Методы заряда NiMH аккумуляторов и принципы работы «умных» зарядных устройств

Методы заряда NiMH аккумуляторов и принципы работы «умных» зарядных устройств

-У большинства посетителей этого сайта есть много вопросов относительно методов заряда никель-металлогидридных (NiMH) аккумуляторов. Надеюсь, что в данной статье вы найдёте много ответов на свои вопросы …

Заряд аккумуляторов

За основу взят материал из статьи Ридико Леонида Ивановича

В настоящее время для питания различных портативных электронных устройств используется несколько видов аккумуляторов: никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-полимерные (Li-Po), литий-фосфатные (Li-Fe, LiFePO4). Но всё чаще производители электроники переходят на использование элементов питания, в основе которых используются литиевые технологии: литий-полимер (Li-Po), литий-ион (Li-ion). Причины такого перехода вполне объяснимы, литиевые аккумуляторы имеют большую удельную емкость, низкий саморазряд, способны отдавать большие токи при разряде. Литий-полимерные аккумуляторы обладают ещё одним преимуществом — технологически их можно изготовить любой формы, аккумулятор может быть сверхплоским, толщиной всего несколько миллиметров. Кроме того Li-Po-аккумулятору можно придать весьма сложную форму, что позволяет применять его в устройствах с ограничениями по габаритным размерам (современные сотовые телефоны, портативные ноутбуки и т.п.)  … 

К сожалению, литиевые  аккумуляторы, выпускаемые различными фирмами (и даже одной фирмой, но для разных моделей устройства) имеют разные размеры и несовместимы между собой. Теряется такое важное качество, как взаимозаменяемость.

С одной стороны, это позволяет создавать более компактные устройства, разрабатывая оптимальный аккумулятор для каждого случая. Но в то же время, это вызывает ряд неудобств. Если, например, требуется второй аккумулятор для того или иного устройства, возникают определенные проблемы: нужно найти точно такой же аккумулятор, той же фирмы, причем, стоимость его будет довольно высокой, поскольку нет предложений от конкурентов. Это же касается и зарядных устройств, для каждого типа аккумулятора нужно иметь свое «фирменное» зарядное устройство. Потребители хотят иметь выбор и часто голосуют кошельком против такого подхода, покупая устройства, работающие на стандартных аккумуляторах размера АА или ААА. Такие аккумуляторы намного дешевле, широко представлены на рынке, а в экстренных случаях могут быть заменены обычными батарейками, которые имеют такой же типоразмер. Как недостаток можно назвать их несколько меньшую удельную емкость и несколько меньшую компактность устройств, использующих такие аккумуляторы. Но есть и важное преимущество —   если во всех устройствах используются аккумуляторы типоразмера АА или ААА, достаточно одного зарядного устройства.

Стандартные аккумуляторы

Если вести речь об аккумуляторах форм-фактора АА или ААА, то есть смысл говорить только о NiMH аккумуляторах. Применявшиеся ранее NiCd аккумуляторы встречаются все реже, тем более, что зарядное устройство, спроектированное для работы с NiMH аккумуляторами, будет нормально работать и с NiCd аккумуляторами (но не наоборот!!!). По сравнению с NiCd аккумуляторами, NiMH аккумуляторы имеют на 30-40% большую удельную емкость, меньше страдают эффектом «памяти», не содержат опасного для окружающей среды кадмия. Однако у NiMH аккумуляторов есть и недостатки: они дороже (хотя разница в стоимости постепенно стирается), имеют меньшее количество циклов заряд-разряд (характеристики некоторых аккумуляторов постепенно начинают ухудшаться уже после 200-300 циклов), имеют более высокое внутреннее сопротивление, больший, примерно в полтора раза, саморазряд (это не относится к NiMH аккумуляторам с низким саморазрядом). Даже несмотря на то, что при разряде они могут отдавать значительные токи, разряд током сверх допустимого ведет к уменьшению количества циклов, поэтому большинство производителей рекомендуют не превышать ток 0.5С. Там, где требуются большие разрядные токи, до сих пор используются NiCd аккумуляторы. Технология NiMH аккумуляторов постоянно совершенствуется, и уже сегодня ведущие производители этих аккумуляторов заявляют, что современные модели NiMH аккумуляторов полностью свободны от эффекта «памяти», некоторые аккумуляторы обладают минимальным саморазрядом и даже допускают до 1000-1500 циклов заряд-разряд.

Способы зарядки аккумулятора

В процессе зарядки аккумулятора в нем происходят химические преобразования. Только часть поступающей энергии тратится на эти преобразования, другая часть превращается в тепло. Можно ввести понятие «КПД процесса зарядки аккумулятора». Это та часть энергии, поступающая от зарядного устройства, которая накапливается в аккумуляторе. Значение КПД никогда не бывает 100%, при одних условиях зарядки КПД выше, при других — ниже. Тем не менее, КПД может быть довольно высоким, что позволяет производить зарядку большими токами, не опасаясь перегрева аккумулятора. Химические реакции, которые протекают в NiMH аккумуляторе при его зарядке, являются экзотермическими, в отличие от NiCd аккумуляторов, где они эндотермические. Это означает, что КПД зарядки NiMH аккумуляторов ниже, и они более сильно нагреваются в процессе зарядки, что требует более тщательного контроля процесса зарядки.

Скорость зарядки аккумулятора зависит от величины зарядного тока. Ток зарядки обычно измеряют в единицах С, где С — численное значение емкости аккумулятора. Это не совсем корректно с точки зрения размерностей физических величин, но принято считать, что ток 1С для аккумулятора емкостью 2500 мА/ч равен 2500 мА. По скорости различают несколько видов зарядки:

  • капельная зарядка (trickle charge)
  • быстрая зарядка (quick charge)
  • ускоренная зарядка (fast charge)

Капельная зарядка обычно определяется как зарядка током 0.1С, быстрая зарядка — током порядка 0.3С, ускоренная зарядка — током 0.5-1.0С. На самом деле принципиальных отличий между быстрой и ускоренной зарядкой нет, они отличаются лишь предпочтительными методами определения конца процесса зарядки. Поэтому есть смысл разделять только два вида зарядки: капельная и быстрая.

К быстрой зарядке можно отнести любую зарядку током большим 0.1С. Принципиальным отличием капельной и быстрой зарядки является то, что при быстрой зарядке зарядное устройство должно автоматически заканчивать процесс, пользуясь определёнными критериями. При капельной зарядке окончание процесса можно не детектировать, а аккумулятор может находиться в состоянии капельной зарядки сколь угодно долго.

Капельная зарядка

Вопреки существующему мнению капельная зарядка не способствует долгой жизни аккумуляторов. Дело в том, что при капельной зарядке зарядный ток не отключают даже после того, как аккумулятор полностью зарядился. Именно поэтому выбирается малый ток. Считается, что даже если вся энергия, сообщаемая аккумулятору, будет превращаться в тепло, при столь малом токе он не сможет существенно нагреться. Для NiMH аккумуляторов, которые значительно хуже реагируют на перезарядку, чем NiCd, ток капельного заряда рекомендуется не более 0.05С. Для аккумуляторов большей емкости значение тока капельной зарядки больше. Это означает, что в зарядном устройстве, предназначенном для зарядки аккумуляторов большой емкости, аккумуляторы малой емкости будут сильно нагреваться, что сокращает срок их службы. Снижение тока капельной зарядки ведет к увеличению длительности зарядки сверх разумного. Аккумулятор большой емкости, установленный в зарядное устройство, предназначенное для зарядки аккумуляторов малой емкости, может вообще никогда не достичь своего полного заряда, так как с процессом заряда будет конкурировать саморазряд (это относится к популярным в настоящее время аккумуляторам с запредельно высокой ёмкостью 2500-3000mAh). Долго находясь в таких условиях аккумуляторы начинают деградировать, теряя емкость.

При всем желании надежно определить окончание процесса капельной зарядки аккумулятора невозможно. На низких зарядных токах профиль напряжения плоский, практически нет характерного максимума в конце зарядки. Температура также растет плавно. Единственным методом определения является ограничение процесса зарядки по времени. Однако при этом нужно знать не только точную емкость аккумулятора (которая зависит от возраста и состояния аккумулятора), но и величину его начального заряда. Исключить влияние начального заряда можно только одним способом — полностью разрядить аккумулятор перед зарядкой. А это еще больше удлиняет процесс зарядки и сокращает жизнь аккумулятора, которая определяется  количеством циклов заряд-разряд. Еще одной помехой при вычислении длительности капельной зарядки является низкий КПД этого процесса. Для капельной зарядки КПД не превышает 75%, более того, КПД зависит от многих факторов, в том числе от температуры и состояния аккумулятора. Единственным преимуществом капельной зарядки является простота реализации (без контроля конца зарядки). В то же время производители NiMH аккумуляторов не рекомендуют пользоваться капельной зарядкой. И только в самое последнее время некоторые производители аккумуляторов специально заявляют, что современные NiMH аккумуляторы не деградируют под воздействием длительной капельной зарядки.

Быстрая зарядка

Большинство производителей NiMH аккумуляторов приводят характеристики своих аккумуляторов для случая быстрой зарядки током 1С. Хотя иногда можно встретить рекомендации не превышать ток свыше 0.75С. Эти рекомендации связаны с опасностью открывания вентиляционных отверстий аккумулятора (такие клапаны имеются на каждом корпусе NiMH аккумулятора) при быстрой зарядке в условиях повышенной температуры окружающей среды. «Умное» зарядное устройство должно оценить условия и принять решение о допустимости быстрого заряда. Считается, что быстрый заряд можно использовать только в диапазоне температур 0…+40°С и при напряжении на аккумуляторе 0.8-1.8В. КПД процесса быстрой зарядки очень высок (порядка 90%), поэтому аккумулятор нагревается слабо. Однако в конце зарядки КПД этого процесса резко падает, и практически вся подводимая к аккумулятору энергия начинает превращаться в тепло. Это вызывает резкий рост температуры и давления внутри аккумулятора, что может вызвать его повреждение. И хотя для современных аккумуляторов взрыва, скорее всего, не последует, просто откроются вентиляционные отверстия, и часть содержимого аккумулятора будет безвозвратно утрачена. Это точно не пойдет на пользу аккумулятору, не говоря уже об изменении внутренней структуры электродов под воздействием высокой температуры. Поэтому при быстрой зарядке аккумулятора очень важно зарядку вовремя прекратить. К счастью, в режиме быстрой зарядки есть довольно надежные критерии, по которым зарядное устройство может это сделать.

Алгоритм работы быстрого зарядного устройства состоит из нескольких фаз:

1. Определение наличия аккумулятора
2. Квалификация аккумулятора (Qualification)
3. Пред-зарядка (Pre-charge)
4. Переход к быстрой зарядке (Ramp)
5. Быстрая зарядка (Fast charge)
6. Дозарядка (Top-of Tcharge)
7. Поддерживающая зарядка (Maintenance charge)

Фаза определения наличия аккумулятора

В этой фазе обычно проверяется напряжение на выводах аккумулятора при включенном генераторе зарядного тока примерно 0.1С. Если при этом напряжение оказывается выше 1.8 В, аккумулятор отсутствует или поврежден. В любом случае зарядка начинаться не должна. Как только будет обнаружено меньшее напряжение, делается вывод, что аккумулятор подключен и можно начинать зарядку.

Во всех других фазах зарядки на фоне основных действий должна производиться проверка наличия аккумулятора. Эта необходимость связана с тем, что аккумулятор в любой момент может быть вынут из зарядного устройства. При этом из любой фазы зарядное устройство должно перейти на первую фазу — определение наличия аккумулятора.

Фаза квалификации аккумулятора

Зарядка начинается с фазы квалификации аккумулятора. Эта фаза нужна для грубой оценки начального заряда аккумулятора. Если напряжение на аккумуляторе меньше 0.8В, то быструю зарядку производить нельзя. В таком случае требуется дополнительная фаза пред-зарядки. Если же напряжение больше этой величины, то фаза пред-зарядки пропускается. На практике аккумуляторы в устройствах стараются не разряжают ниже 1.0В. Поэтому фаза пред-зарядки реально никогда не используется, разве что при зарядке глубоко разряженных или долго не бывших в употреблении аккумуляторов.

Фаза пред-зарядки

Эта фаза предназначена для начальной зарядки глубоко разряженных аккумуляторов. Значение тока пред-зарядки выбирается в пределах 0.1-0.3С. Фаза пред-зарядки должна быть ограничена во времени (например, 30 мин). Более длительная пред-зарядка смысла не имеет, так как у исправного аккумулятора напряжение должно довольно быстро достигнуть порогового значения 0.8-0.9В. Если же напряжение не растет, значит аккумулятор поврежден и процесс зарядки нужно прервать с индикацией ошибки.

Во всех длительных фазах зарядки необходимо контролировать температуру и прекращать зарядку при достижении критического значения. Для NiMH аккумуляторов максимально допустимой во время зарядки считают температуру 50-60°С. Как и во всех других фазах, необходимо контролировать наличие аккумулятора.

Фаза перехода к быстрой зарядке

Если напряжение на аккумуляторе выше 0.8 В, то можно начинать быструю зарядку. Сразу включать большой зарядный ток не рекомендуется. Ток нужно плавно повышать в течение 2-4  мин, пока он не достигнет заданного тока быстрой зарядки.

В этой фазе необходимо контролировать температуру и прекращать зарядку при достижении критического значения. Как и во всех других фазах необходимо контролировать наличие аккумулятора.

Фаза быстрой зарядки

В этой фазе ток зарядки устанавливают в пределах 0.5-1.0С. Основной проблемой при быстрой зарядке является точное определение момента окончания зарядки. Если фазу быстрой зарядки вовремя не прекратить, аккумулятор будет разрушен. Поэтому весьма желательно, чтобы для определения окончания быстрой зарядки использовалось сразу несколько независимых критериев.

Для NiCd аккумуляторов обычно применялся, так называемый,  -dV метод (Дельта-Пик метод, англ. – «delta peak»). В процессе зарядки напряжение на аккумуляторе растет, но в самом конце зарядки оно начинает падать. Для NiCd  аккумуляторов критерием окончания зарядки являлось снижение напряжения примерно на 30 мВ (на каждый аккумулятор). -dV — самый быстрый метод, он хорошо работает даже с частично заряженными аккумуляторами. Если, например, установить на зарядку полностью заряженный аккумулятор, то напряжение на нем начнет быстро расти, затем довольно резко падать, что вызовет окончание зарядки.

Для NiMH аккумуляторов данный метод работает не столь хорошо, потому что падение напряжения для них менее выражено. При токах зарядки менее 0.5С максимум напряжения вообще может отсутствовать, поэтому зарядное устройство, предназначенное для зарядки аккумуляторов малой емкости, не всегда может определить конец зарядки аккумуляторов большой емкости. При повышенных температурах максимум напряжения также несколько смазывается. Слабое падение напряжения в конце зарядки вынуждает повышать чувствительность, что может привести к досрочному завершению быстрой зарядки из-за помех. Помехи генерируются как самим зарядным устройством, так и проникают из питающей сети. По этой причине не рекомендуется заряжать аккумуляторы в автомобиле, так как бортовая сеть обычно имеет очень высокий уровень помех. Сам аккумулятор тоже является источником шумов. Поэтому при измерении напряжения нужно применять фильтрацию. Надежность метода -dV уменьшается при зарядке батарей последовательно соединенных аккумуляторов, если отдельные аккумуляторы в батарее различаются по степени заряда. При этом пик напряжения для разных аккумуляторов батареи наступает в разные моменты времени, и профиль напряжения смазывается.

Иногда для NiMH аккумуляторов вместо метода -dV используют метод dV=0, когда вместо падения напряжения детектируют плато на профиле напряжения. Критерием конца зарядки в этом случае служит постоянство напряжения на аккумуляторе в течение, например 10 минут. Метод dV=0 можно рассматривать как вариант метода -dV с установленным нулевым порогом изменения напряжения.

Несмотря на все трудности определения конца зарядки методом -dV, именно этот метод большинством производителей NiMH аккумуляторов называется как основной при быстрой зарядке. Типичным значением для изменения напряжения в конце зарядки током 1С является 2.5-12 мВ на один аккумулятор.

Сразу после включения большого зарядного тока напряжение на аккумуляторе может испытывать флуктуации, которые могут быть неверно восприняты как падение напряжения в конце зарядки. Для предотвращения ложного прекращения быстрой зарядки первые 3-10 мин (hold off time) после включения зарядного тока контроль -dV должен быть выключен.

Одновременно с падением напряжения в конце зарядки начинает расти температура и давление внутри аккумулятора. Поэтому конец зарядки можно определить по возрастанию температуры. Устанавливать абсолютный порог температуры для определения момента окончания зарядки не рекомендуется, так как сильное влияние на точность будет оказывать температура окружающей среды. Поэтому чаще используют не саму температуру, а скорость ее изменения dT/dt. Считается, что при зарядном токе 1С процесс зарядки нужно завершать, когда скорость роста температуры dT/dt достигнет 1°С/мин. Нужно отметить, что при токах зарядки менее 0.5С скорость роста температуры почти не меняется и этот критерий использовать нельзя. Ввиду тепловой инерции метод dT/dt склонен вызывать некоторый перезаряд аккумулятора.

Как метод dT/dt, так и метод -dV вызывают некоторый перезаряд аккумулятора, что ведет к снижению срока его службы. Для того, чтобы обеспечить полный заряд аккумулятора, завершение заряда лучше проводить малым током при низкой температуре аккумулятора, так как при повышенных температурах способность принимать заряд у аккумуляторов заметно падает. Поэтому фазу быстрой зарядки желательно завершать чуть раньше. Существует так называемый inflexion метод определения окончания быстрой зарядки. Суть метода заключается в том, что анализируется не максимум напряжения на аккумуляторе, а максимум производной напряжения по времени. Т.е. быстрая зарядка прекратится в тот момент, когда скорость роста напряжения будет максимальной. Это позволяет завершить фазу быстрой зарядке раньше, когда температура аккумулятора еще не успела значительно подняться. Однако метод требует измерения напряжения с большей точностью и некоторых математических вычислений (вычисления производной и цифровой фильтрации полученного значения).

Некоторые зарядные устройства используют не постоянный зарядный ток, а импульсный. Импульсы тока имеют длительность около 1 сек, промежуток между импульсами — порядка 20-30 мс. Преимуществом такого метода называют лучшее выравнивание концентрации активных веществ по всему объему, меньшую вероятность образования крупных кристаллических образований на электродах и их пассивации. Точных данных по эффективности такого метода нет, во всяком случае вреда он не приносит. С другой стороны, такой способ имеет другие преимущества. В процессе детектирования окончания быстрого заряда необходимо точно измерять напряжение на аккумуляторе. Если измерение проводить под током, то дополнительную погрешность будет вносить сопротивление контактов, которое может быть нестабильным. Поэтому на время измерения зарядный ток желательно отключать. После выключения зарядного тока необходимо сделать паузу 5-10 мс, пока напряжение на аккумуляторе установится. Затем можно производить измерение. Для эффективной фильтрации помех сетевой частоты можно произвести ряд последовательных   выборок   на   интервале   20   мс   (один    период   сетевой   частоты)   с последующей цифровой фильтрацией.

Идея заряда импульсным током получила дальнейшее развитие. Был разработан метод, который называют FLEX Negative Pulse Charging или Reflex Charging. Этот метод отличается от простого импульсного заряда наличием в промежутках между импульсами тока зарядки импульсов разрядного тока. При длительности импульсов тока зарядки порядка 1 сек. длительность импульсов разрядного тока выбирается порядка 5 мс. Величина разрядного тока больше тока зарядки в 1.0-2.5 раз. Преимуществом такого метода называют более низкую температуру аккумулятора в процессе зарядки и способность устранять крупные кристаллические образования на электродах (вызывающих эффект «памяти»). Но есть результаты независимой проверки этого метода фирмой General Electric, которые говорят о том, что пользы такой метод не приносит, как впрочем и вреда.

Поскольку правильное определения окончания быстрого заряда является очень важным, хорошее зарядное устройство должно использовать несколько методов определения сразу. Кроме того должны проверяться некоторые дополнительные условия для аварийного прекращения быстрой зарядки. Так в фазе быстрой зарядки необходимо контролировать температуру аккумулятора и прекращать быструю зарядку в случае достижения критического значения. Для быстрой зарядки ограничение по температуре более жесткое, чем для зарядки вообще. Поэтому при достижении температуры +45°С необходимо аварийно прекратить быструю зарядку и перейти на фазу дозарядки меньшим током. Желательно перед продолжением зарядки дождаться остывания аккумулятора, так как при повышенных температурах способность принимать заряд у аккумуляторов падает.

Еще одним дополнительным условием является ограничение времени быстрой зарядки. Зная ток зарядки, емкость аккумулятора и КПД процесса зарядки можно вычислить время, необходимое для полной зарядки. Таймер быстрой зарядки должен быть установлен на время больше расчетного на 5-10%. Если это время истекло, а ни один из способов детектирования окончания быстрой зарядки не сработал, она аварийно прекращается. Такая ситуация, скорее всего, говорит о неисправности каналов измерения напряжения и температуры.

Кроме того, как и во всех других фазах, необходимо контролировать наличие аккумулятора.

Фаза дозарядки

В этой фазе ток зарядки устанавливают в пределах 0.1-0.3С. При токе дозарядки 0.1 С производители рекомендуют длительность дозарядки 30 мин. Более длительная дозарядка приводит к перезаряду, что увеличивает емкость аккумулятора на 5-6%, но сокращает количество циклов заряд-разряда на 10-20%. Еще одним положительным эффектом дозарядки является выравнивание заряда аккумуляторов в батарее. Те аккумуляторы, которые полностью заряжены, будут рассеивать подводимую энергию в виде тепла, в то время как другие будут заряжаться. Если фаза дозарядки идет непосредственно после фазы быстрой зарядки, полезно в течение нескольких минут остудить аккумуляторы. С повышением температуры способность аккумулятора принимать заряд существенно падает. Например, при температуре 45°С аккумулятор способен принять только 75% заряда. Поэтому дозарядка, проведенная при комнатной температуре, позволяет получить более полный заряд аккумулятора.

Фаза поддерживающей зарядки

Зарядные устройства, предназначенные для зарядки NiCd аккумуляторов по окончанию процесса зарядки обычно переходят в режим капельного заряда, чтобы поддерживать аккумулятор в полностью заряженном состоянии. Это приводит к тому, что температура аккумулятора всегда остается повышенной, что уменьшает срок службы аккумулятора. Для NiMH аккумуляторов долго находиться в состоянии капельной зарядки нежелательно, так как эти аккумуляторы плохо переносят перезаряд. По крайней мере ток поддерживающей зарядки должен быть очень низким, чтобы только компенсировать саморазряд. Для NiMH аккумуляторов саморазряд составляет до 15% емкости в первые 24 часа, затем саморазряд снижается и составляет 10-15% в месяц. Для того, чтобы скомпенсировать саморазряд, достаточен средний ток менее 0.005С. Некоторые зарядные устройства включают ток поддерживающей зарядки раз в несколько часов, остальное время аккумулятор отключен. Величина саморазряда сильно зависит от температуры, поэтому еще лучше сделать поддерживающий заряд адаптивным: небольшой ток зарядки включается лишь тогда, когда обнаруживается заданное уменьшение напряжения на аккумуляторе.

В принципе, от фазы поддерживающей зарядки можно вообще отказаться, но если между зарядкой и использованием аккумуляторов проходит время, то непосредственно перед использованием аккумуляторы нужно подзарядить для компенсации саморазряда. Хотя более удобно, если зарядное устройство постоянно поддерживает аккумуляторы в состоянии полной зарядки.

Сверхбыстрый заряд

При заряде до 70% своей емкости КПД зарядки близок к 100%. Это является хорошей предпосылкой для создания сверхбыстрого зарядного устройства. Конечно, увеличивать зарядный ток до бесконечности нельзя. Есть предел, обусловленный скоростью протекания химических реакций. На практике возможно использовать токи до 3С. Для того, чтобы аккумулятор не перегрелся, после достижения 70% заряда ток нужно снизить до уровня обычной быстрой зарядки и контролировать окончание зарядки обычным образом. Задача состоит в том, чтобы надежно контролировать достижение 70% отметки. Надежных методов для этого нет, повышение температуры инерционно, а перегрев укоротит жизнь аккумулятора. Особенно проблематично определение степени заряда в сборке, где могут быть аккумуляторы по-разному разряженные. Еще одной проблемой является подвод к аккумуляторам зарядного тока. При столь высоких токах плохой контакт может вызвать дополнительный нагрев и даже разрушение аккумулятора. И вообще, это весьма рискованное мероприятие, так как при ошибках зарядного устройства возможен взрыв. Нужно ли так спешить?

«Умное» зарядное устройство

Аккумуляторы даже одного форм-фактора могут иметь разную емкость. Например, для NiMH аккумуляторов размера АА в настоящее время характерными являются емкости 1900-2850 мA/ч, а для аккумуляторов размера ААА – 750-1100 мА/ч. Значения же токов зарядки пропорционально ёмкости аккумулятора. Если заряжать менее ёмкий аккумулятор большим током, будет происходить нагрев. Если заряжать аккумулятор меньшим током, возникают неудобства, связанные с увеличением времени зарядки. К тому же, в таких условиях может не работать один из методов определения окончания быстрой зарядки. В идеале зарядное устройство должно иметь возможность выбора зарядного тока в зависимости от используемых аккумуляторов. Однако на практике чаще всего токи устанавливают для типовых аккумуляторов. В настоящее время для аккумуляторов размера АА можно считать средней емкость примерно 2000 мА/ч, а для аккумуляторов ААА — примерно 800 мА/ч.

Нужно отметить, что для аккумуляторов одного форм-фактора с ростом емкости внутреннее сопротивление уменьшается незначительно, как и связанные с ним потери. Поэтому, если ток зарядки устанавливать равным 1С, температура аккумуляторов большей емкости будет выше. Как указывалось ранее, повышенная температура является причиной неполной зарядки. Поэтому для аккумуляторов размера АА можно рекомендовать не превышать ток зарядки 1.5-2А, независимо от их емкости. Иначе нужно применять принудительное охлаждение аккумуляторов во время быстрой зарядки с помощью вентилятора.

Поскольку для аккумуляторов разных размеров используются разные посадочные места с раздельными контактами, для изменения зарядного тока между АА и ААА аккумуляторами никаких дополнительных переключателей обычно не требуется.

Проблема выключения питания зарядного устройства

Если во время зарядки питание зарядного устройства было выключено, при включении должен происходить переход на фазу определения наличия аккумулятора. При этом процесс зарядки начнется сначала, но в силу того, что для определения момента окончания быстрой зарядки используются независимые от общего времени зарядки критерии, быстрый заряд продлится необходимое для полной зарядки время. А вот дозарядка будет повторена полностью, несмотря на то, что она, возможно, уже была частично выполнена. Но это практически не создает проблем, так как аккумуляторы, находящиеся в стадии дозарядки, считаются готовыми к использованию, и их можно вынуть в любой момент. Единственным минусом является перезаряд, который испытывают аккумуляторы при многократной дозарядке. Даже если периодически запоминать в энергонезависимой памяти текущее состояние процесса зарядки, это не решит проблем. Невозможно учесть саморазряд, так как неизвестна продолжительность пребывания зарядного устройства в обесточенном состоянии. К тому же, в обесточенном состоянии аккумуляторы могли быть вынуты или заменены. Полностью эта проблема решена в «умных» Li+ аккумуляторных сборках, которые внутри содержат контроллер, измеряющий величину заряда, сообщаемого аккумулятору или полученного от него. Это позволяет в любой момент точно определять степень заряда аккумулятора.

Тем не менее, одним из требований, предъявляемых к зарядному устройству, является низкий разряд установленных аккумуляторов при отсутствии питания устройства. Ток разряда через цепи обесточенного зарядного устройства не должен превышать примерно 1 мА.

Первичные источники тока

Кроме аккумуляторов в форм-факторе АА и ААА выпускаются первичные источники тока (их называют батарейки, хотя это и не совсем правильно). Основное распространение получили первичные источники двух типов: щелочные (Alkaline) и марганцево-цинковые. Щелочные источники имеют ёмкость в 5-7 раз выше, но они и более дорогие.

При установке первичных источников тока в зарядное устройство с режимом быстрой зарядки возможен взрыв, так как вентиляционные отверстия конструкцией первичных источников тока обычно не предусмотрены. Для устранения такой опасности весьма желательно, чтобы зарядное устройство могло отличать первичные источники тока от аккумуляторов и не включать режим быстрой зарядки в случае установки первых.

Отличий между аккумуляторами и первичными источниками тока относительно немного. Напряжение тех и других может быть одинаковым, в процессе разряда оно находится примерно в одном и том же диапазоне. Единственным отличием является более высокое внутреннее сопротивление у первичных источников тока. Именно по этому признаку отличают первичные источники тока от аккумуляторов контроллеры DS2711/12 фирма «MAXIM». Полностью заряженные NiMH аккумуляторы размера АА имеют внутреннее сопротивление порядка 25-50 мОм, размера ААА – 50-100 мОм. В то же время полностью заряженные щелочные батарейки размера АА имеют внутреннее сопротивление порядка 150-250 мОм, размера ААА – 200-300 мОм. Как видно, отличить аккумуляторы от первичных источников тока можно установив предельное значение внутреннего сопротивления порядка 150 мОм. Однако это справедливо только для полностью заряженных аккумуляторов и батареек. При разрядке у тех и других внутреннее сопротивление растет, и различия в общем случае исчезают.

Для определения первичных источников тока контроллеры DS2711/12 в процессе быстрой зарядки каждые 31 секунд выключают зарядный ток и измеряют напряжение на аккумуляторе без тока. По этому и другому значениям, измеренным уже с зарядным током, вычисляется внутреннее сопротивление аккумулятора. Если оно оказывается больше установленного предела, то процесс зарядки прерывается с индикацией ошибки. Из-за того, что у разряженных батареек и аккумуляторов внутреннее сопротивление может быть одинаковым, алгоритм не всегда будет работать. Однако есть несколько эффектов, которые делают работу зарядного устройства с таким алгоритмом вполне приемлемым. Если пытаться заряжать батарейку, разряженную до напряжения ниже 0.8В, то зарядное устройство не включит режим быстрой зарядки, пока в режиме пред-зарядки не будет достигнуто напряжение 0.8В. Поскольку пред-зарядка ведется относительно малым током, такой режим не может привести к существенному нагреву и разрушению батарейки. Когда напряжение достигнет 0.8В, то включится режим быстрой зарядки. Если ток быстрой зарядки 1А и более, то высока вероятность того, что из-за высокого внутреннего сопротивления батарейки напряжение поднимется выше 1.8В и зарядка сразу будет прервана. Если же этого не произойдет, то зарядку прервет первое измерение внутреннего сопротивления. В режиме быстрой зарядки (током 1А и более) для разряженного аккумулятора времени 31 сек. окажется достаточно для того, чтобы его внутреннее сопротивление уменьшилось и проверка ошибки не показала. Если же внутреннее сопротивление окажется выше нормы, процесс зарядки прервется. Поэтому для глубоко разряженного аккумулятора может потребоваться несколько попыток старта процесса зарядки, после чего внутреннее сопротивление аккумулятора станет меньше установленного порога и процесс зарядки пройдет нормально. Таким образом, введение в алгоритм зарядки процедуры определения первичных источников тока может вызвать некоторые побочные эффекты, такие как необходимость перезапуска процесса зарядки глубоко разряженного аккумулятора. Можно, конечно, усовершенствовать алгоритм определения первичных источников тока. Например, сделать порог внутреннего сопротивления зависимым от напряжения на аккумуляторе. Но никто не может гарантировать полной достоверности определения. К тому же, новые разработки первичных источников тока имеют все более близкие параметры к параметрам аккумуляторов. Включать определение первичных источников тока в алгоритм работы зарядного устройства или оставить это на совести пользователя — решать нужно в каждом конкретном случае.

Эффект памяти и восстановление аккумуляторов

Эффект памяти сильнее всего проявляется в NiCd аккумуляторах как снижение емкости аккумулятора при повторяющихся циклах неполной разрядки-зарядки. Суть эффекта состоит в том, что на электродах образуются крупные кристаллические образования, в результате часть объема активного вещества аккумулятора перестает использоваться. Для устранения эффекта памяти рекомендуется полная разрядка аккумулятора (до напряжения 0.8-1.0 В) с последующей зарядкой. В особо тяжелых случаях может потребоваться несколько таких циклов. NiMH аккумуляторы практически свободны от эффекта памяти. По заявлениям производителей максимальная потеря емкости, связанная с этим эффектом, не превышает 5%, что заметить крайне сложно. Тем не менее, примерно раз в месяц рекомендуется перед зарядкой NiMH аккумуляторов их полностью разрядить.

Желательно, чтобы зарядное устройство имело возможность разрядки аккумулятора с контролем минимального напряжения, по достижению которого разрядка прекращается. Режим разрядки аккумулятора в зарядном устройстве полезен не только с точки зрения восстановления аккумуляторов. Он оказывается очень кстати, когда возникает необходимость зарядить аккумуляторы с разной или неизвестной степенью начального заряда. Перед зарядкой степень заряда всех аккумуляторов желательно выровнять, что проще всего сделать их полной разрядкой. Особенно актуально это для зарядных устройств, заряжающих батарею последовательно соединенных аккумуляторов. Зарядное устройство с функцией разряда может обладать возможностью измерения емкости аккумуляторов, что также очень полезно на практике.

Взаимодействие аккумуляторов в сборке

Отдельные аккумуляторы в батарее могут иметь несколько отличающиеся характеристики. Причиной является разброс параметров при производстве аккумуляторов, неравномерное распределение температуры внутри батареи при эксплуатации и разные темпы старения отдельных аккумуляторов. В итоге при зарядке батареи аккумуляторы с меньшей емкостью будут подвергаться перезарядке. Это вызывает дальнейшую деградацию таких аккумуляторов и выход их из строя. С другой стороны, если один из аккумуляторов в батарее имеет высокий саморазряд или вовсе закорочен, то при попытке полной зарядки такой сборки перезаряд будут испытывать исправные аккумуляторы.

Аккумуляторы с меньшей емкостью будут разрушаться и в процессе разрядки сборки. Эти аккумуляторы окажутся разряженными раньше, дальнейшая разрядка сборки может вызвать очень глубокий разряд таких аккумуляторов и даже их переполюсовку. При этом температура и давление внутри аккумуляторов будет повышаться, что может привести к их разрушению.

В результате даже небольшое начальное различие емкости аккумуляторов в сборке будет возрастать в процессе эксплуатации, и это может закончиться разрушением одного из аккумуляторов. Поэтому нужно стремиться к тому, чтобы степень зарядки отдельных аккумуляторов была по возможности одинаковой. В идеальном случае каждый аккумулятор батареи должен заряжаться отдельно. Однако готовые сборки аккумуляторов часто имеют всего два вывода, поэтому заряжать можно только всю сборку сразу. В таком случае может оказаться полезным выравнивание (balancing) степени зарядки аккумуляторов. Выравнивание обязательно нужно производить для новой или глубоко разряженной сборки. Перед началом выравнивания контролируют напряжение на сборке. Если напряжение сборки менее 0.8В/акк. (т.е. в пересчете на каждый аккумулятор), то производят зарядку до 0.8В/акк. током примерно 0.1 С. Затем нужно произвести выравнивание, для чего следует полностью зарядить сборку током 0.3С, ограничив процесс заряда временем 4.0-4.5 часов. Если сборка аккумуляторов долго не находилась в эксплуатации, то рекомендуется дополнительно произвести несколько циклов заряд-разряда стандартными методами.

Share this post

Comments (73)

  • Леопольд Reply

    КЛАСС!
    Я уважаю ваш труд по поддержанию и продвижению блога и прекрасно понимаю его предназначение, но можно ли эту научно-исследовательскую работу изложить языком понятным простому обывателю — гуманитарию, обыкновенному потребителю который не стремиться овладеть знаниями в этой области. Дочитал до половины и устал, решил не забивать себе голову ненужными мне знаниями.
    В жизни так много интересного и на изучение всего не хватит ни здоровья ни самой жизни.
    Я купил зарядку и аккумуляторы и хочу что бы они исправно работали как мне и обещано в рекламе этих «сложных» приборов. Я понимаю, что для этого необходимо соблюдать некие правила пользования. Но пусть лучше взорвутся мои новые аккумуляторы и я куплю себе в соседнем ларьке то что первым попадёт мне на глаза.
    Может возможно написать краткую инструкцию размером А4. Думаю это привлечет потенциальных эээ… покуп… поклонников вашей продукции не так сильно подкованных технически.
    Не каждый владелец аккумуляторов нуждается в таком объеме знаний.
    Дайте простое руководство к действию с краткими, подчеркиваю краткими, объяснениями базовых знаний. Разместите на вашем форуме или здесь отдельной страничкой и всё, весь рынок ваш )))
    Удачи! Надеюсь Вы прислушаетесь к пожеланиям ваших клиентов.

    17.06.2011 at 16:05
    • сергей Reply

      Прекрасная статься, спасибо автору. У меня доп. вопрос: аккумуляторы eneloop 1900 mAh с низким самомразрядом при зарядке в умном ЗУ не оканчивают зарядку по delta-peak. Ток зарядки 1А. Лишь один из 8 аккумуляторов давал устройству стработать по delta-peak 7mV. Остальные даже на минимуме 5 mV не останавливают зарядки пока ЗУ не насчитает 2400 mA отданых аккумуляторам. Это особенность аккумуляторов с низким саморазрядом? Ток должен все таки быть больше 1А?

      23.03.2015 at 01:34
      • Zino Reply

        А какое у Вас умное зарядное устройство?

        23.03.2015 at 01:54
  • Леопольд Reply

    Ах да, для фанатов можно добавить в блог облако тэгов и возможно страницу со словарем и пояснениями некоторых загадочных слов )))

    17.06.2011 at 16:10
  • Максим Reply

    Поддерживаю предыдущего оратора, ни хрена ничего не понятно. Много букв. Теперь сомневаюсь нужны ли мне такие сложные приборы или лучше по старинке — батарейки.

    19.06.2011 at 03:19
  • Алексей Reply

    Лучшее руководство из всех прочитанных в Нете. Узнал важные детали которых не было в других руководствах. Автору огромное спасибо.

    22.06.2011 at 09:08
  • Николай Reply

    Для понимания содержимого данной статьи вполне достаточно знаний физики и химии на уровне средней школы, а также необходимо понимание того, что такое «алгоритм» работы устройства (другими словами — «программа»). Сейчас все сложные бытовые приборы (стиральные машины, микроволновки) управляются микропроцессорами и работают по заложенным в них алгоритмам (программам). Здесь как раз и описывается программа работы зарядного устройства, и поясняются физические и химические процессы, протекающие в аккумуляторах в процессе их зарядки. Гуманитариям наверное сложно будет все это понять, а технарям (в т.ч. и мне) тут все вроде понятно. Статья супер. Автору респект.

    26.06.2011 at 02:00
    • Viktor Reply

      Вы в жизни 200 циклов зарядов не сделаете. Хороший суточный разряд и 16 ч заряд на комплектующем устройстве… К концу года сутки в переговорном не держит. Не надо сказок. Литий да! —20 лет с переговорными и радиоуправлении.Купите ребенку игрушку. Убедитесь сами! —500…память….какая чушь!Наверное дипломы у Поплавского получали…(Украина).

      03.12.2012 at 15:58
      • Zino Reply

        Виктор, буду крайне признателен, если вы поясните свой комментарий …
        — Каких 200 циклов не сделаем?
        — Что вы подразумеваете под словосочетанием «комплектующее устройство»?
        — Про какое «переговорное» идёт речь?
        — Какой литий? … — аккумуляторы? батарейки? литий-ион? литий-полимер? литий-фосфат?
        — И причём здесь цифра 500 и какая-то память?

        А за просвещение Россиян на тему «Юного Орэла» — благодарствуем! Персонаж в наших краях ещё не фигурировал.

        05.12.2012 at 03:15
      • Влад Reply

        Если вам попадались плохие аккумуляторы, не надо всех стричь под одну (вашу) гребенку.

        01.04.2013 at 16:22
  • Лёха Reply

    хорошая статья. Мне понравилось. Всё подробно расписано. Узнал кое-что новое.

    13.07.2011 at 00:04
  • Bvz Reply

    Отличнейшая статья, автор! Не слушай товарищей типа Леопольда. Всё как раз кратко и понятно. Очень концентрированная информация без лишнего, информационного мусора. Огромное спасибо. Узнал немного нового.

    13.08.2011 at 17:33
  • Андрей А. Reply

    Поддерживаю Bvz. Поклон автору!
    Гуманитариям, возможно, и не понятно, но тут уж, как говорится, «Извините…, не для вас это, каждому своё».

    06.09.2011 at 01:26
    • Григорий Reply

      Стало быть, гуманитариям осталось пользоваться педальным приводом?
      Большое спасибо автору данной статьи. Если не сложно, добавьте небольшой абзац для «гуманитариев», посвященный простым правилам использования аккумуляторов, с тем, чтобы простой обыватель смог получить максимально возможный ресурс работы своих батарей: как правильно заряжать аккумуляторы, чтобы повысить срок их службы и по возможности не потерять емкость.

      02.03.2012 at 14:10
  • Eduard Reply

    А можно ли заряжать батареи от моторчика электромодели через подключения к нему генератор?

    01.11.2011 at 13:33
    • Zino Reply

      Можно, но только зачем?

      02.11.2011 at 02:12
      • gray_graff Reply

        Ну как зачем??? 🙂 вечный двигатель же 😉

        14.05.2013 at 20:41
  • Виталий Reply

    Автору статьи — огромный респект!
    Сконцентрировать в одной статье так много материала, собранного по крупицам из разных источников, — это титаническая работа! Видно, что человек занимается вопросом заряда аккумуляторов не один год. Мне, как разработчику эта статья очень пригодилась, спасибо вашему сайту за отличную подборку материалов.
    А пользователям эта статья не нужна, им нужен обзор зарядных устройств и самих аккумуляторов.

    19.11.2011 at 06:40
  • Александр Reply

    Автору большое спасибо!

    Материал довольно емкий, но никак не исчерпывающий в плане правил использования данного вида аккумуляторов, а лишь частично отвечает на затронутый в статье вопрос о методах (алгоритмах) их зарядки.

    Касательно «гуманитариев», мне кажется, это понятие не исключает усидчивости и терпения в попытках разобраться в интересующем вас вопросе ( даже если для этого нужно прочитать несколько страниц и, возможно, обратится к дополнительным источникам). Ведь настоящие гуманитарии не ленятся прочитывать тома сплошного текста, чтоб разобраться в причинах развязывания войн или принципов возникновения кризисов в рыночной экономике, не говоря уже о том что помимо сплошного текста иногда приходится оперировать сложными понятиями, формулами, цифрами и датами. Поэтому в поднятом выше пожелании, правильнее было бы использовать не «руководство для гуманитариев», а «руководство для чайников» или «руководство для ленивых» или «руководство для нежелающих ни в чем разбираться» или «руководство для нежелающих или не способных думать» и.т.д. коих в сети пруд пруди и которые как правило, скрывая весь анализ задач, а лишь показывая результаты, очень часто противоречат друг другу. А переписываясь или пересказываясь такими людьми вообще превращаются в бред.

    И специально нельзя все вышесказанное относить к домохозяйкам, поскольку грамотное обслуживание аккумуляторов АА и ААА сходно с умением качественно приготовить пищу — ведь и там и там химия и большое количество вариантов и внешних факторов.

    11.12.2011 at 17:56
  • Sunrise Reply

    Спасибо за статью.
    у меня есть 3 вопроса
    1. можно ли NiMh акк подзаряжать при 50%-60% емкости
    2. Почему на некоторых устройсвах не рекомендуют использование акамуляторов, они что могут повредить его?
    или ето касаеться только акк с большой емкостю или быстрым саморазрядом?
    3. будет ли целесобразно использовать акк с низким саморазрядом (lsd) в ТВ пульте

    18.12.2011 at 22:10
    • alex Reply

      1 да ибо в NiMH мал эфект памяти
      2 не повредить, но некотор. устр-ва (вроте вспышки в фотоаппарате) постоянно требуют значит. ток разряда, что NiMH поддержать не могут (быстро садятся)
      3 финансово нецелесообразно точно :-)) лучше в пульт совать NiMH до 1000mAh (у них саморазряд меньше — хватит дольше), а ещё лучше/проще купить обычные щелочные (ещё дольше протянут) и дешевле.
      На самом деле все эти ответы не сложно найти в вышеизложенной статье, удачи!

      30.12.2011 at 19:19
  • nicols3 Reply

    Несколько лет гробил аккумуляторы . Спасибо автору — просветил по полной программе

    08.01.2012 at 13:02
  • White Rabbit Reply

    Большое спасибо и респект
    Вот не ожидала встретить такую блестящую статью на обычном коммерческом сайте!
    Сейчас разрабтываем устройство для тестирования аккумуляторов, и Ваша статья оказалась полезна даже на фоне многочисленных профессиональных обзоров из специальной научной литературы.

    16.01.2012 at 18:09
  • Виталий Reply

    Здравствуйте, у меня такой вопрос, купил аккумуляторы 2500 mAh и зарядное. Заметил только дома что на зарядном написано — «Емкость аккумуляторов до 1300 mAh» могут ли быть какие нибудь проблемы из за этого ? Заранее спасибо

    23.01.2012 at 12:09
    • Максим Reply

      Ну так понятно — при зарядке аккумулятора большой ёмкости он может либо зарядаться о-очень долго либо вообще не зарядиться. В первой половине статьи об этом написано.

      23.01.2012 at 19:08
    • Zino Reply

      Подобное ограничение говорит о том, что …

      1) Зарядник уже морально старый

      2) Ограничение по ёмкости вероятно означает, что в зарядник встроен таймер, который рассчитан на то, чтобы не очень большим током зарядить аккумулятор с максимальной ёмкостью 1300mAh и прервать заряд по истечении времени, или при напряжении в цепи аккумуляторов из расчёта не более 1.25-1.35 на один аккумулятор.

      Если это так, то аккумулятор с ёмкостью 2500mAh Вам зарядить корректно не удастся. Проверить очень просто…

      Вам необходимо разрядить аккумуляторы в том девайсе, в котором они используются.

      Теперь посмотрите внимательно на характеристики Вашего зарядного устройства (обычно они указываются на корпусе). Вам необходимо узнать зарядный ток, которым данный зарядник заряжает аккумуляторы. Рассчитываем время окончания заряда для аккумуляторов с ёмкостью 1300mAh … для этого 1300 делим на зарядный ток и получаем время в часах.

      Скорее всего, если вы вставите в зарядник аккумуляторы с ёмкостью 2500, то зарядник прервет их заряд через то время, которое вы вычислили выше.

      Если этого не произошло, то Вам необходимо рассчитать аналогичное время заряда для аккумуляторов, которые вы будете заряжать, и по истечении этого времени самостоятельно прервать заряд (вытащить аккумуляторы из зарядника). В противном случае аккумуляторы могут перезарядиться, что не желательно.

      Стоит иметь ввиду, что иногда на заряднике пишется максимальный ток заряда для всех ячеек зарядника вместе. Если зарядник не имеет функции индивидуальной зарядки каждого аккумулятора в отдельности (побаночной зарядки), то для рассчёта зарядного тока для каждого слота зарядника, ток заряда делится на то количество аккумуляторов, которое вы планируете заряжать.

      Пример: зарядник не имеет функции побаночной зарядки … имеет 4 слота для зарядки четырёх аккумуляторов … на корпусе зарядника указан максимальный зарядный ток 600mA. Мы собираемся зарядить всего два аккумулятора, а это значит, что ток заряда для каждого аккумулятора будет уже не 600mA, а всего 300mA для каждого аккумулятора. Если мы будем заряжать 4 аккумулятора, то зарядный ток будет по 150mA для каждого аккумулятора. Далее делим значение ёмкости аккумулятора на зарядный ток и получаем предельное время заряда в часах (аккумулятор 2500mAh, зарядный ток 150mA … 2500/150 ~ 17 часов). Подобные аккумуляторы нужно извлечь из зарядника через 16-17 часов.

      24.01.2012 at 01:03
  • Sergey Reply

    Что за бред написан?
    Сначала пишут, что очень важным приемуществом Li-Po аккумуляторов есть то, что их можно сделать ваще любой формы — «Литий-полимерные аккумуляторы обладают ещё одним преимуществом — технологически их можно изготовить любой формы, аккумулятор может быть сверхплоским, толщиной всего несколько миллиметров. Кроме того Li-Po-аккумулятору можно придать весьма сложную форму, что позволяет применять его в устройствах с ограничениями по габаритным размерам (современные сотовые телефоны, портативные ноутбуки и т.п.) … » — так почему бы их не сделать в форме стандартных аккумуляторов АА или ААА???? Почему про это ничего не написано??
    Тогда бы и потребители не голосовали бы вообще по такой вот причине — «Потребители хотят иметь выбор и часто голосуют кошельком против такого подхода, покупая устройства, работающие на стандартных аккумуляторах размера АА или ААА.»!

    22.02.2012 at 17:36
    • Дима Reply

      Спасибо. Но материал так и не дал мне ответы на некоторые вопросы.

      27.02.2012 at 04:41
      • Zino Reply

        На какие?

        28.02.2012 at 06:58
    • Zino Reply

      Любой литий-полимерный аккумулятор имеет минимальное рабочее напряжение 3.7. Литий-ионные аккумуляторы давно выпускаются в размере 14500, что соответствует размеру обычного «пальчикового» аккумулятора, но минимальное рабочее напряжение на таком аккумуляторе 3.6V (см.пример Soshine 14500). Токоотдача и ёмкость у подобных Li-ion аккумуляторов при таком размере крайне ограничена, что не позволяет применять их в электронных приборах с высоким токопотреблением, в отличии от металл-гидридных аккумуляторов. Кроме того, цилиндрическую форму аккумуляторов сложно назвать компактной. Два Li-ion аккумулятора в размере AA отлично можно заменить призматическим литий-полимерным аналогом с гораздо большей ёмкостью.

      Хочу обратить Ваше внимание, что металл-гидридные аккумуляторы постепенно вытесняются с рынка аккумуляторами с литиевым наполнителем. Осмотритесь вокруг себя … мобильные телефоны, коммуникаторы, ноутбуки, большинство фото и видеокамер уже давно переведены на литиевые аккумуляторы. Ni-MH аккумуляторы удерживают свои позиции лишь в приборах либо с высоким токопотреблением, либо которые должны безотказно работать в экстримальных условиях.

      28.02.2012 at 06:57
  • Роман Reply

    Понятная и доступная информация по методам зарядки.
    С ее помощью осмыслил англоязычную инструкцию к з.у. ICharger 206B.
    Спасибо.

    11.03.2012 at 14:38
  • Гарик Reply

    Помогите разобраться… Если у меня в шуруповёрте Ni-Cd аккумуляторы и зарядное без всяких там наворотов , Вот в середине процесса зарядки произошло отключение от сети , что лучше предпринять ? Воткнуть в сеть и продолжить зарядку , либо уже не заряжать и доработать шуруповёртом до полного разряда, а уж затем постараться произвести зарядку по полной? В каком случаи эфекта памяти удастся избежать?

    11.03.2012 at 21:06
    • Zino Reply

      У никель-кадмиевых аккумуляторов действительно выражен эффект памяти, но это не значит, что нужно переживать из-за каждого случая прерывания процесса заряда. Спокойно дозарядите аккумуляторы и пользуйтесь.

      Чтобы вышеназванный эффект проявился во всей красе Вам придётся изрядно помучить аккумуляторы регулярными недозарядками в течении нескольких месяцев, а может быть и 1-2 лет

      13.03.2012 at 02:09
  • Гарик Reply

    спасибо успокоили…. всётаки недозаряд не есть фен-шуй…. так и запишем….. Прост запереживалось как-то из-а прерывания как запрёт у меня батарейко…. Теперь просто буду тщателно следить!!!! ещё раз спасибки!

    13.03.2012 at 21:55
  • Михаил Reply

    Статья просто замечательная, доступным языком изложен обширный научный материал. Вопрос: кто конкретно автор этого произведения? где нибудь эта статья была опубликована в официальном издании?

    29.03.2012 at 03:30
    • Zino Reply

      Автором статьи, на основе которой я писал этот материал, был Ридико Леонид Иванович. Его статья была написана очень давно и уже не во всём соответствовала действительности. Прогресс не стоит на месте и статью пришлось доработать.

      29.03.2012 at 03:53
  • Антон Reply

    Респект и уважуха автору статьи! 🙂
    Все очень понятно написано. Спасибо.
    Теперь бы еще разобраться какая из «умных» зарядок будет самой лучшей исходя из знаний, полученных из статьи, и знаний о таких зарядках и их качестве (которых у меня практически нет). Думаю, у вас они есть в полном объеме (т. е. знания и опыт использования различных «умных» зарядок, например, таких как La Crosse RS-700, La Crosse BC-900, Maha Powerex MH-C9000, Accupower IQ328, или универсальной, но менее удобной iMAX B6 для всех типов акб). А может самым надежным, но совсем не удобным способом будет самому разряжать акб, затем заряжать обычной быстрой зарядкой, контролируя все процессы тестером? 🙂
    Прошу автора этой статьи помощи в выборе самой «умной» и качественной зарядки.

    11.04.2012 at 17:37
  • Роман Reply

    Умные зарядки стоят дорого и гарантии не дают, а литий ионные аккумуляторы не везде можно применять. Может лучше литий полимерные использовать? Правда цена еще больше кусается.

    28.04.2012 at 05:59
  • Влад Reply

    Поколение Pepsi — не хочет забивать себе голову ненужными знаниями? Вообще, вам ничего не нужно. Правильно! Много букАв, дочитал только до половины, муть пишут тут и т.д. Уже молчали бы и не позорились. Ах, да! Сейчас это модно ничего не знать! Живите себе так и дальше, и пусть ваши реки с кисельными берегами будут быстры и глубоки. Кто только вот наполнять то их вам будет? Заучки всякие? Ну, да — их предназначение в том, чтобы вам, богоподобным жрачку до рта доносили, и жoпу подтирали. А не будет их — вы засрётесь и подохнете с голоду. До половины он дочитал…. Странно, что хоть до половины. Гуманитарии…. Не читайте такие статьи — гуманитарии! А то поумнеете, если такое возможно.

    08.06.2012 at 14:04
    • Илья Reply

      Точно сказано, на пять баллов! Полностью поддерживаю.

      14.08.2012 at 11:39
  • владимир Reply

    Ну если Вы такой честный, то почему прячимся?

    10.06.2012 at 17:25
  • Алексей Reply

    Статья супер!
    Большое спасибо!

    28.06.2012 at 21:00
  • Михаил Reply

    Большое спасибо за труд в сведении матариалов по затронутой теме в одну работу.
    Очень полезная статья, особенно укчитывая то, что материалы по затронутой

    19.07.2012 at 07:43
  • Михаил Reply

    Большое спасибо за труд и системное изложение матариалов по затронутой теме. Очень полезная статья. Когда-то занимался вопросами связанными с устройствами заряда и предполетной подготовкой авиационных аккумуляторов. Прочел статью с большим интересом.

    19.07.2012 at 07:52
  • Михаил Reply

    Добавлю. Единственное , что не осветили — вопросы выделения водорода при работе этих источников тока. Это препятствует применению Ni-MH в закрытых объемах. Например боксы фотокамер для подводной съёмки, где их не рекомендуется использовать по этой причине из-за накоплении водорода в замкнутом объёме бокса и возможности взрыва при бразовании искры …

    19.07.2012 at 08:10
  • Евгений Reply

    Автору огромное спасибо за столь тщательно подобранный и описанный материал. Но почему не рассмотрена возможность заряда методом Вудбриджа?(зарядка переменным значением зарядного тока от большего к меньшему в зависимости от степени заряда,изменяющегося по экспоненциальному закону). Зарядные устройства,работающие по этому алгоритму,очень просты в реализации. Как пример ЗУ на этом методе могу привести статью в журнале Радиолюбитель 1998год, #11, стр.30-31 ,где описана схема примитивного ЗУ,работающего на этом принципе. Простота построения ЗУ такого принципа очень привлекает и хотелось-бы знать возможность и характеристики заряда Ni-MH аккумуляторов.

    25.07.2012 at 11:17
  • Slavik Reply

    Всё вышеизложенное — это, конечно, интересно. Однако, хотелось бы списочек конкретных зарядных устройств, относящихся к правильным. Например, те же «умные» La Crosse или MAHA умеют FLEX Negative Pulse Charging или Reflex Charging? А «самые умные» универсальные зарядки типа IMAX — умеют? Производитель о таких тонкостях умалчивает, вот только непонятно почему: то ли чтобы не перегружать обывателя «лишней» информацией, то ли потому что не такие уж эти зарядки и умные. Но если не они, то кто?!

    11.05.2013 at 06:31
  • Константин Reply

    Спасибо за статью, правильно ли я пониманию:
    1. Если использовать капельную зарядку то достаточно замерить остаточное напряжение на аккумуляторе (желательно 0.8В) и уже по емкости и зарядному току определить время зарядки. Можно использовать дешевый таймер который влючается в розетку.
    2. В зарядниках используется разное напряжение зарядки (1.2-1.4 в), как оно влияет на процесс зарядки?
    3. Есть ли смысл покупать дорогой зарядник, или он через 2-3 года морально устареет и не окупит себя.

    22.06.2013 at 13:40
  • роман Reply

    Вопрос небольшой. Вот есть у меня аккумулятор RCR-V3 Lithium Battery. Там два контакта всего. Один плюс, а другой — минус. Есть амперметр постоянного тока, есть источник питания постоянного тока, стабилизированный. А вопрос вот какой. При зарядке этого аккумулятора подключать плюс источника питания к плюсу аккуммулятора, и соответсвенно минус источника питания к минусу аккуммулятора? Или может наоборот, плюс подключать к минусу и минус к плюсу? Дело в том, что физику изучал я давно и забыл уже. Извините за глупый вопрос.

    18.07.2013 at 15:04
  • роман Reply

    Немного подумав, ответил на свой вопрос. При зарядке от источника питания, надо плюс источника питания подключать к плюсу аккуммулятора, а минус — к минусу. Потому что при работе на нагрузку, когда акумулятор разряжается, ток внутри него течет от минуса к плюсу. Следовательно при зарядке должен течь в другом направлении.

    18.07.2013 at 15:54
  • Kirill Reply

    Вопрос к Zino, соавтору этой замечательной статьи.
    По поводу зарядника LaCrosse BC-700. На коробке среди характеристик указано «-dU». Не «-dV» как в статье, а именно «-dU», причём в нескольких местах. Гугль сочетания dU не почти не знает, один результат в посте от 2003 года.
    Что же это — мне палёный LaCrosse попался, что они перепутали букву?
    А случилось вот что, почему я полез в инет гуглить «методы зарядки NiMh акумов» — во время зарядки током 500ма, когда дисплей показывал 1500ма отданых акуму, я решил перезапустить устройство чтобы включить меньший ток зарядки (прочитал в инструкции, что новые акумы лучше заряжать током 200ма). Я рассчитывал, что умная зарядка с такой ситуацией как-то разберётся. Но вот уже на акумы отдано ещё 1000ма (в сумме 2500, предыдущие такие же акумы этой же зарядкой остановились на макс 2300ма), а зарядка как фигачила на 200ма, так и продолжала заряжать. (ток на каждом акуме не превышал при этом 1,41в, в предыдущей зарядке на каждом было 1,46-1,48в).
    Что это — глюк, бага или фича?

    21.07.2013 at 01:28
  • Kirill Reply

    Дополнение: после того как я перезагрузил зарядку (выкл/вкл) не вынимая акумы, при загрузке она сразу сказала full на всех 4 банках, не смотря на то, что буквально 10 сек назад каждый акум заряжала током 200ма

    21.07.2013 at 01:51
  • Kirill Reply

    Магазин, который продаёт эти зарядки (ул.Ивано Франко, 6) ответил в итоге так «на коробке ошибка, метод называется «минус дельта V», мы сообщим производителю о данной ошибке, спасибо за вашу внимательность». Я в шоке — вот это ошибка!!! Это же насколько нужно быть безграмотным, чтобы Voltage перепутать с Uoltage!
    Так же хочу внести разъяснение последующим покупателям зарядки BC-700 LaCrosse/Technoline — зарядка выпускается полностью в Китае, однако на коробке об этом нет никаких упоминаний, зато много намёков на то, что всё якобы сделано в Германии. По-моему, это самый плохой тип китайских вещей — когда подделывают под якобы другие страны. Уже практически никто не стесняется надписи made in China, однако на этой зарядке это имеет место быть.

    24.07.2013 at 13:13
  • жорик Reply

    автор, статья бомбовая!
    информации конечно много, но какие предложения решения проблемы зарядки? не проще ли указать зарядные устройства, которые будут полезны для простого пользователей, которые действительно разряжают\заряжают до нужного состояния и сами потом отключаются.

    18.09.2013 at 23:32
  • Игорь Reply

    Статья интересная, но…
    Согласен с предыдущим комментарием: какие ЗУ являются «умными» и где их купить?

    04.10.2013 at 14:37
  • Игорь Reply

    Чем и как перезаряжать АКБ формата 2/3 ААА, не могу нигде найти квалифицированный ответ.

    18.12.2013 at 13:29
    • Zino Reply

      Абсолютно любым зарядным устройством предназначенным для заряда NiMH (никель-металл-гидридных) аккумуляторов, если вы используете именно данный тип аккумуляторов. Вам потребуется лишь смастерить некий цилиндрический удлинитель аккумулятора, который будет иметь размер 1/3 AAA, и будет вкладываться в зарядник между минусовым контактом аккумулятора и клеммой зарядника. Из подручных средств могу Вам порекомендовать использовать несколько крупных гаек с внешним диаметром равным диаметру аккумулятора … гайки M8-M10 отлично могут подойти. Более сложный вариант — найти токаря, который сможет выточить цилиндрические проставки следующего вида … Цилиндрические проставки для зарядки аккумуляторов

      19.12.2013 at 00:22
    • Александр Reply

      Советую купить Soshine 4 китайского производства на Алиэкспресс. Дешёвый и под ЛЮБЫЕ размеры и напряжения типа АА и ААА. Показывает напряжение и ёмкость каждого аккумулятора. Можно заряжать разные аккумуляторы одновременно. Рекомендую.

      09.01.2016 at 13:57
  • Игорь Reply

    Пробовал таким способом. Сильный нагрев, отключил самостоятельно «Технолайн 1000»., побоялся испортить. На корпусе 400 mah, рекомендуемый ток заряда 20-40 ma. Что делать дальше?

    19.01.2014 at 23:28
  • AdmiX Reply

    Очень информативно! Действительно лучшая статья по данной тематике.
    Все же в процессе чтения возник вопрос. Про капельный режим заряда было сказано, что: «В то же время производители NiMH аккумуляторов не рекомендуют пользоваться капельной зарядкой.». Подскажите, какие из производителей не рекомендуют заряжать в капельном режиме? На всех пальчиковых аккумуляторах, что мне попадались (Duracell, GP, Ansmann) указан рекомендуемый режим заряда током 0.1C в течении 16 часов. Также большинство умных зарядок в циклированном режиме «раскачки емкости» аккумулятора используют для заряда именно ток 0.1C.

    27.04.2014 at 01:31
  • ysmk Reply

    Для Kirill
    Напряжение обозначается как U, ток I. V- это обозначение единицы измерения, Вольт. Поскольку для электронной схемы, которая контролирует заряд, придуманные единицы измерения ничего не значат, т.к. она отслеживает изменение напряжения, а не Вольты, обозначение dU более правильное.

    04.02.2015 at 10:48
  • сергей Reply

    рекрасная статься, спасибо автору. У меня доп. вопрос: аккумуляторы eneloop 1900 mAh с низким самомразрядом при зарядке в умном ЗУ не оканчивают зарядку по delta-peak. Ток зарядки 1А. Лишь один из 8 аккумуляторов давал устройству стработать по delta-peak 7mV. Остальные даже на минимуме 5 mV не останавливают зарядки пока ЗУ не насчитает 2400 mA отданых аккумуляторам. Это особенность аккумуляторов с низким саморазрядом? Ток должен все таки быть больше 1А?

    23.03.2015 at 01:36
    • Zino Reply

      А какое у Вас умное зарядное устройство?

      23.03.2015 at 01:56
  • saa Reply

    Нет гуманитариев и технарей, есть бестолочи и просто нормальные люди. Статья хорошая, вполне вразумительная. Кому лень шевелить мозгами, пусть шевелят хвостом… Тоже занятие…

    27.03.2015 at 13:45
  • Владимир Reply

    Подскажите, пожалуйста. У меня портативный аккумулятор на 7800 mAh, имею аккумулятор 2400 mAh, правильно ли я думаю, что аккумулятор емкостью 7800 mAh, должен зарядить три раза аккумулятор на 2400 mAh? Если это не так, то почему?

    07.04.2015 at 10:44
    • Zino Reply

      Это не так!
      Простая математика 7800 / 2400 = 3.25 и это означает, что вы сможете полностью зарядить свой аккумулятор не более трёх с хвостиком раз.

      22.04.2015 at 01:22
  • Михаил Икс Reply

    Здравствуйте!
    Прошагал много пути по интернету в поисках решения проблемы… В итоге нашел эту тему… Вижу тут Лица знающие толк в аккумуляторах. Господа, будьте добры! Подскажите как исправить такую проблемку: Телефону примерно 6-8 месяцев. Покупал новым с оригинальным ЗУ. Asus phonepad note 6. Аккумулятор на на 3200 мач. Процессор Intel Atom Z2580 (тактовая частота 2 ГГц, видеоускоритель PowerVR SGX544MP2).
    Проблемка вот в чем: установил с плей маркета программку DU battery saver и телефон теперь вообще не могу зарядить!(((( Программку снес, на телефоне восстановил стандартные настройки — не помогло! Аккумулятор садиться буквально за пару часов если не меньше и заряжается за 7-9 часов от родного ЗУ что в комплекте был. Пожалуйста, помогите решить эту проблемку! Аккумулятор встроенный и его просто так не сменить… Пожалуйста, дайте ответ на эл. Почту если не затруднит! Спасибо!

    18.04.2015 at 16:45
    • Zino Reply

      Увы, но деградация подобного аккумулятора со временем — это процесс необратимый! Никакие программные средства Вам не помогут решить данную проблему. Рекомендация одна — физическая замена аккумулятора, но при покупке подобного аккумулятора обращайте внимание на дату его выпуска.

      22.04.2015 at 01:19
  • Михаил Reply

    Большое спасибо за статью! Давно занимаюсь зарядкой и эксплуатацией аккумуляторов, но техника и возможности движутся вперед и нужно быть в курсе. Много нового для себя узнал, за что спасибо. У меня тоже не срабатывает дельта пик при зарядке NiMH, регулируется от 5-15мВ или (Default) по умолчанию, что есть 4мВ. Как быть? Пробовал разным током, при малом пишут вообще бесполезно-не сработает, на большом греются!!! Отключается ЗУ или по таймеру или по заданной ёмкости — но это всё не то!… У меня IMAX B6 mini если есть пару советов, то подскажите, буду очень благодарен! Заранее большое спасибо.

    17.04.2016 at 13:37
  • Виталий Reply

    Подскажите, вот имеются 3 аккумулятора по 10000amh NiMH
    как их лучше заряжать последовательно или параллельно и каким током?

    21.04.2016 at 17:01
    • Юрий Reply

      Лучше заряжать по одному элементу, если заряжать в ручном режиме.
      А ис двух зол надо выбирать последовательное соединение, тогда ток течет через все элементы одинаковый (рознятся напряжения на элементах). При параллельном соединении равны будут напряжения, а токи распределятся по сопротивлениям. При неблагоприятных условиях можно получить что на некоторых элементах тока практически не будет, а на других он будет чрезмерно велик.

      10.05.2016 at 17:44
  • Олег Reply

    Подскажите пожалуйста каким образом можно оживить никель металлогидридный аккумулятор http://mikroakustika.ru/images/mot.png? Зарядное устройство перестало видеть батарею после того как батарея пролежала 12 часов подключенной к ЗУ, который был отключен от сети. При отсутствии напряжения в сети (более 30 мин) необходимо отключать батарею от ЗУ, так написано в РЭ ЗУ. Аккумулятор пролежал около 12 часов, при этом зарядное устройство питалось за счет двух батарей подключенных к нему.

    29.11.2016 at 16:32

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


*