С появлением аккумуляторных батарей, многие процессы в жизни стали легче. Особенно когда это касается пальчиковых аккумуляторов. Цифровые фотоаппараты, видеокамеры, и другие новомодные гаджеты способны работать до 25 часов без подзарядки. И все это достигается за счет электрического тока, накопленного в аккумуляторе. Не менее важным их преимуществом является продолжительный срок эксплуатации , который возможен благодаря наличию зарядного устройства. Какими они бывают, как правильно выбрать, и возможно ли собрать своими руками, узнаем далее.

Пальчиковые аккумуляторы не могут работать вечно, требуя периодической подзарядки от стационарного электропитания. Зарядное устройство служит своеобразным проводником между аккумулятором и током, который последний способен накапливать для дальнейшего использования в гаджетах. Поскольку рынок моделей приборов, работающих на таких батареях крайне разнообразен, соответственно отличаются и сами аккумуляторы (по мощности и составу). В связи с этим зарядные устройства имеют свои конструктивные особенности, позволяющие обслуживать конкретные модели аккумуляторов.

Конструктивные особенности устройств

Необходимыми конструктивными элементами для всех типов зарядных устройств являются:

1. Преобразователь напряжения – способен преобразовывать электрический ток в переменное напряжение, используемое по требованию.
2. Стабилизатор – регулирует уровень напряжения, не допуская сбоя в процессе зарядки или сгорания прибора из-за скачков напряжения сети.
3. Датчик контроля – сигнализирует о начале и завершении процесса зарядки аккумулятора.
4. Выпрямитель – отвечает за бесперебойное поступление заряда в аккумулятор, путем выравнивания силы тока до необходимой отметки.

Сами по себе приборы подзарядки имеют достаточно компактные габариты. Их принципиальное отличие заключается в виде заряжаемых аккумуляторов, которые бывают:

1. АА – этот тип аккумуляторов имеет длину 50,4 мм, а диаметр 14,5 мм. Напряжение номинальное 1,2 Вт, однако, может отличаться в зависимости от марки. Используются в цифровых видеокамерах и фотоаппаратах. В быту такие аккумуляторы называют пальчиковыми.
2. ААА – имеют меньший заряд, поэтому требуют более частой подзарядки. В простонародье получили название «мизинчиковые» или «мини-пальчиковые».
3. 9В – совмещенный аккумулятор, состоящий из двух батареек.

Зарядное устройство может быть как узкоспециализированным, предназначенным исключительно для определенного типа аккумуляторов, так и быть универсальным. Интеллектуальное свойство универсальности достигается путем комплектации специальной платой-переходником, производящим заряд всех типов аккумуляторов.

Принцип работы устройства и дополнительные функции

Зарядка осуществляется путем подачи тока из электросети. Преобразователь оценивает полученное количество тока, после чего передает его на выпрямитель, который предотвращает скачкообразные изменения напряжения. Датчик контроля показывает, когда аккумулятор полностью зарядится. Чаще всего это светодиодный элемент, меняющий свой цвет, в зависимости от уровня заряда.

Помимо заряда, зарядные устройства могут выполнять еще функции, о которых множество пользователей даже не догадываются.

В огромном количестве портативных устройств вы можете встретить аккумуляторы типа ААА. В продаже вы найдете никель-металлогидридные, никель-кадмиевые. Но все чаще производители аккумуляторов берут за основу технологии, которые используют никель. Это позволило увеличить удельную емкость, исключив при этом саморазряд. Огромным преимуществом является тот факт, что их можно изготовить в любой форме, даже толщиной в несколько миллиметров. Это позволяет использовать их в электронных устройствах, которые ограничены размерами: сотовые телефоны, нетбуки, часы и т.д. Наиболее часто применимым типом являются аккумуляторы ААА.

Огромным минусом является то, что они не относятся к взаимозаменяемым. То есть если в вашем устройстве такой аккумулятор вышел из строя, то остается один вариант - покупать аналогичный, причем применяемый именно для такого же устройства, как ваше. Да, с одной стороны, они удобны, можно изготовить уникальную батарею, любой формы, но в случае ее поломки, придется долго поискать замену. Невозможно заменить аккумулятор, произведенный одной фирмой, аналогом производства конкурента. Поэтому придется искать оригинал, а цена на них достаточно высокая.

Стандартные аккумуляторы ААА - отличное решение, их используют в подавляющем большинстве электронной техники. Они дешевле в производстве, легко заменяемы, даже на обычные батарейки, которые схожи по размерам. Однако по сравнению с подобными аккумуляторами, они имеют меньшую емкость, что сказывается на времени работы устройства. Для их зарядки применяют специальные питаемые от обычной электрической сети. На аккумуляторы ААА, цена достаточно низкая, это и способствовало их быстрому распространению.

Происходит путем различных химических преобразований. Часть поступающей энергии для заряда тратится на преобразование химических элементов, а другая рассеивается в виде тепла. Это так называемый КПД заряда аккумулятора и он никогда не будет равен 100 %. Из-за того, что достаточно много энергии переходит в тепло, батареи не заряжают большими токами, иначе будет перегрев и батарея может попросту взорваться. Изготавливая аккумуляторы ААА, производители пытаются снизить количество выделяемой это позволит использовать более высокие токи для зарядки и существенно сократить общее время восстановления батареи. Как вы поняли, скорость зарядки зависит от общей величины тока.

ААА аккумуляторы требуют к себе бережного обращения. Их нельзя подвергать низким температурам, которые губительно сказываются на емкости батареи. Высокие температуры способны вывести аккумулятор из строя, поэтому нужно тщательно следить за температурным режимом, в котором используются аккумуляторы. Также для них вредно долгое нахождение в разряженном состоянии, поэтому, если вы решили убрать NIMH-элементы на хранение, то их следует зарядить. Следуя этим простым советам, аккумуляторы ААА прослужат вам долгий срок.

На ныне покойном Geektimes есть (или был) блог Gearbest и он был (или есть) уныл. Их маркетологи зачем-то раз за разом втюхивают одни и те же телефоны и планшеты, тогда как на сайте (впрочем, как и на Ali) есть куча других отличных товаров для гиков. Поэтому, можно я поделюсь своими маленькими китайскими открытиями?

У меня есть дети. Дети = выброшенные батарейки. Т.е. там есть еще промежуточные звенья типа больших роботов, мечей, орущих робокошек, которые катаются по дому и мерцают как мечта эпилептика и так далее. Но все приводит к одному - выброшенным батарейкам.

Благодаря Алексею Надежину мы уже знаем , что лучшими по соотношению цена/емкость являются либо батарейки Ikea и Ашан, либо GP Super. Тем, собственно и жили.
UPD : в комментариях указали, что Алексей провел новое исследование. С учетом обновления цен до текущих, получается , что лучше выглядят батарейки Pairdeer и Lexman из Леруа Мерлен. Ну и опять же Ашан.
Однако, вывалив в специальный контейнер очередную порцию дохлых батареек и испытав на себе полуночный плач ярославны о том, что любимая кукла не работает, пришел к простому выводу - пора переходить на аккумуляторы. Причем, если будут аккумуляторы, неплохо бы их как-то еще и заряжать. Полез гуглить простые зарядки и тут мне открылся “о дивный новый мир”.

Часть первая, аккумуляторы

Одними из лучших аккумуляторов в мире считаются японские Eneloop. Они имеют большую емкость, высокие токи заряда/разряда и, что самое главное - низкий саморазряд. Т.е. за три года хранения они теряют около 15-25% заряда. Интересно, что появлению таких аккумуляторов в массовом сегменте мы обязаны в какой-то степени Фукусиме. LSD аккумуляторы (аббревиатура, обозначающая низкий саморазряд) стали добавлять в “аварийные комплекты” и способность долго сохранять энергию стала одним из важнейших факторов. Поэтому, как правило, eneloop продаются уже заряженными, причем производитель особо напирает на то, что заряжены они “очень зеленой энергией”.

Так вот, Eneloop хороши во всем, за исключение цены. Наиболее доступный вариант к покупке - фирменный магазин на Ali, где за 4 аккумулятора формата АА придется заплатить 1000 рублей . А за версию Eneloop Pro (отличающихся большей емкостью, но в 4 раза меньшим циклом заряда: 500 против 2100 раз) - 1700 рублей. Можно найти дешевле, но это все равно чертовски дорого.

Однако, если зайти в ту же Икею, на прилавках обнаружатся подозрительные похожие аккумуляторы Ladda обладающие характеристиками один-в-один с Eneloop Pro. При этом цена у них будет всего 500 рублей за комплект их 4-х АА и 400 рублей за комплект из 4 ААА. И создается такое ощущение, что делаются они на том же заводе, что и Eneloop.

Поэтому, если вы только закупаетесь аккумуляторами - искать что-то еще попросту не имеет смысла. На мой скромный взгляд, это лучшее предложение по цена/емкость из всех, что есть на рынке. Конечно, смущает низкое количество циклов заряда, однако, если вы используете их как и я - в детских игрушках, то вы их быстрее потеряете, чем они деградируют.

Еще момент, покупать аккумуляторы лучше одной марки. Потому как разные аккумуляторы могут отличаться как по емкости, так и по характеристике снижения напряжения. Кто-то лучше работает в одном диапазоне напряжений, кто-то в другом. В результате это может плохо отразится на всех аккумуляторах в связке и привести к их более ранней деградации. Поэтому простое правило - покупайте комплектами и ставьте в приборы одинаковые аккумуляторы.

Скажу сразу, что я ненастоящий сварщик и даже немного блондинка в токах и электрике. Но, я начитался и теперь, как и большинство людей в интернете, могу с умным видом размышлять о вещах, в которых мало смыслю. Поэтому, согласно мне, зарядки делятся на обычные, хорошие и замороченные.

Обычные (читай, плохие)

Почему это плохо: во-первых, при зарядке парами зарядник ориентируется по самому слабому/деградировавшему аккумулятору и в результате у вас будет не один деградировавший аккумулятор, а пара. без контроля состояния вы не будете знать - кто из них полутруп и выбросите оба.

Во-вторых, аккумуляторы формата АА и ААА - как правило, NiMh. Это значит, что данные аккумуляторы обладают эффектом памяти. Регулярно заряжая недоразряженный аккумулятор в обычной зарядке вы гробите как его самого, так и его пару. Таким образом, обычные зарядки - зло.

Хорошие зарядки

Для чего нужны такие пляски. Полностью заряженные аккумуляторы имеют напряжение 1,5 В…

Вот тут, кстати, моя персональная непонятка, потому как всегда и везде говорится, что батарейки имеют вольтаж 1,5; а аккумуляторы - 1,2. Как я понимаю, 1,2 - это среднее рабочее напряжение, и в батарейках оно, это среднее, выше. Буду признателен за ликбез в комментариях.

Еще один момент связанный с детьми - выковыривая аккумуляторы из очередной заброшенной игрушки я чаще всего понятия не имею, насколько они разряжены. Поэтому в моем случае самый оптимальный вариант - разрядить “в ноль” и потом уже зарядить. Хорошие зарядки умеют это делать автоматически.

Ну и последнее - если аккумулятор разрядился ниже 0,9 В (например, в невыключенном фонарике), обычная зарядка его может вообще не увидеть. А вот хорошая зарядка, и уж тем более замороченная, сумеет его потихоньку дозарядять до 0,9 В, а потом уже заряжать как обычный.

И тут мы переходим к конкретным моделям.

Если вам нужно заряжать только никель (т.е. только аккумуляторы формата АА и ААА, технология NiMH и NiCd), то оптимальной считается Opus BT-C700 (ссылки не привожу, однако зарядка легко ищется как на Али так и на Gearbest’е). Зарядка, насколько я понял, в свое время была успешно слизана с Lacrosse, однако стоит в три раза дешевле.

Что умеет:

• Вести заряд токами 200,300,400, 500,700,1000 mA;
• Разряжать до напряжения 0,9В;
• Восстанавливать (тренировать) путем трехкратного цикла заряда/разряда.

• зарядка не умеет заряжать Li-ion (а таких аккумуляторов все больше);
• в большинстве режимов на выходе я получаю либо разряженный аккумулятор, что требует запуска зарядки еще раз, либо - как в режиме теста емкости - лишний цикл заряда в начале. Понятно, что так правильнее - потому что это все-таки тест. Но эти лишние циклы или лишние нажатия - они напрягают.
• При полной аккумуляторе зарядка все еще продолжается малыми токами, чтобы избежать саморазряда. Насколько я понимаю, это плохо для аккумуляторов LSD.

Что умеет:

• Обслуживать 4 аккумулятора независимо друг от друга;
• Заряжать аккумуляторы Li-ion;
• Вести заряд токами 300, 500, 700, 1000 мА;
• Заряжать аккумулятор до полной емкости;
• Быстрый тест: режим разрядка-зарядка (самое то, для моих нужд);
• Большой тест: режим заряд-разряд-заряд»;
• Работать как повербанк с током в 1А.

• В нее впритык лезет формат 18650, особенно с платой защиты. Из-за не слишком удобного выреза аккумуляторы такого типа сложновато подцеплять и легко поцарапать их упаковку. В результате 5-10 циклов, и аккумулятор исшаркивается.
• Проблема с высоким минимальным током заряда, что, теоретически, не есть хорошо для аккумуляторов формата ААА.

1. Аккумулятор (особенно старый, NiCd) должен заряжаться токами в 0,1 от своей емкости. Т.е. при емкости ААА-аккумулятора 500 мА·ч, ток его заряда должен быть не больше 50 мА (здрасьте-приехали). А нормальные LADDA, с емкостью 900 мА·ч, то где-то около 100 мА.
2. Многи зарядки работают по методу “-dV”, согласно которому зарядка мониторит напряжение аккумулятора и считает его полностью заряженным, когда происходит резкое изменение напряжения (называется, “поймать дельту”). В инструкциях обычно пишут, что для этой ловли нужен ток не менее 0,3 от емкости.
3. Ну и самые отважные люди пишут, что такие аккумуляторы надо заряжать током, равным емкости аккумулятора. Т.е. тот же LADDA 2450 надо жарить током под 2,5А

Замороченные зарядки

Так вот, Помимо Li-ion 4.2В существует еще Li-ion 4,35В и такой экзотический вариант как LiFePO4 c напряжением 3,7. Все это хозяйство тоже надо как-то заряжать.

Для обычных аккумуляторов лидером по цена/качество считается Opus BT-3100 (v 2.2).

Способности практически такие же, как и у BT-C700

• Обслуживать 4 аккумулятора независимо друг от друга;
• Заряжать аккумуляторы Li-ion;
• Вести заряд токами 200, 300, 500, 700, 1000 (для слотов 1 и 4 дополнительно 1500 и 2000 мА). Если заряжаются все 4 аккумулятора, то максимальный ток для всех равен 1А;
• Заряжать аккумулятор до полной емкости;
• Разряжать до напряжения 0,9В;
• Тест емкости: цикл заряда/разряда/заряда с отображением “слитой” емкости во время разряда;
• Восстанавливать (тренировать) путем трехкратного цикла заряда/разряда;
• Измерять сопротивление аккумулятора;

Фото одного из магазинов

У Opus не так много недостатков

• Встроенный вентилятор маленький и регулярно шумит даже на никеле. Хотя там, при малом токе, температуры не сказать, чтобы большие. Говорят, что через год-два вентилятор забивается пылью и ревет как души проклятых. Слава Богу, проблема лечится заменой вентилятора (цена вопроса - порядка 200 рублей)

• Дешевый пластик, который в конкретно в моем экземпляр еще и неприятно пахнет при нагреве лития.
• Для переключения между Li-ion 4.2, 4,32 и LiFePO4, существует специальный рычажок под корпусом. Который надо туда-сюда переключать.

Немного помучавшись с опусом (а у меня в хозяйстве завелись несколько аккумуляторов с нестандартным напряжением, ради которых каждый раз лезть под корпус не хотелось) и продав его с дисконтом коллеге, было принято решение поискать что-то еще. Кстати, насколько я понял, режимом LiFePO4 с напряжением 3,7 народ успешно пользуются для перевода Li-Ion в режим долгого хранения (т.е. 2/3 заряда). Не совсем понятно, как зарядка при этом ловит дельту, но на граничном напряжении она, как правило, отрубается.

Как показали форумы, в 2017 году появился новый игрок, именуемый Miboxer. Первая 4-х слотовая модель Miboxer C4 вышла немного комом, т.к. имела проблемы с высокими токами поддержки заряда после окончания зарядки, что плохо для LSD. Затем вышла обновленная версия, стоимостью 1500 рублей, вылеченная от детских недостатков.

Что умеет:

• Обслуживать 4 аккумулятора независимо друг от друга;
• Заряжать аккумуляторы Li-ion и LiFePO4 (4,2 и 4,35 определят автоматически, LiFePO4 - надо перетыкать кнопками);
• Вести заряд токами в диапазоне 100..800 мА с шагом в 100;
• В многих случаях сама устанавливает нормальные настройки;
• Заряжать аккумулятор до полной емкости;
• Определять сопротивление аккумулятора во всех слотах;
• Тест: режим зарядка-разрядка-зарядка (только в четвертом слоте!);

Это были субъективные плюсы. При этом, черт возьми, у нее весьма запутанное меню, требующее присутствия рядом инструкции.

• Мудренное меню (вот честно, надо ткнуть, потом ткнуть долго, потом что-то переключить). Слава Богу, многие вещи она ставит автоматом и вмешиваться приходится нечасто.
• Функция разряда (точнее теста) есть только в одном слоте (опять приехали).

Но, не успокоившись на достигнутом, я нашел еще и старшую модель Miboxer C4-12 за 3500 рублей. Несмотря на похожее название, это вообще другая зарядка. Вот вообще. Она рассчитана преимущественно на Li-ion и цифра 12 в ее названии намекает, что она может заряжать сразу 4 аккумулятора токами до 3А (никель - до одного апмера). С ней даже блок питания идет как для ноутбука.

В отличие от простого Miboxer C4, зарядка лишилась функции разряда (мол, да кому нужен разряд, когда у нас 3А на слот!). Убрали поддержку Li-ion 4,32 и LiFePO4 (у нас же три ампера!!!) Убрали отдельную планку под ААА, и из двух управляющих кнопок оставили только одну (Три-и-и-и!). Как вы понимаете, логика управления стала еще более “удобной”. Зато на дисплее появился плюс один показатель - температура, что очень приятно. Забавно, что показатель тока и напряжения одновременно уже не уместился и теперь они сменяют друг-друга мигая.

Пара замечаний реалиста

Во-вторых, понятно, что подобные зарядки окупатся преимущественно при профессиональном использовании (особенно Miboxer C4-12). Т.е. фотографы, вейперы, владельцы радиоуправляемых моделей, туристы с фонариками (и все это один человек). Однако, наличие такой вот зарядки дарит приятное чувство контроля за процессом. Т.е. ты не просто зарядил, а сделал это по умному. И это, черт возьми, греет тоже.

Особенности зарядки Ni─MH аккумуляторов, требования к зарядному устройству и основные параметры

Никель─металлогидридные аккумуляторы постепенно распространяются на рынке, и совершенствуется технология их производства. Многие производители постепенно улучшают их характеристики. В частности, увеличивается количество циклов заряд-разряд и снижается саморазряд Ni─MH батареек. Этот тип батарей выпускался на замену Ni─Cd аккумуляторов и понемногу они вытесняют их с рынка. Но остаются некоторые направления использования, где никель─металлогидридные батареи не могут заменить кадмиевые. Особенно там, где требуются высокие разрядные токи. И тот и другой тип батареек для продления срока службы требуют грамотной зарядки. Мы уже рассказывали о зарядке никель─кадмиевых батарей, а теперь пришла очередь заряжать Ni─MH аккумуляторы.

В процессе заряда в аккумуляторе проходит ряд химических реакций, на которые идёт часть подаваемой энергии. Другая часть энергии преобразуется в тепло. КПД процесса зарядки ─ это та часть подаваемой энергии, которая остаётся в «запасе» у батареи. Значение КПД может отличаться в зависимости от условий заряда, но никогда не бывает равным 100 процентов. Стоит отметить, что КПД при зарядке Ni─Cd аккумуляторов выше, чем в случае с никель─металлогидридными. Процесс зарядки Ni─MH аккумуляторов происходит с большим выделением тепла, что накладывает свои ограничения и особенности. Подробнее о том, читайте в статье по указанной ссылке.

• Капельная (ток заряда 0,1С);
• Быстрая (0,3С);
• Ускоренная (0,5─1С).

По большому счёту типов зарядки всего два: капельная и ускоренная. Быстрая и ускоренная – это практически одно и то же. Отличаются они лишь методом остановки процесса заряда.

Вообще, любая зарядка Ni─MH аккумуляторов током больше 0,1С является быстрой и требует отслеживания каких-то критериев окончания процесса. Капельная зарядка этого не требует и может продолжаться неопределённое время.

Виды зарядки никель─металлогидридных аккумуляторов

Теперь, давайте, рассмотрим особенности разных видов зарядки подробнее.

Капельная зарядка Ni─MH аккумуляторов

Здесь стоит сказать, что этот тип зарядки не способствует увеличению срока службы Ni─MH аккумуляторов. Поскольку капельная зарядка не отключается даже после полного заряда, ток выбирается очень маленьким. Это сделано для того, чтобы при длительной зарядке не происходило перегрева батареек. В случае Ni─MH батарей значение тока может быть даже снижено до 0,05С. Для никель─кадмиевых подойдёт 0,1С.

При капельной зарядке отсутствует характерный максимум напряжения и ограничением этого типа зарядки может выступать только время. Чтобы оценить необходимое время, потребуется знать ёмкость и начальный заряд батареи. Чтобы рассчитать время зарядки более точно, нужно разрядить батарею. Это исключит влияние начального заряда. КПД при капельной зарядке Ni─MH аккумуляторов находится на уровне 70 процентов, что ниже остальных видов. Многие производители никель─металлогидридных батарей не рекомендуют использовать капельную зарядку. Хотя в последнее время появляется всё больше информации о том, что современные модели Ni─MH аккумуляторов не деградируют в процессе капельного заряда.

Быстрая зарядка никель─металлогидридных аккумуляторов

Производители Ni─MH аккумуляторов в своих рекомендациях приводят характеристики для заряда с величиной тока в интервале 0,75─1С. Ориентируйтесь на эти значения, когда будете выбирать, каким током заряжать Ni─MH аккумуляторы. Значения тока заряда выше этих значений не рекомендуются, поскольку это может привести к открытию аварийного клапана для сброса давления. Быструю зарядку никель─металлогидридных батарей рекомендуется проводить при температуре 0─40 градусов Цельсия и напряжении 0,8─,8 вольта.

КПД процесса быстрой зарядки значительно больше, чем капельной. Он составляет около 90 процентов. Однако к моменту окончания процесса КПД резко снижается, и энергия переходит в выделение тепла. Внутри батарейки резко растёт температура и давление. имеют аварийный клапан, который может открыться при увеличении давления. В этом случае свойств аккумулятора будут безвозвратно потеряны. Да и сама высокая температура оказывает пагубное влияние на структуру электродов батарейки. Поэтому нужны чёткие критерии, по которым процесс заряда будет останавливаться.

Требования к зарядному устройству (ЗУ) для Ni─MH батарей мы представим ниже. Пока отметим, что такие ЗУ ведут заряд по определённому алгоритму. Стадии этого алгоритма в общем виде следующие:

• определение наличия аккумуляторной батареи;
• квалификация батареи;
• пред-зарядка;
• переход на быструю зарядку;
• быстрая зарядка;
• дозарядка;
• поддерживающая зарядка.

На этом этапе подаётся ток 0,1С и выполняется проверка напряжения на полюсах. Для старта процесса заряда напряжение должно составлять не более 1,8 вольта. Иначе процесс не стартует.

Стоит отметить, что проверка наличия аккумулятора проводится и на других стадиях. Это необходимо на тот случай, если аккумулятор вынимается из зарядного устройства.

Если логика ЗУ определяет, что величина напряжения больше 1,8 вольта, то это воспринимается, как отсутствие аккумуляторной батареи или её повреждение.

Квалификация батареи

Здесь определяется примерная оценка заряженности аккумулятора. Если напряжение будет менее 0,8 вольта, то быстрый заряд аккумулятора запускать нельзя. В этом случае зарядное устройство включит режим пред-зарядки. При нормальной эксплуатации Ni─MH батарейки редко разряжают до напряжения ниже 1 вольт. Поэтому пред-зарядка включается только в случае глубоких разрядов и после длительного хранения батареек.

Пред-зарядка

Как уже говорилось выше, пред-зарядка включается при глубоком разряде Ni─MH аккумуляторов. Ток на этой стадии устанавливается на уровне 0,1─0,3С. По времени этот этап ограничен и составляет где-то около 30 минут. Если за это время аккумулятор не восстанавливает напряжения 0,8 вольта, то заряд прерывается. В этом случае батарейка, скорее всего, повреждена.

Переход к быстрой зарядке

На этом этапе происходит плавное увеличение зарядного тока. Наращивание тока происходит плавно в течение 2─5 минут. При этом, как и на других стадиях, ведётся контроль температуры и отключение заряда при критических значениях.

Ток заряда на этой стадии находится в интервале 0,5─1С. Самое главное на стадии быстрой зарядки является своевременного отключение тока. Для этого при зарядке Ni─MH аккумуляторов используется контроль по нескольким разным критериям.

Для тех, кто не в курсе, при зарядке используется метод контроля по дельте напряжения. В процессе зарядки оно постоянно растёт, а по окончании процесса начинает падать. Обычно окончание заряда определяется по падению напряжения на 30 мВ. Но этот способ контроля с никель─металлогидридными аккумуляторами работает не очень хорошо. В этом случае падение напряжение не так сильно выражено, как в случае Ni─Cd. Поэтому для срабатывания отключения нужно увеличивать чувствительность. А при повышенной чувствительности повышается вероятность ложного срабатывания из-за шумов аккумулятора. Кроме того, при зарядке нескольких батареек срабатывание происходит в разное время и весь процесс размазывается.

Но всё равно остановка зарядки по падению напряжения является основной. При заряде током 1С падение напряжения для отключения составляет 2,5─12 мВ. Иногда производители устанавливают детектирование не по падению, а по отсутствию изменения напряжения в конце заряда.

При этом в период первых 5─10 минут зарядки контроль по дельте напряжения отключается. Это объясняется тем, что при старте быстрой зарядки напряжение аккумулятора может сильно меняться в результате процесса флуктуации. Поэтому на начальном этапе контроль отключается, чтобы исключить ложные срабатывания.

Из-за не слишком высокой надёжности отключения зарядки по дельте напряжения используется контроль и по другим критериям.

Ещё существует метод контроля процесса заряда по анализу производной напряжения. В этом случае ведётся мониторинг не дельты напряжения, а скорость его максимального роста. Метод позволяет прекращать быструю зарядку несколько раньше завершения заряда. Но такой контроль сопряжён с рядом сложностей, в частности, более точного измерения напряжения.

Некоторые зарядные устройства для Ni─MH аккумуляторов применяют для заряда не постоянный ток, а импульсный. Он подаётся продолжительностью 1 секунда с интервалами 20─30 миллисекунд. В качестве преимуществ такого заряда специалисты называют более равномерное распределение активных веществ по объёму аккумулятора и снижение образования крупных кристаллов. Кроме того, сообщается о более точном измерении напряжения в интервалах между подачей тока. Как развитие этого метода, был предложен Reflex Charging. В этом случае при подаче импульсного тока чередуется заряд (1 секунда) и разряд (5 секунд). Ток разряда ниже заряда в 1─2,5 раза. В качестве преимуществ можно выделить меньшую температуру при заряде и устранение крупных кристаллических образований.

При зарядке никель─металлогидридных аккумуляторов очень важным является контролировать окончание процесса зарядки по различным параметрам. Должны быть предусмотрены способы аварийного завершения заряда. Для этого может быть использовано абсолютное значение температуры. Часто таким значением бывает 45─50 градусов Цельсия. В этом случае заряд должен быть прерван и возобновлён после остывания. Способность принимать заряд у Ni─MH аккумуляторов при такой температуре снижается.

Важно устанавливать ограничение по времени заряда. Его можно прикинуть по ёмкости батареи, величине тока зарядки и КПД процесса. Ограничение устанавливается на уровне расчётное время плюс 5─10 процентов. В этом случае, если не сработает ни один из предыдущих методом контроля, заряд отключится по установленному времени.

Этап дозарядки

На этой стадии ток зарядки устанавливается 0,1─0,3С. Длительность около 30 минут. Более длительная дозарядка не рекомендуется, поскольку это сокращает срок службы батареи. Этап дозарядки помогает выровнять заряд элементов в батарее. Лучше всего, если после быстрой зарядки, аккумуляторы остынут до комнатной температуры, а потом запустится дозарядка. Тогда аккумулятор восстановит полную ёмкость.

Зарядные устройства для Ni─Cd аккумуляторов часто после завершения процесса заряда переводят батареи в режим капельной зарядки. Для Ni─MH батарей это будет полезно только в случае подачи очень маленького тока (около 0,005С). Этого будет достаточно для компенсации саморазряда аккумулятора.

В идеале зарядка должна иметь функцию включения поддерживающей зарядки при падении напряжения на батарейке. Поддерживающая зарядка имеет смысл только в том случае, когда между зарядом батареек и их использованием проходит достаточно длительное время.

Сверхбыстрая зарядка Ni-MH аккумуляторов

И ещё стоит упомянуть о сверхбыстром заряде аккумуляторных батарей. Известно, что при заряде до 70 процентов своей ёмкости никель─металлогидридный аккумулятор имеет КПД зарядки близкий к 100 процентам. Поэтому на этом этапе имеет смысл увеличить ток для ускоренного его прохождения. Токи в таких случая ограничивают значением 10С. Основная проблема здесь в определении тех самых 70 процентов заряда, при которых следует понижать ток до обычной быстрой зарядки. Это сильно зависит от степени разряда, с которой началась зарядка батареи. Высокий ток легко может привести к перегреву аккумулятора и разрушению структуры его электродов. Поэтому использование сверхбыстрого заряда рекомендуется только при наличии соответствующих навыков и опыта.

Общие требования к зарядным устройствам для никель─металлогидридных аккумуляторов

Разбирать какие-то отдельные модели для заряда Ni─MH аккумуляторов в рамках этой статьи нецелесообразно. Достаточно отметить, что это могут быть узконаправленные ЗУ под зарядку никель─металлогидридных батарей. Они имеют зашитый алгоритм зарядки (или несколько) и по нему постоянно работают. А есть универсальные устройства, которые позволяют тонко настраивать параметры зарядки. К примеру, . Такие устройства могут быть использованы для заряда различных батарей. В том числе, и для , если есть адаптер питания соответствующей мощности.

Нужно сказать пару слов о том, какие характеристики и функционал должно иметь ЗУ для Ni─MH аккумуляторов. Устройство обязательно должно иметь возможность регулировки тока зарядки или его автоматическая установка в зависимости от типа батареек. Почему это важно?

Сейчас существует множество моделей никель─металлогидридных аккумуляторов, и многие батарейки одинакового форм-фактора могут отличаться ёмкостью. Соответственно, ток зарядки должен быть разный. Если заряжать током выше нормы, будет нагрев. Если ниже нормы, то процесс зарядки будет идти дольше положенного. В большинстве случаев токи на зарядных устройствах делаются в виде «пресетов» для типовых батареек. В целом же при заряде производители Ni-MH аккумуляторов не рекомендуют установку тока более 1,3─1,5 ампера для типа АА вне зависимости от ёмкости. Если вам по каким-то причинам требуется увеличение этого значения, то нужно позаботиться о принудительном охлаждении аккумуляторов.

Ещё одна проблема связана с отключением питания зарядного устройства в процессе зарядки. В этом случае при включении питания она начнётся снова со стадии определения аккумулятора. Момент окончания быстрой зарядки определяется не временем, а рядом других критериев. Поэтому если она прошла, то при включении будет пропущена. А вот этап дозарядки пройдёт снова, если он уже был. В результате аккумулятор получает нежелательный перезаряд и лишний нагрев. Среди прочих требований к ЗУ Ni-MH аккумуляторов – низкий разряд при отключении питания зарядного устройства. Ток разряда в обесточенном ЗУ не должен превышать 1 мА.

Стоит отметить и наличие в зарядном устройстве ещё одной важной функции. Оно должно распознавать первичные источники тока. Проще говоря, марганцево-цинковые и щелочные батарейки.

При установке и зарядке таких батареек в ЗУ они вполне могут взорваться, поскольку не имеют аварийного клапана для сброса давления. От зарядного устройства требуется, чтобы оно могло распознавать такие первичные источники тока и не включать зарядку.

Хотя здесь стоит отметить, что определение аккумуляторов и первичных источников тока, имеет ряд сложностей. Поэтому производители ЗУ не всегда оснащают свои модели подобными функциями.

Не секрет, что в любой момент можно оказаться в таких условиях, когда возникнет необходимость подзарядки «севших» батареек. К примеру, широко используемые в быту и на производстве Ni-MH аккумуляторы - как заряжать их правильно? Безусловно, можно воспользоваться простейшим зарядным устройством, входящим в комплектацию к предмету любой бытовой техники. Однако сила у них весьма невысока, поэтому такой заряд будет «держаться» очень недолго. Использование более сложных по типу подзарядников помогает добиться того, чтобы АКБ не только работала «на полную мощность», но и использовала при этом все свои возможные ресурсы. К тому же, батареи бывают разные. Их названия и напрямую зависят от того, из какого состава они сделаны.

Распространенные виды никелевых АКБ, их сходства и различия

Существует много , в состав которых входят различные химические соединения. В бытовом потреблении оптимально использовать никель-металлогидридные, кадмиевые и никель-цинковые элементы. Безусловно, любой батарее нужен определенный уход, поэтому всегда важно соблюдать правила эксплуатации и зарядки.

Ni-MH

Никель-металлогидридные аккумуляторы - это вторичные химические источники тока с гораздо большей емкостью, чем их предшественники - , однако срок службы их меньше. Одна из популярных сфер применения никелевых элементов - моделестроение (кроме авиации, по причине того, что батарея довольно тяжела по весу).

Первые разработки этих элементов начались в 70-х годах ХХ века с целью усовершенствовать Сd аккумуляторы. Спустя 10 лет, в конце 80-х, удалось добиться того, что химические соединения, используемые при создании Ni-MH аккумуляторов, стали более стабильными. К тому же, они гораздо меньше подвержены «эффекту памяти», чем Ni-Cd: не сразу «запоминают» ток заряда, оставшийся внутри в случае, если элемент до использования не был разряжен полностью. Поэтому полный разряд им требуется не так часто.

Ni-Cd

Несмотря на то, что Ni-MH имеют ряд очевидных преимуществ перед Ni-Cd, стоит отметить, что последние не теряют своей популярности. Главным образом потому, что не так сильно нагреваются при зарядке засчет большего сохранения энергии внутри элемента. Как известно, есть различные типы химических процессов, протекающих между веществами.

Если заряжать Ni-MH, реакции будут экзотермическими, а если кадмиевые аккумуляторы - эндотермическими, что и обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия. Таким образом, Cd можно зарядить более высоким током, не опасаясь перегрева.

Ni-Zn

В последнее время большое внимание обсуждению в Интернете уделяется батарейкам, в состав которых входит цинк. Они не настолько известны потребителям, как предыдущие, но идеально подходят для использования в качестве элементов питания к цифровым фотоаппаратам.

Главная их особенность - это высокое напряжение и сопротивление, благодаря чему даже к концу цикла «заряд-разряд» не наблюдается резкого падения напряжения, как у заряда Ni. Если в фотоаппарате находятся металлогидридные аккумуляторы, он будет выключаться даже в том случае, если батарея не разряжена до конца, а у Ni-Zn такого нет даже в конце разряда.

В связи со спецификой этих батареек, для них может потребоваться индивидуальное зарядное устройство, либо их можно заряжать на любом универсальном «умном» подзаряднике, например, ImaxB6. Ni-Zn аккумуляторы также прекрасно подходят для применения в электрических детских игрушках и тонометрах.

Быстрая зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов и других источников питания

Лучше проводить зарядку АКБ с помощью более сложных моделей соответствующих устройств. Их алгоритмы токов имеют более сложную последовательность. Конечно, сделать это немного сложнее, чем просто вставить батарею в базовый подзарядник, входящий в комплектацию. Но и качество зарядки при использовании «умного» устройства будет на порядок выше. Итак, как заряжать Ni-MH аккумуляторы?

Вначале включается ток и осуществляется проверка напряжения на выводах батареи (параметры тока - 0,1 емкости аккумулятора, или С). Если напряжение превышает 1,8 В, это означает либо отсутствие аккумулятора, либо его повреждение. В данном случае, процесс начинать нельзя. Нужно либо сменить поврежденный элемент на целый, либо вставить в устройство новый.

После проверки напряжения оценивается начальный разряд АКБ. Если U у нее меньше 0,8 В, то нельзя сразу переходить к быстрой зарядке, а если U=0,8 В или больше, то можно. Это так называемая «фаза предзарядки», используемая для подготовки элементов, которые очень сильно разряжены. Значение тока здесь 0,1-0,3 С, а длительность по времени - полчаса, не меньше. Сразу следует отметить, что на всех этапах важно постоянно контролировать температуру . Особенно, если речь идет о том, каким током и как правильно заряжать Ni-MH АКБ. Такие аккумуляторы нагреваются гораздо быстрее, особенно, ближе к концу процесса. Их температура не должна превышать 50°С.

Быстрая зарядка проводится только в том случае, если предыдущие проверки были выполнены правильно. Как зарядить батарею правильно? Итак, изначальное напряжение - 0,8 В или чуть больше. Начинается подача тока. Она осуществляется плавно и осторожно в течение 2-4 минут - до достижения нужного уровня. Оптимальный уровень тока для Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторов - 0,5-1,0 С, но иногда рекомендуется не превышать больше 0,75.

Важно определить вовремя момент окончания быстрой фазы во избежание выведения батареи из строя. Самым надежным, в данном случае, является dv-метод, который применяется по-разному при заряде никель-кадмиевых и Ni-MH аккумуляторов. У Ni-Cd напряжение становится все больше и падает к концу зарядки, поэтому сигналом для ее окончания служит момент, когда U снижается до уровня 30 мВ.

Поскольку у Ni-MH падение U заряжаемых элементов гораздо менее выражено, в данном случае, применяется метод dv=0. Засекается период времени в 10 минут, в течение которого U батареи остается стабильным - то есть, с установленным нулевым порогом колебаний напряжения.

В заключении следует небольшая фаза дозарядки. Ток - в пределах 0,1-0,3 С, длительность - до получаса. Это необходимо для того, чтобы батарея зарядилась полностью, а также для выравнивая потенциала заряда в ней.

Важный момент (к нему относится и зарядка Ni-Cd аккумуляторов): если она проводится сразу после быстрой, следует обязательно остудить аккумулятор в течение нескольких минут: нагретый элемент неспособен принимать заряд должным образом.

Кроме быстрой, существует еще и капельная зарядка, которая производится токами малой величины. Некоторые считают, что она «продлевает жизнь» элементам питания, но это не так. По сути, капельная зарядка ничем не отличается от эффекта стандартного зарядного устройства без «серьезной» регулировки показателей тока. Любой элемент питания, если он не используется, рано или поздно теряет накопившуюся энергию, и ему все равно понадобится полноценный процесс зарядки, невзирая на его длительность и «трудоемкость». Такой процесс зарядки для многих привлекателен еще и тем, что показатели тока здесь можно не фиксировать ввиду их малости. Однако «продлить жизнь» элементам питания может только серьезный подход к использованию «умных» зарядных устройств. А также правильное их хранение, с учетом особенностей того или иного вида АКБ.

Температурный фактор и условия хранения

Современные зарядные устройства бывают снабжены специальной системой «оценивания» условий окружающей среды, в том числе и температурных факторов. Такой «зарядник» может сам определить, проводить зарядку в тех или иных условиях, или нет. Уже упоминалось о том, что уровень КПД внутри батареи бывает самым высоким именно в начале процесса, когда аккумуляторы гидридного плана нагреваются не так сильно. В конце процесса зарядки либо ближе к нему КПД резко падает, и вся энергия, превращаясь в тепло вследствие экзотермических химических реакций, выделяется наружу. Важно вовремя прекратить заряжать Ni-MH батарею. И, если есть возможность, обзавестись самым новым зарядным устройством, которое будет точно контролировать этот процесс.

В настоящее время все зарядные устройства, в том числе и Сd аккумуляторы, могут заряжаться током до 1С с установлением норм воздушного охлаждения. Оптимальная температура помещения, в котором проводится зарядка - 20°С. Не рекомендуется начинать процесс при температуре меньше +5 и больше 50°С.

Уникальность Ni-Cd состоит в том, что это единственный вид элементов, которые не пострадают в случае, если их хранить полностью разряженными, в отличие от Ni-MH. Для лучшей отдачи тока заряд никель-кадмиевых аккумуляторов рекомендуется проводить непосредственно перед использованием. Также после длительного хранения им требуется «раскачка»: следует полностью зарядить и разрядить Ni-Cd АКБ за сутки для оптимальной работы.

Никель-металлогидридные элементы, в отличие от своих предшественников, могут легко выйти из строя при глубоком разряде. Поэтому хранить их нужно только заряженными. При этом раз в два месяца следует регулярно проверять напряжение. Минимальный его уровень должен всегда оставаться 1 В, а если оно падает, необходима подзарядка.

Новый Ni-MH аккумулятор нужно перед применением полностью зарядить и разрядить три раза, затем сразу поставить на «базу» в течение 8-12 часов. Позже не будет необходимости долго держать его на зарядке - снимать сразу после указания специального индикатора на зарядном устройстве.

Хотя на смену всем этим элементам питания уже давно пришли более емкие, на основе лития, они активно используются и сейчас. Это и привычнее, и намного дешевле. К тому же, литиевые батареи при низких температурах работают намного хуже.