуляторов PbSO4 с глубоким циклом цикла, и с одобрения производителя аккумуляторов его можно использовать также и для других химикатов.

Проверка температуры окружающей среды и температуры элементов также является частью этапа аттестации. Когда зарядное устройство обнаруживает высокую или низкую температуру, оно обычно ожидает в течение заданного интервала времени, пока температура не вернется к номинальному значению. Если этого не происходит в отведенное время, зарядное устройство снижает ток зарядки. Это, в свою очередь, снижает температуру батареи, что увеличивает эффективность. Наконец, клетки проверяются на наличие открытых и коротких замыканий. Открытые ячейки легко обнаруживаются, но индикация закороченных ячеек требует подтверждения, чтобы избежать ложной индикации отказа.Если все эти проверки удовлетворительны, аккумулятор можно заряжать, и состояние повышается, как показано на рисунке 1.

Фаза предварительной подготовки (необязательно)

Некоторые зарядные устройства (в первую очередь для никель-кадмиевых аккумуляторов) включают дополнительную фазу предварительной подготовки, на которой аккумулятор полностью разряжается перед подзарядкой. Полная разрядка снижает уровень напряжения каждой батареи до 1 В на элемент и устраняет дендритные образования в электролите, которые вызывают то, что часто ошибочно называют эффектом памяти.Этот так называемый эффект памяти относится к наличию дендритных образований, которые могут сократить срок службы элемента, но полный цикл заряда и разряда иногда устраняет проблему.

Предварительная подготовка может выполняться перед каждой зарядкой или может следовать за индикацией (тестом под нагрузкой или другой операцией), что остается более половины заряда элемента. Предварительная подготовка может длиться от одного до десяти часов. Обычно не рекомендуется разряжать аккумулятор менее чем за час. Быстрое предварительное кондиционирование поднимает практическую проблему: что делать с теплом, рассеиваемым нагрузочным резистором.Также обычно не рекомендуется предварительное кондиционирование более десяти часов, если оно не может быть инициировано вручную при обнаружении снижения мощности. Путаница и непонимание окружают никель-кадмиевый «эффект памяти», поэтому разработчику не следует помещать кнопку на зарядном устройстве, чтобы нейтрализовать его.

Фаза и завершение быстрой зарядки

Используемые методы быстрой зарядки и завершения зависят от химического состава ячейки и других конструктивных факторов. Следующее обсуждение посвящено методам быстрой зарядки, широко используемым в современных аккумуляторных батареях.За конкретными инструкциями и рекомендациями обращайтесь в отдел приложений производителя батарей.

Элементы NiCd и NiMH

Процедуры быстрой зарядки NiCd и NiMH аккумуляторов очень похожи; они различаются в первую очередь используемым методом прерывания. В каждом случае зарядное устройство подает постоянный ток, отслеживая напряжение аккумулятора и другие переменные, чтобы определить, когда следует прекратить заряд. Возможны скорости быстрой зарядки, превышающие 2C, но наиболее распространенная скорость составляет около C / 2. Поскольку эффективность зарядки несколько меньше 100%, для полной зарядки со скоростью C / 2 требуется чуть более двух часов.

При подаче постоянного тока напряжение элемента медленно растет и в конечном итоге достигает пика (точки с нулевым наклоном). Зарядка NiMH должна быть прекращена на этом пике (точка 0ΔV). С другой стороны, зарядка NiCd должна завершаться в точке, превышающей пик: когда напряжение батареи сначала показывает небольшое снижение (-ΔV) (, рис. 2, ). Повреждение элемента может произойти, если быстрая зарядка продолжится после точки подключения любой из батарей.

Рис. 2. Зарядные характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов при уровне заряда C / 2.

При скорости, превышающей C / 2 (в результате чего время зарядки составляет не более двух часов), зарядное устройство также контролирует температуру и напряжение элемента. Поскольку температура элемента быстро повышается, когда элемент достигает полного заряда, датчик температуры позволяет использовать другой метод завершения. Окончание на этом положительном температурном спаде называется окончанием ΔT. Другие факторы, которые могут вызвать прерывание, включают время зарядки и максимальное напряжение элемента. В основе хорошо продуманных зарядных устройств лежит сочетание этих факторов.

Примечание : Поскольку определенные эффекты, которые появляются, когда ячейка впервые начинает зарядку, могут имитировать условия завершения, зарядные устройства обычно вводят задержку от одной до пяти минут перед активацией режимов завершения с определением наклона. Кроме того, условия прекращения заряда трудно обнаружить для скоростей ниже C / 8, потому что интересующие наклоны напряжения и температуры (ΔV / Δt и ΔT / Δt) малы и сравнимы с другими эффектами системы. В целях безопасности во время быстрой зарядки аппаратное и программное обеспечение в этих системах всегда должно ошибаться на стороне завершения — начала .

Литий-ионные элементы

Зарядка литий-ионных аккумуляторов отличается от никелево-химических схем зарядки. Для обеспечения максимального хранения энергии безопасным способом может последовать дозаправка. Зарядные устройства Li + регулируют свое зарядное напряжение с точностью лучше, чем 0,75%, а их максимальная скорость зарядки устанавливается с ограничением тока, как и у настольного источника питания (, рис. 3, ). Когда начинается быстрая зарядка, напряжение элемента низкое, а зарядный ток принимает предельное значение по току.

Рис. 3. Зависимость напряжения Li + аккумулятора от зарядного тока.

Напряжение аккумулятора медленно растет во время зарядки. В конце концов, ток уменьшается, и напряжение повышается до уровня плавающего напряжения 4,2 В на элемент (, рис. 4, ).

Рисунок 4. Профиль зарядки Li + аккумулятора.

Зарядное устройство может прекратить зарядку, когда аккумулятор достигает своего постоянного напряжения, но при таком подходе не учитывается операция доливки. Один из вариантов — запустить таймер при достижении напряжения холостого хода, а затем прекратить зарядку после фиксированной задержки.Другой метод — контролировать ток зарядки и отключать его на низком уровне (обычно 5% от предельного значения; некоторые производители рекомендуют более высокий минимум 100 мА). Этой технике часто следует цикл доливки.

За последние несколько лет произошли улучшения в Li + аккумуляторах, зарядных устройствах и в нашем понимании химического состава аккумуляторов. Самые ранние аккумуляторы Li + для потребительских приложений имели недостатки, влияющие на безопасность, но эти проблемы не могут возникнуть в современных хорошо спроектированных системах.Рекомендации производителей не являются ни статичными, ни полностью последовательными, и аккумуляторы Li + продолжают развиваться.

Свинцово-кислотные клетки

Батареи PbSO4 обычно заряжаются либо методом ограничения тока, либо более распространенным и, как правило, более простым методом ограничения напряжения. Метод зарядки с ограничением по напряжению аналогичен тому, который используется для аккумуляторов Li +, но высокая точность не так важна. Для этого требуется источник напряжения с ограничением по току, установленный на уровне несколько выше, чем напряжение холостого хода ячейки (около 2.45 В).

После операции предварительной подготовки, которая гарантирует, что аккумулятор будет заряжаться, зарядное устройство начинает быструю зарядку и продолжает до тех пор, пока не достигнет минимального зарядного тока. (Эта процедура аналогична зарядке Li +). Затем быстрая зарядка прекращается, и зарядное устройство применяет заряд для обслуживания в размере V _FLOAT (обычно около 2,2 В). Ячейки PbSO4 позволяют поддерживать это постоянное напряжение в течение неопределенных периодов времени ( Рисунок 5 ).

Рисунок 5.Профиль зарядки аккумулятора PbSO4.

При более высоких температурах ток быстрой зарядки для батарей PbSO4 должен быть уменьшен в соответствии с типичным температурным коэффициентом 0,3% на градус Цельсия. Максимальная температура, рекомендуемая для быстрой зарядки, составляет около 50 ° C, но поддерживающая зарядка, как правило, может продолжаться выше этой температуры.

Дополнительная дозаправка (все химические соединения)

Зарядные устройства для всех химикатов часто включают дополнительную фазу дозаправки. Эта фаза происходит после завершения быстрой зарядки и включает умеренный зарядный ток, который увеличивает аккумулятор до уровня полной зарядки.(Эта операция аналогична заполнению бензобака автомобиля после автоматической остановки насоса.) Дозаправка прекращается при достижении предела в отношении напряжения элемента, температуры или времени. В некоторых случаях дополнительная зарядка может обеспечить срок службы на 5% или даже на 10% больше, чем при стандартной быстрой зарядке. Здесь рекомендуется проявлять особую осторожность: аккумулятор полностью заряжен или почти полностью заряжен и, следовательно, может быть поврежден из-за перезарядки.

Дополнительный капельный заряд (все химические вещества, кроме Li +)

Зарядные устройства для всех химикатов часто включают дополнительную фазу подзарядки.Эта фаза компенсирует саморазряд батареи. Батареи PbSO4 имеют самую высокую скорость саморазряда (несколько процентов в день), а батареи Li + — самую низкую. Уровень заряда Li + настолько низок, что непрерывная подзарядка не требуется и не рекомендуется. Однако никель-кадмиевые батареи обычно могут принимать постоянный заряд C / 16 на неопределенный срок. Для NiMH-элементов безопасный непрерывный ток обычно составляет около C / 50, но капельная зарядка для NiMH-элементов не всегда рекомендуется.

Импульсный постоянный ток — это вариант, в котором зарядное устройство выдает короткие импульсы величиной приблизительно C / 8 с низким рабочим циклом, который обеспечивает типичный средний постоянный ток, равный C / 512.Поскольку импульсная подзарядка применима к обоим химическим составам никеля и хорошо поддается микропроцессорному (микропроцессорному) управлению (микропроцессор) типа включения / выключения, она используется почти повсеместно.

Общая система зарядки

Прежде чем рассматривать конкретные реализации схем, разработчики должны ознакомиться с общими блоками и функциями (, рис. 6, ). Все устройства быстрой зарядки должны в той или иной форме включать в себя эти блочные функции. Основной источник питания обеспечивает исходное питание постоянного тока, обычно от настенного куба или кирпича.Регуляторы тока и напряжения регулируют ток и напряжение, подаваемые на аккумулятор. Для менее дорогих зарядных устройств стабилизатор обычно представляет собой силовой транзистор или другой линейный элемент, который рассеивает мощность в виде тепла. Это также может быть импульсный импульсный источник питания, который включает в себя стандартный диод свободного хода для средней эффективности или синхронный выпрямитель для максимальной эффективности.

Рис. 6. Структурная схема стандартной системы зарядки.

Блоки справа на рисунке 6 представляют различные функции измерения и управления.Аналоговый контур управления током ограничивает максимальный ток, подаваемый на батарею, а контур напряжения поддерживает постоянное напряжение на элементе. (Обратите внимание, что для элементов Li + требуется высокий уровень точности подаваемого зарядного напряжения.)

Вольт-амперная характеристика (ВА) зарядного устройства может быть полностью программируемой или только по току, с ограничением напряжения (или наоборот. наоборот). Температура элемента всегда измеряется, и прекращение заряда может быть основано либо на уровне, либо на наклоне этого измерения.Зарядные устройства также измеряют время зарядки, обычно как вычисление в интеллектуальном блоке.

Этот блок обеспечивает интеллект для системы и реализует ранее описанный конечный автомат. Он знает, как и когда прекратить быструю зарядку. В микросхемах автономных зарядных устройств в микросхеме встроен интеллект. В противном случае он находится в микроконтроллере хоста, а другие аппаратные блоки находятся в ИС зарядного устройства. Как упоминалось ранее, эта последняя архитектура является предпочтительной сегодня.

Обзор предложений зарядных устройств Maxim

Maxim производит широкий выбор автономных микросхем и микросхем зарядного устройства в виде контроллера.Разнообразие позволяет разработчику системы идти на компромисс в производительности, функциях и стоимости. В таблице 1 перечислены эти микросхемы с указанием поддерживаемого химического состава батарей в порядке их введения, причем самые последние модели находятся вверху.

Таблица 1. Обзор микросхем аккумуляторного зарядного устройства Maxim

Контроль

Часть	Метод контроля	Стандартный режим регулирования **	Характеристики	Химия	Тариф	Метод прекращения оплаты
MAX1647	мкКл, SMBus	Синхронное переключение	Система интеллектуальных аккумуляторов, соответствует уровню 2, интеллектуальное зарядное устройство с шиной SMBus, Li +, независимое управление I-V	Все	Запрограммировано	Запрограммировано
MAX1648	Пользователь	Синхронное переключение	Версия MAX1647 с аналоговым управлением, высокоточная коммутация, источник напряжения / напряжения: Li +	Все	Запрограммировано	Запрограммировано
MAX745	ЦАП или автономный	Синхронное переключение	Усовершенствованное, недорогое, переключаемое зарядное устройство Li +, автономное, только Li +	Ли +	Постоянное напряжение, Li +	Li + поплавок
MAX846A	ЦАП или автономный	линейный	Недорогое универсальное зарядное устройство, точный эталон для Li +, поддержка внешнего процессора, сброс и регулятор	Все	Постоянное напряжение, Li +, запрограммированное	Li + поплавок или запрограммированный
MAX1540	ЦАП или автономный	Синхронное переключение	Импульсный источник тока с аналоговым управлением, Li + или универсальный	Li +, NiCd, NiMH	Быстро, струйка, пульс, доливка	Программируемый или автономный Li +
MAX712	Автономный	линейный	Полноценный недорогой никель-металлгидридный аккумулятор с режимами оконечной нагрузки, максимальным временем работы, выходами светодиодов.Нет Li +.	NiMH	Быстрый, струйный	0ΔV, макс. Напряжение, макс. Температура, макс. Время
MAX713	Автономный	линейный	Готовый, недорогой никель-кадмиевый корпус с режимами оконечной нагрузки, максимальным временем работы, выходами светодиодов. Нет Li +.	NiCd	Быстрый, струйный	0ΔV, макс. Напряжение, макс. Температура, макс. Время

* Использование ЦАП и микроконтроллера также возможно с типами входа ЦАП.
** Все линейные типы могут использоваться в гистерезисном режиме переключения для повышения эффективности.

Выбор между линейным и импульсным регулированием является важным дизайнерским решением. Линейный режим менее затратный, но он рассеивает мощность и нагревается. Нагрев может не быть проблемой для больших настольных зарядных устройств, но может быть неприемлемым для небольших систем, таких как ноутбук. Стабилизаторы с синхронным переключением обеспечивают наивысший КПД (в диапазоне от середины 90%), что делает их подходящими для самых маленьких систем, включая сотовые телефоны. Некоторые из перечисленных несинхронных переключаемых схем также обладают разумной эффективностью.Кроме того, большинство линейных частей можно использовать в умеренно эффективном гистерезисном режиме переключения. (Подробности см. В соответствующем техническом паспорте.)

Уровень автономности зарядного устройства представляет собой другое дизайнерское решение. Например, автономные зарядные устройства полностью автономны. MAX712 / MAX713 также имеют выходы управления светодиодами для конечного оборудования пользователя.

Другие устройства могут быть автономными или могут работать с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) и микропроцессором. К ним относятся MAX1640 / MAX1641, MAX846A и MAX745.MAX1640, источник тока с ограничением по напряжению, предназначенный в первую очередь для зарядки никель-химических аккумуляторов, включает в себя таймер заряда и схему непрерывного импульса. Он имеет автономные функции и работает с высокоэффективным синхронным импульсным стабилизатором или (для более дешевых приложений) со стандартным переключателем.

MAX846A и MAX745 оба способны автономной работы при зарядке Li + батареи, и они включают в себя ссылку с высокой точностью и независимого напряжения и тока управления, необходимые для универсальных контроллеров.MAX846A — это линейный тип, а MAX745 — тип с синхронным переключением. Хотя любой из них может работать отдельно, они обычно работают с микроконтроллером, обеспечивающим ограниченный контроль над процессом зарядки. Светодиодное освещение и завершение быстрой зарядки обычно инициируются программным обеспечением. MAX846A включает в себя линейный регулятор и выход сброса CPU для микроконтроллера.

Наименее автономными и наиболее гибкими устройствами являются MAX1647 и MAX1648. Они похожи, за исключением того, что MAX1647 имеет встроенные ЦАП и последовательный порт SMBus, а MAX1648 имеет аналоговые входы для управления напряжением и током.MAX1647 — это законченный, последовательно управляемый источник питания постоянного тока с независимыми регистрами напряжения и тока. Имея возможность обмена данными по SMBus с интеллектуальной батареей, он обеспечивает соответствие Уровня 2 спецификации интеллектуальных батарей Intel / Duracell.

µC Советы по проектированию

Эти микросхемы зарядного устройства обычно работают с недорогим 8-битным контроллером, таким как 8051, PIC, 68HC11 или 68HC05. Прошивка может быть написана на языке ассемблера или на языке C, любой из которых имеет готовую доступность, низкую стоимость и бесплатные инструменты.Сторонние производители и производители этих устройств собрали впечатляющий набор компиляторов, ассемблеров, эмуляторов и библиотек кода. Большая часть этого исходного кода доступна во всемирной паутине, особенно процедуры набора инструментов для языка ассемблера. В разделе «Советы по структуре программы зарядного устройства» представлена ​​дополнительная информация об этих ресурсах.

Подходят все стандартные 8-битные микроконтроллеры, но выбор конкретного микроконтроллера выходит за рамки данной статьи. В этих микроконтроллерах доступны периферийные устройства, такие как аналого-цифровые преобразователи (АЦП), ЦАП и последовательный интерфейс SMBus, а также полезны более простые версии микроконтроллеров, для которых требуются внешние АЦП или ЦАП.Часто более простые версии микроконтроллеров, для которых требуются внешние АЦП или ЦАП, более гибкие и, в конечном итоге, более полезные.

Требования к ПЗУ и ОЗУ для зарядных устройств скромные. В общем, вы можете реализовать однохимическое зарядное устройство, занимающее менее 0,5 Кбайт кода и 32 байта ОЗУ (простые требования даже для PIC низкого уровня). Проявив некоторую изобретательность, вы можете реализовать мультихимическое зарядное устройство примерно на 50% больше кода.

Самый простой способ разработки кода микроконтроллера — это начать со скелета или фрагмента аналогичного кода и модифицировать его в соответствии с вашими потребностями.При таком подходе прототип работает быстро, преодолевая множество проблем с синтаксисом пустой страницы, компилятора / ассемблера. К сожалению, в Интернете и в стандартных примечаниях к применению существует лишь ограниченное количество прошивок для зарядных устройств. Однако два примера дизайна в разделе «Примеры оборудования и программного обеспечения» служат отправной точкой. См. Раздел «Ресурсы и ссылки» для получения дополнительной информации о некоторых из более сложных процедур набора инструментов, таких как связь SMBus и математические процедуры, а также примеры программ, которые иллюстрируют подходы к этим схемам.

Советы по структуре программы зарядного устройства

Написать программное обеспечение для зарядного устройства просто и лучше всего с помощью конечного автомата. Определите переменную состояния или серию флагов, которые представляют текущее состояние. В этом случае код имеет тенденцию быть большим оператором case, который действует в соответствии с этой переменной состояния. Модули кода изменяют переменную состояния в соответствии с текущими условиями. Запрещенные и не декодируемые состояния представляют собой единственные потенциальные проблемы. Все операторы case должны иметь регистр по умолчанию, который улавливает эти запрещенные или «невозможные» состояния и исправляет их.Всегда включайте механизм, который обнаруживает эти условия, а затем предпринимает разумные действия, например, останавливает зарядное устройство.

Сохраняйте простой код: избегайте множественных прерываний и сложных структур многозадачности или очередей, где это возможно. Использование прерывания по одному таймеру — очень эффективный способ сохранить время. Если у ЦП есть таймер с прерыванием, используйте его для поддержки флагов системного таймера. Этот мощный метод является исключением из правила отсутствия прерываний. Если прерывание от таймера недоступно (как в PIC16C5x), используйте системный таймер (RTC) и опросите его.Разработайте код так, чтобы таймер не мог переполняться между опросами.

Избегайте аппаратных прерываний. Вместо этого опрашивайте аппаратные входы с регулярными интервалами, установленными тиком таймера. Выполнение кода происходит в реальном времени, но не обязательно немедленно реагировать на стимулы. 100 мсек, необходимых для определения того, установлена ​​ли батарея, являются приемлемыми, учитывая, что зарядка батареи занимает час. Типичная производительность автономных зарядных устройств обычно составляет один расчет в минуту для завершения.

Простая и работоспособная структура этих программ — это пошаговый цикл. Основная программа — это цикл, который смотрит на флаги таймера, установленные подпрограммой обслуживания прерывания таймера или самим циклом, и вызывает подпрограммы, которые выполняют несколько требуемых задач. Некоторые процедуры выполняются на каждом проходе, а другие — на каждом «n-м» цикле или тике. Например, базовое время тика может составлять 100 мс. Подпрограмма мигания с периодом в полсекунды будет вызываться для дополнения светодиода каждые пять тиков, а датчик ограничения температуры будет проверяться при каждом прохождении через контур.В результате получается очень прочная конструкция.

Для контроллеров, у которых отсутствует прерывание по таймеру, цикл изменения скорости может быть реализован самими подпрограммами, используя собственное время выполнения для поддержания системного времени. Этот метод реализован в следующем разделе на примере кода для 8-контактного контроллера PIC. Простая блок-схема этой структуры (, фиг. 7, ) описана более подробно в ссылке 7.

Рисунок 7. Блок-схема основного цикла стимуляции.

Напоминание об отказоустойчивости оборудования

Прежде чем исследовать некоторые примеры, последняя рекомендация — рассмотреть возможность использования супервизора µP со сторожевым таймером и аппаратной отказоустойчивой системой.Функция сброса супервизора обеспечивает чистый сброс системы при включении питания, а сторожевой таймер может обнаружить застрявший ЦП или ошибочную прошивку, застрявшую в цикле. Maxim также производит некоторые простые устройства для измерения / контроля температуры. Температурные реле MAX6501 представляют собой особенно хорошую резервную систему. Это устройства SOT23, которые изменяют свой выходной уровень при превышении фиксированного температурного порога. Контроллеры

особенно важны в зарядных устройствах, потому что постоянная подача и отключение питания от зарядного устройства может сбить с толку ЦП.Если, например, процессор останавливается и не может завершить быструю зарядку, результаты могут быть катастрофическими. Система также должна включать датчик температуры или другое аппаратное устройство, которое может завершить быструю зарядку без вмешательства программного обеспечения. Некоторые супервизоры Maxim SOT23-reset включают сторожевой таймер (см. MAX823).

Примеры аппаратного и программного обеспечения

1. Зарядное устройство MAX846A Li + с таймером заряда и выходами для индикации состояния, управляемое 8-контактным PIC

В этом примере небольшой внешний микропроцессор дополняет MAX846A, образуя полную систему настольного зарядного устройства, которая включает пользовательский интерфейс функции, такие как светодиоды в Рисунок 8 (для индикации процесса зарядки и состояния).MAX846A разработан для этого типа работы. Его вспомогательный линейный стабилизатор и схема сброса микропроцессора (для поддержки внешнего микроконтроллера) снижает стоимость типичного настольного зарядного устройства.


Рисунок 8. Настольное зарядное устройство Li + со светодиодным индикатором состояния.

2. Зарядное устройство 2A Li + на базе MAX1647 с 8051 µC

Полнофункциональное зарядное устройство MAX1647 и 8051 µC образуют полнофункциональное зарядное устройство Li + ( Рис. 9 ). Показанный контроллер Atmel 80C2051 (нерасширяемый 8051 в небольшом корпусе) является типичным из контроллеров, обычно доступных в системах, требующих высокопроизводительного зарядного устройства.Исходный код приложения включает коммуникации SMBus, общую структуру конечного автомата и другие полезные процедуры. Найдите LI1647.doc и PIC846.doc в разделе «Другое программное обеспечение». Состояние зарядного устройства можно считать с UART или с помощью дополнительного программного обеспечения, находящегося в микропроцессоре.


Рис. 9. Полнофункциональное зарядное устройство Li +.

3. Примеры программного обеспечения для зарядных устройств MAX1647 и MAX846A

Программное обеспечение для примеров MAX1647 и MAX846A (рис. 9) доступно на веб-сайте Maxim.Программное обеспечение MAX846A для 8-контактного контроллера PIC12C508 написано на языке ассемблера Microchip PIC. В нем реализован светодиодный пользовательский интерфейс и таймер, который прекращает быструю зарядку через пять минут после достижения предельного напряжения Li +. Этот простой пример не включает в себя конечный автомат или сложности полного зарядного устройства, потому что большая часть этих возможностей доступна в почти автономном MAX846A.

В примере действительно используется структура цикла шага без прерываний, как описано ранее.

Пример MAX1647 написан на ассемблерном коде 8051 для Atmel ATM80C2051, 20-контактной версии 8051. Этот код включает в себя общую структуру конечного автомата и процедуры драйвера SMBus для связи с внутренними регистрами MAX1647. Он также включает структуру цикла шага, но использует прерывание таймера 80C2051, чтобы создать основу таймера для всего времени. Для получения дополнительной информации см. Документы с исходным кодом на веб-сайте Максима.

Ресурсы и ссылки

Ниже приводится краткая выборка примечаний по применению и других ресурсов, доступных в Интернете и от поставщиков.Большинство поставщиков публикуют свои заметки по применению в Интернете для облегчения доступа. Простой доступ в Интернет и ввод номера детали микроконтроллера в поисковую систему AltaVista обычно дает более 50 документов.

8051-Замечания по применению производных инструментов

Philips Semiconductors: веб-сайт и компакт-диск

AN422: Использование микроконтроллера 8XC751 в качестве ведущего устройства шины I²C
AN428: Использование АЦП и ШИМ 83C752 / 87C752
AN439: 87C751 Быстрое зарядное устройство NiCd
EIE / AN92001: Приложения с низким уровнем радиочастотного излучения с микроконтроллером P83CE654

Intel Corp.: Веб-сайт и CD-ROM
Atmel Corp .: веб-сайт и компакт-диск

Цифровой термометр с микроконтроллером AT89C2051
, сопряженный с последовательным EEPROM 24CXXX и микроконтроллером AT89CX051

68HC05 Примечания по применению

AN1263: Разработка для электромагнитной совместимости с однокристальными микроконтроллерами
AN1262: Простые ядра реального времени для микроконтроллеров HC05
AN1256: Сопряжение микроконтроллера HC05 с многоканальным цифро-аналоговым преобразователем
AN1241: Сопряжение микроконтроллера HC05 с последовательным EEPROM27:
Последовательные EEPROM с микроконтроллерами HC05
AN477: простое аналого-цифровое преобразование для микроконтроллеров без встроенных АЦП

Информация о приложении PIC

Микрочип: веб-сайт и компакт-диск

AN541: Использование PIC16C5X в качестве интеллектуального периферийного устройства I2C
AN546: Использование аналого-цифрового преобразователя в PIC 16C73
AN554: Программная реализация I2C Bus Master
AN577: PIC16C54A EMI Results
AN552: Реализация пробуждения при нажатии клавиши 54
AN585: операционная система реального времени для PIC16 / 17
AN606: конструкция с низким энергопотреблением с использованием PIC16 / 17
AN520: сравнение 8-разрядных микроконтроллеров младшего класса

Параллакс: сторонний веб-сайт и инструменты Список литературы

1. Как реализовать контроллер SMBus с помощью 80C51SL KBC, Intel Corp.

   No related posts.