Šiuolaikinių įrenginių veikimas neatsiejamas nuo patikimų energijos šaltinių. Įkraunami akumuliatoriai, tokie kaip AGM, LiPo ir NiMH, yra plačiai naudojami įvairiose srityse - nuo automobilių iki modeliavimo. Kiekviena technologija pasižymi unikaliomis savybėmis, privalumais ir specifiniais naudojimo reikalavimais.
AGM akumuliatorių technologija ir savybės
AGM (Absorbent Glass Mat) - tai technologija, kurioje elektrolitas yra prisotintame stiklo pluošte. Dažnai šie akumuliatoriai klaidingai vadinami geliniais, tačiau tikrieji geliniai akumuliatoriai standartiniuose automobiliuose praktiškai nenaudojami. Tiek AGM, tiek ir geliniuose akumuliatoriuose, skilus korpusui, elektrolitas neišteka, kas užtikrina didesnį saugumą.
AGM akumuliatorių privalumai ir pritaikymas
AGM akumuliatoriai yra ypatingai išvtermingi apkrovoms ir atsparūs giliam iškrovimui. Starto metu atiduodama galia yra žymiai didesnė dėl mažos vidinės varžos. Be to, jie 4-5 kartus greičiau įsikrauna nei įprastiniai rūgštiniai akumuliatoriai ir praktiškai neturi savaiminio išsikrovimo.
Degalų sąnaudų ir CO2 emisijos mažinimas reikalauja ne tik inovatyvių transporto priemonių bei variklių koncepcijų, bet taip pat ir novatoriškų technologijų akumuliatorių gamyboje. AGM technologijos akumuliatoriai puikiai tenkina vis didėjančius energijos poreikius, ypač transporto priemonėse su „Start-Stop“ funkcija.
Padidėjusi akumuliatoriaus talpa leidžia įdiegti svarbius EfficientDynamics elementus, pavyzdžiui, variklio automatinio užgesinimo ir užvedimo (Auto Start Stop) funkciją. Šie akumuliatoriai gali būti saugomi ilgą laiką ir jiems nereikalingas aptarnavimas. Sugeriantis stiklo pluoštas apsaugo akumuliatoriaus plokšteles nuo korozijos ir trumpojo jungimo. Todėl AGM technologijos akumuliatoriai yra patvaresni ir ilgaamžiškesni už įprastus akumuliatorius net prie ekstremalių temperatūrų.
AGM akumuliatorių perdirbimas ir pakeitimo reikalavimai
AGM technologijos akumuliatoriuose elektrolitas „uždarytas“ stiklo pluošto kilimėliuose, todėl jį lengva perdirbti ir sumažėja rizika užteršti aplinką nelaimingų atsitikimų atveju. Svarbu atkreipti dėmesį, kad jei į transporto priemonę gamykloje buvo sumontuotas AGM technologijos akumuliatorius, jo negalima pakeisti kitokios technologijos akumuliatoriumi.
LiPo (ličio polimerų) akumuliatoriai
LiPo akumuliatoriai (ličio jonų polimerų) yra itin populiarūs hobio srityje dėl savo unikalios sandaros ir didelio energijos tankio. Paprastai baterijos celė susideda iš dviejų metalų, panardintų į elektrolito tirpalą. Vykstant cheminei reakcijai, susidaro elektronų srautas nuo vieno metalo link kito, taip sukuriant įtampos skirtumą tarp neigiamo ir teigiamo polių.
LiPo akumuliatorių sandara ir veikimo principas
Litis yra lengviausias metalas ir pasižymi aukštu elektrocheminiu potencialu, todėl yra tinkamas baterijų gamybai. Tačiau litis yra labai nestabilus metalas, todėl baterijoms pirmiausia pradėta naudoti nemetalo ličio jonų junginį. Tokios baterijos naudoja skystą elektrolito tirpalą, kuriam būtinas standus, paprastai cilindro formos konteineris.
Tuo tarpu LiPo baterija naudoja želė tipo polimerą kaip elektrolitą. Dėl to baterija gali būti bet kokios formos ir nebūtinai turėti standų, kietą apvalkalą. LiPo baterijos turi didžiausią energijos tankį, nes tarp atskirų LiPo celių nėra tuščių tarpų, kurie atsirastų dėl cilindro formos Li-ion baterijose. Šios savybės - bet kokia forma ir didžiausias energijos tankis - lėmė LiPo populiarumą hobio srityje, ypač RC lėktuvuose, sraigtasparniuose ir automobiliuose.
Celių jungimas, talpa ir įtampa
Kaip ir visos kitos baterijos, LiPo akumuliatoriai sudaromi iš atskirų celių. Atskira LiPo celė turi nominalią 3.7V įtampą. Svarbu pabrėžti, kad LiPo celei nerekomenduojama išsikrauti žemiau 3.0V įtampos.
LiPo baterijos gaminamos jungiant celes lygiagrečiai arba nuosekliai. Įtampa (matuojama V) nusako baterijos „jėgą“, o talpa (matuojama mAh arba Ah) - baterijos „energijos kiekį“:
- Nuosekliai jungiant celes: sudedama celių įtampa (didinama baterijos „jėga“), o talpa lieka ta pati. Pavyzdžiui, dvi nuosekliai sujungtos 3.7V celės sudarys 7.4V įtampą.
- Lygiagrečiai jungiant celes: sudedama celių talpa (didinamas baterijos „energijos kiekis“), o įtampa lieka ta pati. Pavyzdžiui, dvi lygiagrečiai sujungtos 2100 mAh celės sudarys 4200 mAh talpą.
Tokių sujungimų dėka galima pagaminti reikiamos talpos bei įtampos bateriją. Celių jungimas žymimas, pavyzdžiui, 2S4P, kur „S“ (Series) rodo, kiek celių sujungta nuosekliai, o „P“ (Parallel) - kiek lygiagrečiai.
Talpa ir iškrovos srovė (C-reitingas)
C - tai talpos skaitinė vertė. Jei akumuliatoriaus talpa yra 1300 mAh, tai 1C reiškia 1300 mA (1,3 ampero). Atitinkamai, 20C reikštų 20 × 1,3 = 26 amperus. LiPo akumuliatorių įkrovimo/iškrovimo srovės tiesiogiai priklauso nuo akumuliatoriaus talpos.
Būtina atsižvelgti į atiduodamos srovės rodiklį C. Dažniausiai jis kinta nuo 35C iki 55C ir visada nurodomas ant akumuliatoriaus bei jo pakuotės. Atiduodama srovė apskaičiuojama dauginant akumuliatoriaus talpą Ah iš atiduodamos srovės rodiklio. Pavyzdžiui, jei turime LRP 7500 mAh talpos akumuliatorių, kurio atidavimo srovės rodiklis yra 55C (110C yra momentinis), tai skaičiuojama taip: 7,5 * 55 = 412.5A.
LiPo akumuliatorių įkrovimas, iškrovimas ir saugumas
LiPo akumuliatoriams įkrauti naudojami TIK tam skirti įkrovikliai. LiPo akumuliatoriai kraunami ne daugiau nei 1C srove. T.y., 2200 mAh talpos akumuliatorius kraunamas maksimalia 2,2 ampero srove.
LIPO akumuliatoriai • Pagrindų supratimas
LiPo akumuliatorių nereikia pilnai iškrauti prieš įkrovimą. Apskritai, LiPo akumuliatorių pilnai iškrauti NEGALIMA. Kiekvienoje celėje turi likti bent 2,8V, o geriau bent 3V. Jei iškraunama taip, kad lieka mažiau, akumuliatorius turi būti utilizuojamas. Jokiais būdais negalima jo mesti į šiukšlių konteinerius ar kitas potencialiai degias vietas.
Perkrauti akumuliatorių taip pat negalima. Viena celė gali įsikrauti ne daugiau nei 4,2V. Priešingu atveju, akumuliatorius taip pat turi būti utilizuojamas. Jei akumuliatorius buvo pažeistas (pvz., celė išsipūtė), jį reikia utilizuoti. Gudresni modeliuotojai gali išsiardyti ir pasilikti likusias celes.
Balansavimui naudojama įkroviklio balansavimo jungtis. Nustatymai įkroviklyje apima celių skaičių ir krovimo srovę (1C). Svarbu atkreipti dėmesį, kad brangesni ir sudėtingesni įkrovikliai dažnai reikalauja, kad vartotojas pats nustatytų visus parametrus.
Laikymas ir jungčių tipai
LiPo akumuliatoriai negali būti laikomi ilgiau nei 2 savaites pilnai pakrauti, nes gali įvykti išsipūtimo efektas, kai akumuliatorius sukauptą energiją atiduoda į šilumą ir pats save sugadina. Todėl akumuliatoriai pas vartotoją atkeliauja pusiau pakrauti.
Kol akumuliatoriai saugomi, juos reikia laikyti iki pusės įkrautus - t.y., nelaikyti nei iškrautų, nei pilnai įkrautų. Pilnai akumuliatoriai įkraunami tik prieš pat naudojimą, o pilnai iškraunami (iki leistinos ribos) tik naudojimo metu. Taip pat, negalima jungti lygiagrečiai ar nuosekliai dviejų skirtingų charakteristikų akumuliatorių, nes tai sugadins silpnesnįjį.
Būtina atsižvelgti į tai, kad balta Tamya jungtis reiškia, jog akumuliatorius gali būti naudojamas tuose modeliuose, kur nereikalinga didelė akumuliatoriaus iškrova (dažniausiai RTR tipo modeliai). Galingesniems modeliams reikalingi galingesni akumuliatoriai. Tad jokiais būdais negalima parduoti silpno akumuliatoriaus su balta Tamya jungtimi į galingą modelį, nes ji paprasčiausiai išsilydys. Tam tinka raudona T formos jungtis arba paauksuoti 4 mm bananai.
LiPo akumuliatorių privalumai ir trūkumai
- Privalumai: beveik idealus akumuliatorius dėl didelės energijos talpos ir lankstumo. Įkraunama gana greitai - per 1-2 valandas, įkroviklio automatika dažnai pasirūpina viskuo.
- Trūkumai: brangus arba labai brangus.
NiMH (nikelio-metalo hidrido) akumuliatoriai
NiMH akumuliatoriai yra alternatyva LiPo, pasižyminti kitomis savybėmis ir pranašumais.
NiMH akumuliatorių privalumai ir trūkumai
- Privalumai: pigūs, todėl galima turėti kelis komplektus; tinka pigus, standartinis įkroviklis.
- Trūkumai: šiek tiek mažesnė talpa nei ličio (veiks trumpiau); net nenaudojami praranda įkrovą (apie 50% per 2 savaites); jautrūs šalčiui; turi nedidelių įkrovimo kaprizų.
NiMH akumuliatoriai nėra tokie idealūs kaip LiPo, tačiau jie yra universalūs akumuliatoriai už teisingą kainą. Renkantis NiMH, reikia atsižvelgti į talpą - kuo daugiau, tuo geriau, tačiau geriau turėti kelis komplektus silpnesnių akumuliatorių nei vieną galingą. Gamintojo firma nėra kritinis dalykas, populiarūs gamintojai yra HPI, LRP. Akumuliatoriai retai genda ir lėtai nusidėvi.
Atminties efektas
„Atminties efektas“ yra senas mitas apie NiMH akumuliatorius, nors kiekviename mite yra dalis tiesos. Įkraunant nepilnai iškrautus NiMH akumuliatorius, jų talpa gali mažėti (ličio akumuliatoriams tai negresia). Šis teiginys visiškai teisingas seno tipo NiCd akumuliatoriams, kurie jau seniai nebeparduodami. NiMH nėra tokie jautrūs, bet vis tiek rekomenduojama jų neįkraudinėti pilnai neiškrovus. Vartojimo pradžioje arba profilaktiškai pravartu atlikti kelis akumuliatoriaus treniravimo ciklus.
Akumuliatorių įkrovikliai ir įkrovimo procesas
Tinkamas įkroviklio pasirinkimas ir teisingas įkrovimo procesas yra gyvybiškai svarbūs akumuliatorių ilgaamžiškumui ir saugumui.
Įkroviklių tipai ir savybės
Ličio akumuliatorius įkraudinėti nėra taip paprasta: reikia prijungti prie įkroviklio, nustatyti tinkamus nustatymus, vadovautis instrukcijomis ir imtis saugumo priemonių. LiPo akumuliatorius galima krauti tik su specialiais LiPo pakrovėjais.
Su NiMH akumuliatoriais problemų mažiau. Pagal įkrovimo greitį ir kainą, įkrovikliai gali būti suskirstyti taip:
- Lėti: įkrovimas trunka 15-30 valandų, be automatikos. Pigiausi.
- Vidutinio greitumo: įkrovimas trunka 3-5 valandas, su paprasta automatika. Vidutinės kainos.
- Greiti: įkrovimas trunka 1-2 valandas, su pilna automatika. Brangesni.
Nors greitesni įkrovikliai patogesni, pigiausi lėti įkrovikliai įkrauna geriau nei greičiausi, nes greitas įkrovimas nėra itin naudingas akumuliatoriui. Be to, greitai neįkraunama 100%. Optimalus variantas - vidutinio greitumo įkroviklis su kuo daugiau automatikos ir funkcijų.
Maitinimas ir funkcijos
Įkrovikliai paprastai jungiami į 220V elektros tinklą, tačiau būna ir automobilinių 12V įkroviklių. Geriausia turėti mišrų 220V/12V įkroviklį.
Įkroviklis yra sudėtingas įrenginys (dažnai su mikroprocesoriniu valdymu), kuris stebi ir valdo įkrovimo procesą. Paprastai jis stebi įkraunamo akumuliatoriaus įtampą ir įkrovimo laiką. Įkrovimas automatiškai nutraukiamas akumuliatoriui įsikrovus. Šis momentas dažnai nustatomas naudojant deltaV funkciją (dV check) - tai momentas, kai įkraunamo akumuliatoriaus įtampa po kilimo pradeda mažėti, signalizuodama, kad akumuliatorius įkrautas.
Kartais automatika būna pernelyg jautri akumuliatorių amžiui - atsisako krauti senesnius, naudotus, ne firminius akumuliatorius. Greiti įkrovikliai privalo turėti ir temperatūrinį sensorių.
Gerai turėti įkroviklį su papildomomis funkcijomis:
- Papildomas pajungimas automobilyje (12V)
- Iškrovimo funkcija
- Įkrovimo greičio perjungėjas
- Įkrovimo ir akumuliatoriaus būsenos indikatorius
Įkrovimo procesas ir akumuliatorių treniravimas
Nauji akumuliatoriai būna neįkrauti, juos būtina pakrauti. Iš pradžių jie būna „netreniruoti“, todėl reikia juos „pramankštinti“: neskubant atlikti 3-5 pilnus įkrovimo-iškrovimo ciklus. Tai reiškia, kad reikia pilnai iškrauti (išnaudoti) akumuliatorių ir tada įkrauti iki pilno įkrovimo. Toks treniravimas gali atgaivinti pavargusius akumuliatorius arba tuos, kurie prarado talpą po intensyvaus netvarkingo naudojimo.
Automatika pati išjungia įkrovimą reikiamu metu. Įkraunant neautomatiniais įkrovikliais, reikia krauti fiksuotą laiką. Pilnas įkrovimo laikas (valandomis) = akumuliatoriaus talpa / įkrovimo srovė. Paprastesnis, bet patikimesnis metodas: iš pradžių pakraunami akumuliatoriai būna šalti. Tik praėjus 15-20 valandų jie pradeda pastebimai (bet nedaug) šilti. Tai yra ženklas, kad akumuliatorius pasikrovė. Jei akumuliatorius bus perkrautas kelias valandas, tai nėra baisu, tačiau jei suges greito įkroviklio automatika, ir pusvalandžio perkrovimas gali baigtis sprogimu.
Akumuliatorių šilimas
Akumuliatoriaus šilimas įkrovimo metu yra normalus reiškinys. Akumuliatorius yra cheminis įtaisas, ir vykstant reakcijoms išsiskiria šiluma. Kuo greičiau vyksta reakcija (pvz., greitas įkrovimas), tuo daugiau šilumos išsiskiria. 50-60 laipsnių Celsijaus temperatūra yra normali.
tags: #prietaisu #kraunami #akumuliatoriai