Аккумуляторы: общие сведения и рекомендации по эксплуатации.

[Мастер]

Аккумуляторы: общие сведения и рекомендации по эксплуатации.

Данная заметка представляет собой результат "фильтрации" и компиляцию широко известных сведений об аккумуляторах, приправленный некоторыми выводами по результатам собственных ОКР по автоматическим зарядным устройствам и опыту эксплуатации аккумуляторов. В каких-то моментах заметка может противоречить расхожим суевериям по поводу аккумуляторов.
Заметка посвящена двум до сих пор наиболее распространенным типам аккумуляторов: никель-кадмиевыем и никель-металлгидридным.
Для упрощения в заметке намеренно вместо понятий "эквивалентное внутреннее сопротивление элемента" и "зависимость энергоэффективности элемента от величины разрядного тока" применяется ламерское понятие "токоотдача".

Общие эксплуатационные характеристики.
- NiCd – обладают лучшей токоотдачей; лучше работают на морозе (меньше, чем NiMH снижают свою токоотдачу); обладают потенциально бОльшим сроком службы.
Обладают "эффектом памяти": если дозарядить частично разряженный аккумулятор, то при последующем разряде он отдаст в нагрузку лишь часть своей номинальной емкости.
В малой степени "боятся" глубокого разряда и длительного хранения в разряженном состоянии, однако, как и практически все остальные аккумуляторы, очень "боятся" перезарядки в обратной полярности.
- NiMH – современные силовые NiMH аккумуляторы достигли токоотдачи, сопоставимой с таковой у NiCd-аккумуляторов; при тех же габаритах могут обладать бОльшей емкостью, чем NiCd-аккумуляторы; эффект памяти выражен слабо; обладают примерно вдвое меньшим ресурсом, чем NiCd-аккумуляторы.
"Боятся" глубокого разряда и длительного хранения в разряженном состоянии, а также, как и практически все остальные аккумуляторы, очень "боятся" перезарядки в обратной полярности.


Зарядка аккумуляторов
Возможны три способа зарядки аккумуляторов:
1. Стандартная (медленная) зарядка током 0,1С, где С – номинальная емкость батареи: имеет два основных недостатка: большая длительность (14-16 часов в зависимости от типа батареи) и то, что заряженная малым током батарея хуже работает при разрядке большим током (падает "токоотдача"). Кроме того, медленная зарядка способствует развитию у аккумулятора эффекта памяти.
Превышение расчетного времени медленной зарядки не приводит к сколько-нибудь существенному сокращению ресурса аккумулятора.
2. Быстрая зарядка током 1/3…2С. Понятно, что при этом аккумулятор заряжается гораздо быстрее. Кроме того, заряженный таким образом аккумулятор лучше работает при больших разрядных токах, имеющих место в страйкбольных приводах.
Быстрая зарядка имеет существенный недостаток – необходимость точного определения момента полной зарядки батареи и прекращения быстрого заряда, т.к. перезаряд батареи большим током сокращает ее срок службы.
Наиболее точным и получившим широкое распространение в автоматических зарядных устройствах (АЗУ) методом определения момента полной зарядки батареи является метод "–dV", основанный на том факте, что напряжение на батарее в процессе зарядки плавно увеличивается до момента полной зарядки, после чего происходит небольшое – несколько милливольт - уменьшение напряжения. Такая малая величина –dV вынуждает применять специальные ИМС для контроля процесса зарядки, такие, например, как МАХ713 фирмы Maxim. Собственно, с широким распространением драйверов быстрой зарядки аккумуляторов, необходимость точного определения момента полной зарядки можно уже не считать недостатком.
Причем, следует иметь в виду, что при токах менее 0,5С для NiMH-аккумуляторов и менее 0,3-0,4С для NiCd- аккумуляторов эффект "–dV" выражен слабо и возможны как ложные отключения режима быстрой зарядки, так и неотключение режима быстрой зарядки после полной зарядки аккумулятора. Особенно это критично для NiMH, т.к. у них эффект "–dV" выражен гораздо слабее, чем у NiCd и если зарядный ток мал, батарея может сильно нагреться, прежде, чем произойдет отключение режима быстрой зарядки.
Традиционно считается, что быстрая зарядка "убивает" аккумулятор, однако для силовых аккумуляторов, применяемых в страйкбольных приводах этим обстоятельством можно пренебречь.
3. Ускоренная зарядка – промежуточная по величине тока между стандартной и быстрой. Поскольку эффект "–dV" при такой зарядке не может быть использован, применяется прекращение зарядки по таймеру или по температуре аккумулятора. Несвоевременное отключение сокращает срок службы аккумулятора. К сожалению, базовые китайские зарядники обычно имеют зарядный ток, соответствующий именно ускоренной зарядке, без какой-либо автоматизации (например, Симы 0.28 и 0.31 комплектуются АКБ емкостью 1200мА*ч и ЗУ с номинальным током 250мА, что соответствует 0,2С).

Кроме того, применяется капельная подзарядка аккумуляторов – подзарядка током порядка 0,05С после окончания быстрой зарядки для компенсации саморазряда аккумулятора и поддержания его в полностью заряженном состоянии до момента отключения от зарядного устройства.


Разрядка аккумуляторов.
Из-за того, что элементы, из которых собрана аккумуляторная батарея (АКБ) имеют некоторый разброс емкостей, при глубоком разряде батареи элементы, имеющие меньшую емкость могут быть переразряжены до уровня меньше допустимого. Это отрицательно сказывается на сроке службы АКБ, особенно чувствительны к переразряду NiMH-аккумуляторы. При глубоком разряде АКБ возможен не только разряд некоторых элементов ("банок") до нуля, но даже их заряд в обратной полярности за счет тока, отдаваемого более заряженными банками. Такая перезарядка в обратной полярности чрезвычайно вредна для аккумуляторов. Так в батарее появляются "убитые банки".
При появлении первых признаков разряда АКБ при эксплуатации, необходимо сразу прекратить ее дальнейший разряд. Попытки "выжать" из АКБ "всё до капли" ("отдохнет – еще чуть постреляет") очень негативно сказываются на сроке службы АКБ.


Общие указания по эксплуатации АКБ.
Поскольку NiCd батареи обладают "эффектом памяти", их перед зарядкой необходимо полностью – до напряжения 0,8…1,0 В на банку (0,9…1,1 В на банку для NiMH) разрядить. Более глубокий разряд вреден для аккумуляторов, особенно NiMH.
Хотя отдельные элементы лучше хранить в заряженном состоянии, а перед использованием для получения максимальной отдачи проводить цикл разряд-заряд, но NiCd-АКБ следует разряжать перед хранением и хранить в разряженном состоянии.
Это связано с тем, что элементы АКБ неидентичны и имеют разный саморазряд, из-за чего элементы хранившейся в заряженном состоянии батареи в конце хранения будут заряжены по-разному (батарея "разбалансирована") и при последующей разрядке батареи некоторые из них могут чрезмерно разрядиться и даже перезарядиться в обратной полярности за счет более заряженных элементов. Это гораздо вреднее для батареи, чем хранение в разряженном состоянии.

NiMH батареи практически не имеют эффекта памяти и могут дозаряжаться после частичной разрядки. Кроме того, для них очень вредна глубокая разрядка. Такие батареи следует хранить в заряженном состоянии, а перед использованием подзаряжать для компенсации саморазряда, причем, после длительного хранения (несколько месяцев) батарею желательно выдержать сутки в режиме подзарядки малым током для выравнивания характеристик отдельных банок.

Хотя эффект памяти у NiMH батарей и незначителен, но при длительной эксплуатации в режиме частичной разрядки и подзарядки полезны тренировочные циклы "полный заряд – полный разряд (до напряжения не меньше 0,9В на банку!) – полный заряд". Ориентировочно – после каждых десяти рабочих циклов.

Если батарея при эксплуатации была полностью разряжена, то дополнительная разрядка перед зарядкой не только не требуется, но и вредна!

Учитывая изложенное, NiCd батареи рекомендуется после одной-двух игр разрядить, не допуская переразряда(!), хранить разряженными и заряжать в ночь перед игрой, а NiMH – хранить заряженными, подзаряжая их в ночь перед игрой, и периодически проводить тренировочные циклы.


Периодическое обслуживание аккумуляторов
При эксплуатации NiCd аккумуляторов в соответствии с выше изложенными рекомендациями никакого дополнительного обслуживания не требуется.
При эксплуатации NiMH аккумуляторов целесообразно проведение периодического обслуживания для предотвращения проявления "эффекта памяти" (снижения емкости аккумуляторов) и "разбалансировки" батареи.
Рекомендуется следующая программа обслуживания:
а) Зарядка:
- для разряженной батареи - зарядка током 0,09-0,1С в течение 15-14 часов.
- для частично заряженной батареи - зарядный ток тот же, а время зарядки - пропорционально меньше, заряжать до легкого равномерного потепления батареи, плюс 1…2 часа.
б) Разрядка током 0,1-0,2С до напряжения 1,00…1,05 В/банку.
в) Быстрая зарядка, затем капельная подзарядка в течение 2-4 часов.


Ввод новой АКБ в эксплуатацию.
Новая АКБ при первых циклах заряд-разряд не "выдает" свою номинальную емкость, кроме того, первые несколько циклов новые батареи обычно имеют меньшую "токоотдачу".
Для доведение АКБ до номинальных параметров необходима так называемая формовка батареи. Правильно выполненная формовка увеличивает срок службы АКБ.
Рекомендуется следующая программа действий:
а) зарядка током 0,1С в течение 16 часов.
б) разрядка током 0,1-0,2С до напряжений, указанных в " Общие указания по эксплуатации АКБ"
в) зарядка током 0,1С в течение 14 часов.
г) разрядка током 0,1-0,2С до напряжений, указанных в " Общие указания по эксплуатации АКБ"
д) быстрая зарядка, затем капельная подзарядка в течение 2-4 часов.
е) разрядка током 0,1-0,2С до напряжений, указанных в " Общие указания по эксплуатации АКБ"
ж) - для NiCd: хранение и быстрая зарядка перед применением.
- для NiМН: быстрая зарядка и хранение до применения, при хранении св. 2 недель – подзарядка перед применением.

[scirocco]

Теме этой самое место в "Арсенале"!

[Мастер]

Ок!