Зарядные устройства для щелочных аккумуляторов и АКБ (Ni-Cd, Ni- Mh)

Простых зарядных устройств (ЗУ) для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторных батарей (АБ), которые осуществляют заряд током 0,1-0,3 С в течение 5-16 часов при отключении вручную или с помощью таймеру на рынке очень много. Однако зачастую они не удовлетворяют потребителя.

В современных ЗУ должен быть обеспечен доразряд АБ, возможность периодического снятия «эффекта памяти» и заряд быстрый. Кроме того, желательно, чтобы ЗУ позволяло заряжать аккумуляторные батареи разного напряжения. Именно такие зарядные устройства выпускает ООО «Мегарон».

Зарядные устройства ООО «Мегарон» имеют ряд особенностей.

1. Во всех ЗУ для Ni-Cd и Ni-MH батарей используется реверсивный ток: за импульсом заряда следует разрядный импульс, затем пауза. Частота тока — 100 Гц. Как известно из литературы, при таком режиме заряда обеспечивается равномерное распределение процесса по всей толщине положительного электрода и лучшее поглощение кислорода, который выделяется в результате побочного процесса. Аккумуляторы меньше разогреваются в конце заряда. Поэтому средний зарядный ток может быть установлен более высоким по сравнению со стандартным, что обеспечивает ускорение процесса заряда.

Кроме того, реверсивный ток обеспечивает формирование более мелкой структуры активной массы положительного оксидноникелевого электрода, и это позволяет дольше сохранять работоспособность аккумуляторов и до некоторой степени восстанавливать деградировавшие.

2. Измерение напряжения АБ производится во время паузы, благодаря чему устраняется влияние переходных контактов, через которые она подключается к ЗУ. Это обеспечивает повышенную точность измерений и снижает вероятность преждевременного отключения АБ с заряда или перезаряда ее.

3. В современных ЗУ окончание заряда часто производится при оценке величины снижения напряжения АБ в конце процесса (критерий — dU). Рекомендуемые производителями величины — dU равны 10-20 мВ для Ni-Cd аккумуляторов и 5-10 мВ для Ni-MH аккумуляторов. Однако для многих АБ, особенно при повышенной температуре и токе заряда не более 0,3-0,5 С, снижения напряжения может и не наблюдаться. А уменьшение задаваемой величины — dU может привести к постоянному недозаряду батареи.

В зарядных устройствах ООО «Мегарон» этот недостаток устранен введением дополнительного критерия для отключения: микропроцессор вычисляет производную dU/dt и при минимальной ее величине с учетом времени заряда и напряжения АБ процесс заряда прекращается. ЗУ имеют также и cтандартные критерии отключения: по температуре(при наличии датчика) и по абсолютной величине напряжения батареи.

При включение ЗУ процесс заряда начинается автоматически.

По окончании заряда включается «капельный» подзаряд.

Основные модели автоматических зарядных устройств перечислены в таблице 1

По требованию заказчика параметры можно изменить.

Следующую группу зарядных устройств составляют ЗУ с возможностью доразряда АБ (ChDiNi). Эти ЗУ рассчитаны на работу с АБ определённого напряжения и ёмкости. При подключении АБ, если она исправна, автоматически включается заряд, так же как и в моделях ChANi. Из режима заряда, нажатием кнопки «режим» , можно перейти в режим доразряда АБ. По достижении напряжения на АБ, соответствующего 1В/эл автоматически включается заряд, а по его окончании «капельный» подзаряд. Если же напряжение на АБ не соответствует заданному диапазону, загорается индикатор «БРАК». ЗУ короткими импульсами подзаряжает АБ. Как только напряжение на АБ достигает величины 1в/эл, автоматически включается заряд.

Имеется модификация ChDiNi с возможностью восстановления деградировавших аккумуляторов в автоматическом режиме. Известно, что путем проведения циклов разряд-заряд можно в определенной степени восстановить параметры аккумулятора. Разряд ведут до напряжения 0,9-1В/элемент. В зарядных устройствах моделей ChDiNi имеется кроме режимов заряда и снятия «Эффекта памяти» режим доведения емкости АБ до максимально возможного значения. ЗУ проводит циклы разряд-заряд до тех пор пока емкость не перестанет возрастать (критерием прекращения тренировки является увеличение емкости в текущем цикле разряда не более чем на 6% относительно предыдущего цикла). В данных ЗУ первым действием всегда является заряд. По окончании которого процессор вычисляет число элементов в АБ и напряжение до которого необходимо производить разряд.

Модели СhDiNi перечислены в таблице 2.

Особо можно отметить ЗУ, снабжённые индикатором (ChDiNi+). В данной модели имеются дополнительные возможности:

• Кроме режима автоматического определения числа элементов в АБ, имеется возможность ручного задания числа элементов. При этом подключенная АБ тестируется по напряжению под малым зарядным током. Если в ней имеются замкнутые элементы или пользователь ошибся с заданием числа элементов на индикаторе будет надпись Sh (SHORT). Если под действием зарядных импульсов напряжение на АБ восстановится до уровня 0,9n (n- заданное число элементов) автоматически включается заряд. Если же в АБ имеются «разомкнутые» элементы или пользователь задал число элементов, меньше чем на самом деле содержит АБ на индикаторе высвечивается br (break). Ожидать хороших результатов после восстановления таких АБ не стоит. Как правило элементы , имевшие внутреннее короткое замыкание (выросшие кристаллы проткнули сепаратор), даже набрав номинальную емкость , долго её не держат (кристаллы дробятся, а сепаратор восстановить уже невозможно). Поэтому рекомендуется не доводить аккумуляторы до такого состояния. При малейших признаках снижения параметров, а еще лучше периодически хотя бы через 10-20 циклов заряда проводить тренировку или снятие «эффекта памяти» . Тем самым значительно можно увеличить срок службы аккумулятора.
• Возможность задать с чего начать работу ЗУ (с заряда или доразряда АБ) и каким состоянием закончить (заряженным или разряженным). Пример 1.Батарея NiCd, известно , что она исправна, но почти полностью разряжена. Перед зарядом такой батареи, для исключения возникновения «эффекта памяти», желательно включить режим доразряда.

Пример 2. NiCd батарею необходимо протестировать и отправить на длительное хранение. Хранят NiCd батареи в разряженном состоянии. Поэтому последним циклом работы необходимо установить разряд.

• Так же в модели ChDiNi+ имеется возможность задания числа циклов заряда-разряда от одного до шести и Opt (оптимальный). В режиме Opt зарядное устройство циклирует АБ до тех пор, пока ёмкость не перестанет возрастать. Критерием остановки является возрастание ёмкости АБ в текущем цикле, по сравнению с предыдущим, не более ,чем на 6%.
• Имеется возможность задать ёмкость подключаемой АБ. При этом ЗУ автоматически выбирает ток заряда и разряда, требуемые для работы с АБ данной ёмкости. Так же автоматически корректируется таймер максимального времени заряда, что снижает вероятность выхода АБ из строя в критических ситуациях
• ЗУ ChDiNi+ кроме разрядной ёмкости, измеряют ёмкость, вкаченную в АБ при заряде. По из соотношению можно судить о качестве АБ. В любой момент, нажатием кнопки «режим «, можно посмотреть историю циклирования АБ. На индикаторе по очереди высвечиваются:

• 1. С in 1 — зарядная ёмкость в первом цикле.
  2. С out 1 — разрядная ёмкость АБ в первом цикле.
  3. F — признак, по которому произошло прекращение заряда.
  4. СО -выключение по таймеру.
  5. dU -выключение по отрицательному U.
  6. dt — выключение по производной dU/dt.
  7. ht- выключение по температуре.

По окончании работы с АБ на индикаторе высвечивается вся история заряда, а так же максимально достигнутое напряжение на АБ в последнем цикле заряда UA. На этот параметр мало кто обращает внимание. Однако по максимальному напряжению UA можно судить о качестве батареи. Практически, чем выше это напряжение, тем хуже батарея. При напряжении выше 1.7В/эл при 20-25С окружающей среды АБ можно считать неисправной. Как правило у таких батарей повышенное внутреннее сопротивление, и короткий оставшийся срок эксплуатации.

Данные модели представлены в таблице З.