Ładowarki procesorowe
W ładowarkach procesorowych przebiegiem ładowania steruje procesor, odpowiednio dostosowujący prąd ładowania tak, aby ani nie przeładować, ani nie naładować tylko częściowo umieszczonych w ładowarce akumulatorków.
Podstawowym pytaniem na które „odpowiedzieć” musi sobie ładowarka jest – „kiedy akumulatorek jest już w pełni naładowany?” Niestety, uzyskanie odpowiedzi wcale nie jest proste. Jak widzieliśmy, zastosować można tutaj metodę „na oko” – akumulatorek ma mniej więcej taką pojemność, jeżeli będziemy go ładować przez mniej więcej taki czas, nie powinien się za bardzo przeładować. O problemach tej metody już pisałem. Rozważmy inne możliwości – na początek, przyjrzyjmy się zmianom napięcia pojedynczego ładowanego ogniwa w trakcie procesu ładowania (wykres poniżej).
Widzimy, że napięcie na ładowanym akumulatorku wcale nie zależy liniowo od poziomu jego naładowania (na marginesie – sprawia to poważne problemy kiedy np. chcemy dowiedzieć się, jak bardzo rozładowany jest nasz akumulatorek – napięcie dla 10% pojemności jest omalże identyczne z tym dla 60%). Na szczęście jednak, pod koniec ładowania napięcie zaczyna dość gwałtownie wzrastać (wzrost ten jest jednak znacznie mniejszy w przypadku akumulatorków Ni-MH) – aby łagodnie opaść w momencie kiedy akumulatorek zostanie w pełni naładowany. A zatem, aby stwierdzić kiedy przestać ładować akumulatorek (albo lepiej – kiedy przełączyć się na ładowanie potrzymujące) „wystarczy” monitorować napięcie na ładowanym ogniwie – i odłączyć prąd w momencie kiedy zacznie ono spadać. Rozwiązanie wydaje się idealne! Niestety, jest jedna problem – spadek napięcia nie jest zbyt duży – wynosi tylko ok. 10mV dla ogniwa Ni-Cd, i ok. 2mV dla ogniwa Ni-MH. Zmierzenie tak niewielkiej różnicy napięć (dodatkowo o niepewnej wielkości – weźmy pod uwagę różne konstrukcje akumulatorków, ich historię eksploatacji, zakłócenia zewnętrzne) nie jest zadaniem łatwym – do tego potrzebny jest właśnie ów „procesor” w ładowarkach procesorowych!
Oczywiście, trudno wierzyć takiemu niepewnemu pomiarowi jako jedynemu źródłu wiedzy o tym, kiedy zakończyć ładowanie. Dlatego też producenci ładowarek przyjrzeli się również charakterystyce temperaturowej ogniwa w trakcie procesu ładowania (patrz wykres poniżej).
Ładowanie Akumulatorków
Widzimy, że wraz z postępami ładowania, wzrasta również temperatura ładowanego ogniwa – a w dodatku, wykreślona charakterystyka jest już nieco bardziej liniowa niż ta z którą mieliśmy do czynienia w przypadku napięcia. Tą też właśnie charakterystyką wspomagają się w wyznaczaniu momentu zakończenia ładowania lepsze ładowarki procesorowe – odcinać prąd można zresztą zarówno na podstawie wzrostu wartości temperatury powyżej określonego progu, jak i w momencie przekroczenia przez pochodną temperatury (prędkość jej wzrostu, mierzoną w stopniach Celsjusza na jednostkę czasu) określonej granicy. I oczywiście, nigdy nie należy zapominać również o starym dobrym mechanizmie zegarowym „na wszelki wypadek” – odłączającym prąd ładowania gdyby przeciągało się ono zbyt mocno w czasie.
jak ładować szybciej?
Odpowiedź na to pytanie jest prosta – ładować większym prądem! Niestety, szybko przekonamy się, że nawet przy prądach rzędu C/3 nasze ogniwa nagrzewają się bardzo szybko do wysokich temperatur – co w skrajnych przypadkach grozić może nawet wybuchem akumulatorka/jego rozszczelnieniem. Znów w sukurs przychodzą nam procesory umieszczane w ładowarkach – powierzyć im możemy kontrolę prądu ładowania tak, aby trwało ono szybciej – nie niszcząc przy tym naszych akumulatorków. Poniżej przedstawiamy przykładowy przebieg procesu ładowania w szybkiej ładowarce procesorowej:
szybkie rozładowanie akumulatorka – gwarantuje to, że ładowanie zawsze zaczynamy w tych samych warunkach – od całkowicie rozładowanych ogniw; ma to niestety taką wadę, że skraca nieco żywotność akumulatorków (rozładowanie jest równoznaczne przecież z normalnym użytkowaniem akumulatorka) jeżeli mamy zwyczaj umieszczać je w ładowarce kiedy nie są jeszcze w pełni rozładowane; dodatkowo uniemożliwia to „doładowywanie” nie w pełni rozładowanych akumulatorków
ładowanie prądem 1C – oczywiście akumulatorek ładowany jest 10-krotnie szybciej niż standardowo, jednakże bardzo szybko się nagrzewa – ta faza ładowania kończy się natychmiast kiedy prędkość wzrostu temperatury ogniwa przekroczy 1 stopień Celsjusza/minutę
ładowanie prądem C/10 – kończy się w momencie zanotowania spadku napięcia na akumulatorku (dodatkowymi kryteriami mogą być również wzrost temperatury, i z pewnością czas ładowania)
ładowanie podtrzymujące prądem C/300 – kończące się dopiero w momencie wyjęcia akumulatorka z ładowarki – ma na celu utrzymanie go w stanie permanentnego pełnego naładowania (należy pamiętać, że np. pozostawione „na półce” akumulatorki Ni-MH potrafią tracić do 3% ładunku dziennie – oznacza to, że rozładowują się całkowicie w ciągu miesiąca!)