Akkulaturi

Yksinkertainen laturiEdit

Yksinkertainen laturi toimii syöttämällä ladattavaan akkuun vakio- tai pulssimuotoista tasavirtaa. Yksinkertainen laturi ei yleensä muuta lähtöään latausajan tai akun varauksen perusteella. Tämä yksinkertaisuus tarkoittaa, että yksinkertainen laturi on edullinen, mutta siinä on kompromisseja. Huolellisesti suunnitellulla yksinkertaisella laturilla kestää yleensä kauemmin ladata akku, koska se on asetettu käyttämään alhaisempaa (eli turvallisempaa) latausnopeutta. Silti monet akut, jotka jätetään liian pitkäksi aikaa yksinkertaiseen laturiin, heikkenevät tai tuhoutuvat ylilatauksen vuoksi. Nämä laturit eroavat toisistaan myös siinä, että ne voivat syöttää akkuun joko vakiojännitettä tai vakiovirtaa.

Yksinkertaisilla vaihtovirtakäyttöisillä akkulatureilla on yleensä paljon suurempi aaltoiluvirta ja aaltoilujännite kuin muunlaisilla akkulatureilla, koska ne ovat edullisesti suunniteltuja ja rakennettuja. Yleensä kun aaltoiluvirta on akun valmistajan suositteleman tason sisällä, myös aaltoilujännite on hyvin suositellun tason sisällä. Tyypillisen 12 V:n 100 Ah:n VRLA-akun suurin aaltoiluvirta on 5 ampeeria. Niin kauan kuin aaltoiluvirta ei ole liian suuri (yli 3-4 kertaa akun valmistajan suosittelema taso), aaltoiluvirralla ladatun VRLA-akun odotettavissa oleva käyttöikä on 3 %:n sisällä vakiolla tasavirralla ladatun akun käyttöiästä.

PikalaturiEdit

Pikalaturit käyttävät ohjauspiiriä akkujen nopeaan lataamiseen vahingoittamatta akun kennoja. Ohjauspiiri voi olla sisäänrakennettu akkuun (yleensä jokaiseen kennoon) tai ulkoiseen latausyksikköön tai jaettu molempiin. Useimmissa tällaisissa latureissa on jäähdytystuuletin, joka auttaa pitämään kennojen lämpötilan turvallisella tasolla. Useimmat pikalaturit pystyvät toimimaan myös tavallisina yön yli -latureina, jos niitä käytetään tavallisten NiMH-kennojen kanssa, joissa ei ole erityistä ohjauspiiriä.

Kolmivaiheinen laturiEdit

Latausajan nopeuttamiseksi ja jatkuvan latauksen aikaansaamiseksi älykäs laturi yrittää havaita akun varaustilan ja kunnon ja soveltaa kolmivaiheista latausjärjestelmää. Seuraavassa kuvauksessa oletetaan, että kyseessä on suljettu lyijyakku, jonka lämpötila on 25 °C. Ensimmäistä vaihetta kutsutaan ”irtolataukseksi”; latausvirta pidetään korkeana ja vakiona, ja sitä rajoittaa laturin kapasiteetti. Kun akun jännite saavuttaa kaasuuntumisjännitteen (2,22 volttia kennoa kohti), laturi siirtyy toiseen vaiheeseen ja jännite pidetään vakiona (2,40 volttia kennoa kohti). Toimitettu virta pienenee ylläpidetyllä jännitteellä, ja kun virta on alle 0,005 C, laturi siirtyy kolmanteen vaiheeseen ja laturin teho pidetään vakiona 2,25 voltissa kennoa kohti. Kolmannessa vaiheessa latausvirta on hyvin pieni 0,005C ja tällä jännitteellä akku voidaan pitää täydessä latauksessa ja kompensoida itsepurkautuminen.

Induktiokäyttöinen laturiEdit

Induktiiviset akkulaturit käyttävät akkujen lataamiseen sähkömagneettista induktiota. Latausasema lähettää sähkömagneettista energiaa induktiivisen kytkennän kautta sähkölaitteeseen, joka varastoi energian akkuihin. Tämä saavutetaan ilman metallikontakteja laturin ja akun välillä. Induktiivisia akkulatureita käytetään yleisesti sähköhammasharjoissa ja muissa kylpyhuoneissa käytettävissä laitteissa. Koska avoimia sähkökontakteja ei ole, sähköiskun vaaraa ei ole. Nykyään sitä käytetään langattomien puhelimien lataamiseen.

Älykäs laturiEdit

Esimerkki älykkäästä laturista AA- ja AAA-paristoille

”Älykästä laturia” ei pidä sekoittaa ”älykkääseen akkuun”. Älykkäällä akulla tarkoitetaan yleensä akkua, joka sisältää jonkinlaisen elektronisen laitteen tai ”sirun”, joka voi kommunikoida älykkään laturin kanssa akun ominaisuuksista ja kunnosta. Älykäs akku vaatii yleensä älykkään laturin, jonka kanssa se voi kommunikoida (katso Älykkään akun tiedot). Älykäs laturi määritellään laturiksi, joka voi reagoida akun tilaan ja muuttaa lataustoimenpiteitään sen mukaisesti.

Jotkut älykkäät laturit on suunniteltu lataamaan:

• ”älykkäitä” akkuja, joissa on sisäinen suojaus- tai valvonta- tai hallintapiiri.
• ”tyhmiä” akkuja, joista puuttuu sisäinen elektroniikkapiiri.

Yksien älykkään laturin lähtövirta on riippuvainen akun tilasta. Älykäs laturi voi seurata akun jännitettä, lämpötilaa tai latausaikaa määrittääkseen optimaalisen latausvirran ja lopettaakseen latauksen.

Ni-Cd- ja NiMH-akkujen kohdalla akun yli oleva jännite kasvaa hitaasti latausprosessin aikana, kunnes akku on täysin latautunut. Sen jälkeen jännite laskee, mikä osoittaa älykkäälle laturille, että akku on ladattu täyteen. Tällaiset laturit merkitään usein ΔV-, ”delta-V-” tai joskus ”delta peak”-laturiksi, mikä osoittaa, että ne seuraavat jännitteen muutosta.

Ongelmana on, että ”delta-V:n” suuruus voi muuttua hyvin pieneksi tai jopa olemattomaksi, jos (hyvin) suurikapasiteettisia ladattavia akkuja ladataan. Tämä voi aiheuttaa sen, että jopa älykäs akkulaturi ei havaitse, että akut ovat itse asiassa jo täyteen ladattuja, ja jatkaa latausta. Joissakin tapauksissa seurauksena on akkujen ylilataus. Monissa niin sanotuissa älykkäissä latureissa käytetään kuitenkin katkaisujärjestelmien yhdistelmää, joiden tarkoituksena on estää ylilataus suurimmassa osassa tapauksia.

Tyypillinen älykäs laturi lataa akun noin 85 %:iin maksimikapasiteetistaan alle tunnissa, minkä jälkeen se siirtyy hitaaseen lataukseen, joka kestää useita tunteja, ennen kuin akun kapasiteetti on täynnä.

Liikkeellä toimiva laturiEdit

Lineaarinen induktiotaskulamppu, joka latautuu ravistelemalla pitkää akseliaan pitkin, jolloin magneetti (näkyy oikealla) liukuu lankakäämin (keskellä) läpi tuottaen sähköä

Monet yhtiöt ovat alkaneet valmistaa akkuja lataavia laitteita, jotka lataavat akkuja ihmisen liikkeiden perusteella. Yksi Tremont Electricin valmistama esimerkki koostuu kahden jousen välissä olevasta magneetista, joka voi ladata akkua, kun laitetta liikutetaan ylös ja alas, kuten kävellessä. Tällaiset tuotteet eivät ole vielä saavuttaneet merkittävää kaupallista menestystä.

Belgialainen WeWatt-yritys on luonut työpöytiin asennettavan, polkimilla toimivan laturin matkapuhelimille, joka on tarkoitettu asennettavaksi julkisiin tiloihin, kuten lentokentille, rautatieasemille ja yliopistoihin on asennettu useissa maissa useilla mantereilla.

Pulssi laturi Muokkaa

Joissakin latureissa käytetään pulssitekniikkaa, jossa akkuun syötetään sarja jännite- tai virtapulsseja. Tasavirtapulsseilla on tarkoin säädetty nousuaika, pulssin leveys, pulssin toistuvuus (taajuus) ja amplitudi. Tämän tekniikan sanotaan toimivan minkä tahansa kokoisten, jännitteisten, kapasiteetiltaan tai kemiallisilta ominaisuuksiltaan erilaisten akkujen kanssa, mukaan lukien ajoneuvoakut ja venttiilisäätöiset akut.

Pulssilatauksella voidaan syöttää korkeita hetkellisiä jännitteitä ilman, että akku ylikuumenee. Lyijyhappoakussa tämä hajottaa lyijysulfaattikiteitä, mikä pidentää akun käyttöikää huomattavasti.

Monenlaisia pulssilatauksia on patentoitu. Toiset ovat avoimen lähdekoodin laitteistoja.

Jotkut laturit käyttävät pulsseja akun senhetkisen tilan tarkistamiseen, kun laturi kytketään ensimmäisen kerran, käyttävät sitten vakiovirtalatausta pikalatauksen aikana ja sen jälkeen pulssilatausta eräänlaisena tihkulatauksena latauksen ylläpitämiseksi.

Jotkut laturit käyttävät ”negatiivista pulssilatausta”, jota kutsutaan myös ”refleksilataukseksi” tai ”röyhtäyslataukseksi”.Tällaiset laturit käyttävät sekä positiivisia että lyhyitä negatiivisia virtapulsseja. Ei kuitenkaan ole merkittävää näyttöä siitä, että negatiivisen pulssin lataus olisi tehokkaampaa kuin tavallinen pulssilataus.

Aurinkolaturi Muokkaa

Varta Solar Charger Model 57082 kahdella 2100 mAh Ni-MH-akulla

Aurinkolaturit muuttavat valoenergian pienjännitteiseksi tasavirraksi. Ne ovat yleensä kannettavia, mutta voivat olla myös kiinteästi asennettavia. Kiinteästi asennettavia aurinkolatureita kutsutaan myös aurinkopaneeleiksi. Aurinkopaneelit liitetään usein sähköverkkoon ohjaus- ja liitäntäpiirien kautta, kun taas kannettavia aurinkolatureita käytetään verkon ulkopuolella (esim. autoissa, veneissä tai asuntoautoissa).

Vaikka kannettavat aurinkolaturit saavat energiaa vain auringosta, niitä voidaan silti (teknologiasta riippuen) käyttää heikossa valaistuksessa (esim. pilvisissä) sovelluksissa. Kannettavia aurinkolatureita käytetään usein tihkulataukseen, vaikka jotkut aurinkolaturit (tehosta riippuen) voivat ladata akut kokonaan. Saattaa olla olemassa muitakin laitteita, jotka yhdistävät tämän muihin energialähteisiin lataustehokkuuden lisäämiseksi.

Ajastimella toimiva laturi Muokkaa

Ajastimella toimivan laturin ulostulo lopetetaan ennalta määrätyn ajan kuluttua. Ajastinlaturit olivat yleisin tyyppi suurikapasiteettisille Ni-Cd-kennoille esimerkiksi 1990-luvun lopulla (pienikapasiteettisia kuluttajien Ni-Cd-kennoja ladattiin tyypillisesti yksinkertaisella laturilla).

Tiheästi ajastinlaturin ja paristosarjan saattoi ostaa pakettina, ja laturin aika asetettiin kyseisille akuille sopivaksi. Jos kapasiteetiltaan pienempiä akkuja ladattiin, ne yliladattiin, ja jos kapasiteetiltaan suurempia akkuja ladattiin, ne ladattiin vain osittain. Koska akkuteknologian kapasiteetti kasvaa vuosi vuodelta, vanha ajastettu laturi latasi uudemmat akut vain osittain.

Ajastettuihin latureihin perustuvilla latureilla oli myös se haittapuoli, että sellaisten akkujen lataaminen, jotka eivät olleet täysin tyhjentyneet, vaikka niiden kapasiteetti olisikin ollut kyseiselle ajastetulle laturille sopiva, johti ylilataukseen.

Trickle chargerEdit

Virtalaturi on tyypillisesti pienivirtainen (yleensä 5-1 500 mA:n välillä) akkulaturi tai sellainen, jossa on virtalatauksen toimintatila. Trickle-laturia käytetään yleensä pienikapasiteettisten akkujen (2-30 Ah) lataamiseen. Tämäntyyppisiä akkulatureita käytetään myös suurempikapasiteettisten akkujen (> 30 Ah) ylläpitoon, joita on tyypillisesti autoissa, veneissä, asuntoautoissa ja muissa vastaavissa ajoneuvoissa. Suuremmissa sovelluksissa akkulaturin virta riittää vain ylläpito- tai tihkuvirran tuottamiseen (tihkuvirta on yleensä useimpien akkulatureiden viimeinen latausvaihe). Riippuen virtalaturin tekniikasta, se voidaan jättää akkuun kytkettynä loputtomiin. Joitakin akkulatureita, jotka voidaan jättää kytkemättä akkuun aiheuttamatta akulle vahinkoa, kutsutaan myös älykkäiksi tai älykkäiksi latureiksi. Jotkin akkutyypit eivät sovellu tihkulataukseen. Esimerkiksi useimpia Li-ion-akkuja ei voi ladata turvallisesti tihkulatauksella, ja aiheutuva vaurio voi riittää aiheuttamaan tulipalon tai jopa räjähdyksen.

Universal battery charger-analyzerEdit

Hienostuneimpia tyyppejä käytetään kriittisissä sovelluksissa (esim. sotilas- tai ilmailuakut). Näihin raskaisiin automaattisiin ”älykkääseen lataukseen” tarkoitettuihin järjestelmiin voidaan ohjelmoida akun valmistajan määrittelemät monimutkaiset lataussyklit. Parhaat ovat yleispäteviä (eli niillä voidaan ladata kaikkia akkutyyppejä), ja niissä on myös automaattinen kapasiteetin testaus- ja analysointitoiminto.

USB-pohjainen laturiMuutos

Australian ja Uuden-Seelannin pistorasia, jossa on USB-laturipistoke

Koska Universal Serial Bus -spesifikaatiossa säädetään viiden voltin virtalähteestä (jonka enimmäisteho on rajoitettu), on mahdollista käyttää USB-kaapelia laitteen liittämiseen virtalähteeseen. Tähän lähestymistapaan perustuvia tuotteita ovat esimerkiksi matkapuhelinten, kannettavien digitaalisten audiosoittimien ja taulutietokoneiden laturit. Ne voivat olla täysin yhteensopivia USB-oheislaitteita, jotka noudattavat USB-virtakuria, tai hallitsemattomia USB-koristeiden tapaan.

VirtapankkiEdit

Yksikennoinen USB-virtapankki

Virtapankki, jossa on digitaalinen lataustilan näyttö

Virtapankki (power bank)

Virtapankki (power bank)

on kannettava laite, joka voi syöttää virtaa sisäänrakennetusta akustaan USB-portin kautta.

Virtapankit ovat suosittuja USB-portilla varustettujen pienempien akkukäyttöisten laitteiden, kuten matkapuhelinten ja taulutietokoneiden, lataamiseen, ja niitä voidaan käyttää virtalähteenä erilaisille USB-käyttöisille lisävarusteille, kuten valaisimille, pienille tuulettimille ja digitaalikameran ulkoisille akkulatureille. Ne ladataan yleensä USB-virtalähteellä. Virtapankissa on ohjauspiiri, joka sekä säätelee akun latausta että muuntaa akun jännitteen 5,0 voltiksi USB-porttia varten.

Jotkut virtapankit pystyvät toimittamaan virtaa langattomasti.

Jotkut virtapankit sisältävät pass-through-latausominaisuuden, joka mahdollistaa virran toimittamisen USB-porttiensa kautta samalla, kun niitä itseään ladataan samanaikaisesti.

Joissain suuremmissa virtalähteissä on DC-liitin (tai tynnyriliitin) suurempia tehontarpeita, kuten kannettavia tietokoneita varten.

AkkukotelotMuutos

Akkukotelot ovat pieniä virtalähteitä, jotka on kiinnitetty matkapuhelimen takapuolelle kotelon tavoin. Virta voidaan syöttää USB-latausporttien kautta tai langattomasti.

Akkukoteloita on olemassa myös kamerakahvan lisävarusteena, kuten oli Nokia Lumia 1020:ssä.

Kännyköille, joissa on irrotettava takakansi, on olemassa pidennettyjä akkuja. Nämä ovat suurempia sisäisiä akkuja, jotka on kiinnitetty omaan, tilavampaan takakanteen, joka korvaa vakiokannen. Haittapuolena on yhteensopimattomuus muiden puhelinkoteloiden kanssa kiinnitettynä.