یک شارژر باتری خوب، پایه ای برای باتری هایی است که بادوام هستند و عملکرد خوبی دارند. باتری و شارژر باید مثل اسب و کالسکه با هم باشند. همانطور که یک رویه معمول است، برنامه ریزی محتاطانه با قرار دادن منبع برق در ابتدای پروژه به جای پس از تکمیل سخت افزار، اولویت اصلی را به منبع انرژی می دهد. مهندسان اغلب از پیچیدگی مربوط به منبع برق، به ویژه هنگام شارژ در شرایط نامطلوب، آگاه نیستند.
شارژرها معمولاً با سرعت شارژشان شناسایی می شوند. محصولات مصرفی با یک شارژر شخصی ارزان قیمت عرضه می شوند که در صورت استفاده مطابق دستورالعمل عملکرد خوبی دارد. شارژر صنعتی اغلب توسط شخص ثالث ساخته می شود و دارای ویژگی های خاصی مانند شارژ در دمای نامطلوب است. اگرچه باتری‌ها زیر نقطه انجماد کار می‌کنند، اما همه مواد شیمیایی را نمی‌توان در زمان سرد شارژ کرد و اکثر یون‌های لیتیوم در این دسته قرار می‌گیرند. باتری های مبتنی بر سرب و نیکل زمانی که سرد هستند با نرخ پایین تری شارژ می شوند.
برخی از شارژرهای لیتیوم یونی (Cadex) دارای ویژگی بیدار شدن یا “تقویت” هستند تا در صورتی که باتری لیتیوم یونی به دلیل تخلیه بیش از حد به خواب رفته باشد، امکان شارژ مجدد را فراهم می کند. هنگامی که باتری را در حالت دشارژ ذخیره می‌کنید که در آن، خود تخلیه ولتاژ را به نقطه قطع می‌رساند، وضعیت خواب ممکن است رخ دهد. یک شارژر معمولی چنین باتری ای را غیرقابل استفاده می داند و بسته اغلب دور انداخته می شود. بوست جریان شارژ کمی را اعمال می کند تا ولتاژ را بین ۲٫۲ ولت در سلول و ۲٫۹ ولت در سلول افزایش دهد و مدار حفاظتی را فعال کند، در این مرحله یک شارژ معمولی شروع می شود. اگر یون لیتیوم برای یک هفته یا بیشتر کمتر از ۱٫۵ ولت در سلول باشد، احتیاط لازم است زیرا ممکن است دندریت هایی ایجاد شده باشند که می توانند ایمنی را به خطر بیندازند.
شارژرهای مبتنی بر سرب و لیتیوم با ولتاژ ثابت جریان ثابت (CCCV) کار می کنند. در CCCV جریان شارژ ثابت است و زمانی که ولتاژ به حد تعیین شده برسد، ولتاژ محدود می شود. با رسیدن به حد مجاز ولتاژ، باتری اشباع می شود. جریان کاهش می یابد تا زمانی که باتری دیگر نمی تواند شارژ بیشتری را بپذیرد و شارژ سریع پایان می یابد. هر باتری آستانه جریان پایین خود را دارد.
باتری های مبتنی بر نیکل با جریان ثابت شارژ می شوند و ولتاژ آزادانه افزایش می یابد. این را می توان با بلند کردن وزنه با بند لاستیکی که در آن دست بالاتر از بار پیش می رود مقایسه کرد. تشخیص شارژ کامل هنگام مشاهده افت ولتاژ خفیف پس از افزایش مداوم اتفاق می افتد. برای محافظت در برابر ناهنجاری‌ها، مانند سلول‌های کوتاه یا عدم تطابق، شارژر باید دارای یک تایمر پلاتو باشد تا در صورت عدم شناسایی ولتاژ مثلث، پایان شارژ ایمن را تضمین کند. حسگر دما نیز باید اضافه شود که افزایش دما را در طول زمان اندازه گیری می کند. چنین روشی به عنوان دمای دلتا در زمان دلتا یا dT/dt شناخته می شود و با شارژ سریع به خوبی کار می کند.
افزایش دما در باتری های مبتنی بر نیکل طبیعی است، به خصوص زمانی که به سطح شارژ ۷۰ درصد می رسد. کاهش راندمان شارژ باعث این امر می شود و جریان شارژ باید برای محدود کردن تنش کاهش یابد. هنگامی که “آماده” است، شارژر به شارژ سریع تغییر می کند و باتری باید خنک شود. اگر دما بالاتر از محیط باقی بماند، شارژر به درستی کار نمی کند و باتری باید خارج شود زیرا ممکن است شارژ قطره خیلی زیاد باشد.
NiCd و NiMH نباید هفته ها و ماه ها بدون مراقبت در شارژر باقی بمانند. تا زمانی که نیاز باشد، باتری ها را در جای خنک نگهداری کنید و قبل از استفاده شارژ کنید.
باتری های لیتیومی باید همیشه در هنگام شارژ خنک بمانند. اگر دما بیش از ۱۰ درجه سانتیگراد (۱۸ درجه فارنهایت) بالاتر از محیط با شارژ معمولی افزایش یافت، استفاده از باتری یا شارژر را متوقف کنید. یون لیتیوم نمی تواند شارژ بیش از حد را جذب کند و در صورت پر شدن شارژ قطره ای دریافت نمی کند. حذف Li-ion از شارژر ضروری نیست. با این حال، در صورت عدم استفاده برای یک هفته یا بیشتر، بهتر است بسته را در جای خنک قرار دهید و قبل از استفاده دوباره شارژ کنید.
معرفی محصول: شارژر ۱۲ ولت ۲ آمپر
انواع شارژر
شارژر شبانه یا کند
ابتدایی ترین شارژر، شارژر شبانه بود که به عنوان شارژر کند نیز شناخته می شود. این به روزهای نیکل-کادمیم قدیم برمی گردد که در آن یک شارژر ساده تا زمانی که باتری متصل بود، حدود ۰٫۱ درجه سانتی گراد (یک دهم ظرفیت نامی) شارژ ثابتی اعمال می کرد. شارژرهای آهسته تشخیص شارژ کامل ندارند. شارژ ثابت می ماند و شارژ کامل یک باتری خالی ۱۴ تا ۱۶ ساعت طول می کشد. هنگامی که به طور کامل شارژ می شود، شارژر آهسته، NiCd را در لمس ولرم نگه می دارد. به دلیل کاهش توانایی آن در جذب شارژ بیش از حد،NiMH نباید با یک شارژر کند شارژ شود. شارژرهای مصرفی کم‌هزینه که سلول‌های AAA، AA و C را شارژ می‌کنند، اغلب از این روش شارژ استفاده می‌کنند، بنابراین برخی از اسباب‌بازی‌های کودکان نیز چنین هستند. وقتی گرم شد باتری ها را خارج کنید.
شارژر rapid
شارژر rapid بین شارژر کند و سریع قرار می گیرد و در محصولات مصرفی استفاده می شود. زمان شارژ یک بسته خالی ۳ تا ۶ ساعت است. وقتی پر شد، شارژر روی حالت «آماده» قرار می‌گیرد. اکثر شارژرهای سریع شامل سنجش دما برای شارژ ایمن باتری معیوب هستند.
شارژر سریع
شارژر سریع چندین مزیت را ارائه می دهد و یکی از آنها زمان شارژ کوتاه تر است که نیاز به ارتباط تنگاتنگ بین شارژر و باتری دارد. با نرخ شارژ ۱C که معمولاً یک شارژر سریع از آن استفاده می کند، یک NiCd خالی و NiMH در کمتر از یک ساعت شارژ می شود. با نزدیک شدن به شارژ کامل باتری، برخی از شارژرهای مبتنی بر نیکل جریان را کاهش می دهند تا با پذیرش شارژ کمتر تنظیم شوند. باتری کاملاً شارژ شده، شارژر را روی شارژ قطره ای تغییر می دهد که به عنوان شارژ تعمیر و نگهداری نیز شناخته می شود. بسیاری از شارژرهای مبتنی بر نیکل امروزی دارای شارژ قطره ای کاهش یافته هستند تا NiMH را نیز در خود جای دهند.
شارژر لیتیوم یون
لیتیوم یون کمترین تلفات را در هنگام شارژ دارد و بازده کولمبیکی بهتر از ۹۹ درصد است. در دمای ۱C، باتری در کمتر از یک ساعت تا ۷۰ درصد حالت شارژ (SoC) شارژ می شود. زمان اضافی به شارژ اشباع اختصاص می یابد. یون لیتیوم مانند اسید سرب به بار اشباع نیاز ندارد. در واقع بهتر است لیتیوم یون را به طور کامل شارژ نکنید. در این صورت باتری ها بیشتر دوام می آورند اما زمان کار کمی کمتر می شود. از بین همه شارژرها، Li-ion ساده ترین است. هیچ حقه‌ای که قول بهبود عملکرد باتری را بدهد، همانطور که اغلب توسط سازندگان شارژرهای باتری‌های مبتنی بر سرب و نیکل ادعا می‌شود، اعمال نمی‌شود. فقط روش ابتدایی CCCV کار می کند.
شارژر اسید سرب
شارژر اسید سرب نمی تواند سریع شارژ شود و اصطلاح “شارژ سریع” نام اشتباهی است. اکثر شارژرهای اسید سرب باتری را در ۱۴ تا ۱۶ ساعت شارژ می کنند. هر چیزی کندتر یک سازش است. اسید سرب را می توان در حدود ۸ ساعت تا ۷۰ درصد شارژ کرد. یک بار جزئی خوب است به شرطی که اسید سرب گهگاه بار کاملاً اشباع دریافت کند تا از سولفاته شدن جلوگیری کند.
جریان آماده به کار در شارژر باید کم باشد تا در مصرف انرژی صرفه جویی شود.Energy Star به شارژرهای تلفن همراه و سایر شارژرهای کوچک با توان ۳۰ میلی وات یا کمتر در حالت آماده به کار، پنج ستاره می دهد. چهار ستاره به شارژرهای ۳۰ تا ۱۵۰ میلی‌وات، سه ستاره به ۱۵۰ تا ۲۵۰ میلی‌وات و دو ستاره به ۲۵۰ تا ۳۵۰ میلی‌وات می‌رسد. میانگین مصرف ۳۰۰ مگاوات است و این واحدها یک ستاره می گیرند. انرژی استار قصد دارد مصرف فعلی شارژرهای شخصی را کاهش دهد که عمدتاً در صورت عدم استفاده به برق متصل می شوند. بیش از یک میلیارد شارژر از این قبیل در سراسر جهان در هر زمان معینی به کمربند متصل است.
دستورالعمل های ساده هنگام خرید شارژر
- زمانی که وضعیت شارژ باتری (SoC) کم باشد، کارآمدترین شارژ باتری است و زمانی که باتری به SoC 70 درصد و بالاتر می‌رسد، پذیرش شارژ کاهش می‌یابد. یک باتری کاملاً شارژ شده دیگر نمی تواند انرژی الکتریکی را به انرژی شیمیایی تبدیل کند و باید شارژ را کاهش داد یا آن را قطع کرد.
- پر کردن باتری بیش از حالت شارژ کامل، انرژی اضافی را به گرما و گاز تبدیل می کند. با Li-ion، این می تواند منجر به رسوب مواد ناخواسته شود. شارژ بیش از حد طولانی مدت باعث آسیب دائمی می شود.
- از شارژر مناسب برای شیمی باتری مورد نظر استفاده کنید. اکثر شارژرها فقط یک ماده شیمیایی را ارائه می دهند. مطمئن شوید که ولتاژ باتری با شارژر مطابقت دارد. در صورت متفاوت بودن شارژ نکنید.
- رتبه Ah یک باتری می تواند تا حدی متفاوت از میزان مشخص شده باشد. شارژ یک باتری بزرگتر کمی بیشتر از یک بسته کوچکتر طول می کشد و بالعکس. اگر امتیاز Ah بیش از حد منحرف شد (بیش از ۲۵ درصد) شارژ نکنید.
- یک شارژر با وات بالا زمان شارژ را کوتاه می کند اما محدودیت هایی در مورد سرعت شارژ باتری وجود دارد. شارژ فوق سریع باعث استرس می شود.
- یک شارژر اسید سرب باید در صورت اشباع کامل به شارژ شناور تبدیل شود. یک شارژر مبتنی بر نیکل باید در صورت پر شدن به شارژ قطره ای تغییر کند. یون لیتیوم نمی تواند شارژ اضافی را جذب کند و بار قطره ای دریافت نمی کند. شارژ قطره ای و شارژ شناور خسارات ناشی از تخلیه خود را جبران می کند.
- برای پایان دادن به شارژ باتری معیوب، شارژرها باید دارای درجه حرارت باشند.
- دمای شارژ را رعایت کنید. باتری های سرب اسید باید در لمس ولرم بمانند. باتری های مبتنی بر نیکل در پایان شارژ گرم می شوند، اما باید در حالت “آماده” خنک شوند. یون لیتیوم نباید بیش از ۱۰ درجه سانتیگراد (۱۸ درجه فارنهایت) بالاتر از محیط قرار گیرد که به شارژ کامل برسد.
- هنگام استفاده از شارژر ارزان قیمت، دمای باتری را بررسی کنید. وقتی گرم شد باتری را خارج کنید.
- در دمای اتاق شارژ کنید. پذیرش شارژ در دمای سرد کاهش می یابد. لیتیوم یون را نمی توان زیر صفر شارژ کرد.