Caricabatterie

Caricabatterie sempliceModifica

Un caricabatterie semplice funziona fornendo una fonte di alimentazione DC costante o pulsata ad una batteria in carica. Un caricatore semplice tipicamente non altera la sua uscita in base al tempo di carica o alla carica della batteria. Questa semplicità significa che un caricatore semplice è poco costoso, ma ci sono dei compromessi. In genere, un caricatore semplice accuratamente progettato impiega più tempo per caricare una batteria perché è impostato per utilizzare un tasso di carica inferiore (cioè più sicuro). Anche così, molte batterie lasciate su un caricatore semplice per troppo tempo saranno indebolite o distrutte a causa della sovraccarica. Questi caricabatterie variano anche in quanto possono fornire una tensione costante o una corrente costante alla batteria.

I caricabatterie semplici alimentati a corrente alternata di solito hanno una corrente e una tensione di ondulazione molto più alte di altri tipi di caricabatterie perché sono progettati e costruiti in modo economico. Generalmente, quando la corrente di ondulazione è entro il livello raccomandato dal produttore della batteria, anche la tensione di ondulazione sarà ben entro il livello raccomandato. La corrente di ondulazione massima per una tipica batteria VRLA da 12 V 100 Ah è di 5 ampere. Finché la corrente di ondulazione non è eccessiva (più di 3 o 4 volte il livello raccomandato dal produttore della batteria), la vita prevista di una batteria VRLA caricata con ondulazione sarà entro il 3% della vita di una batteria caricata in CC costante.

Caricatore veloceModifica

I caricabatterie veloci fanno uso di circuiti di controllo per caricare rapidamente le batterie senza danneggiare nessuna delle cellule della batteria. Il circuito di controllo può essere incorporato nella batteria (generalmente per ogni cella) o nell’unità di ricarica esterna, o diviso tra entrambi. La maggior parte di questi caricatori ha una ventola di raffreddamento che aiuta a mantenere la temperatura delle celle a livelli di sicurezza. La maggior parte dei caricabatterie veloci sono anche in grado di agire come caricatori notturni standard se utilizzati con celle NiMH standard che non hanno lo speciale circuito di controllo.

Caricabatterie a tre stadiModifica

Per accelerare il tempo di carica e fornire una carica continua, un caricatore intelligente cerca di rilevare lo stato di carica e le condizioni della batteria e applica uno schema di carica a 3 stadi. La seguente descrizione presuppone una batteria da trazione al piombo acido sigillata a 25 °C. La prima fase è chiamata “assorbimento di massa”; la corrente di carica sarà mantenuta alta e costante ed è limitata dalla capacità del caricabatterie. Quando la tensione della batteria raggiunge la sua tensione di degassamento (2,22 volt per cella) il caricabatterie passa al secondo stadio e la tensione viene mantenuta costante (2,40 volt per cella). La corrente erogata diminuirà alla tensione mantenuta, e quando la corrente raggiunge meno di 0,005C il caricatore entra nel terzo stadio e l’uscita del caricatore sarà mantenuta costante a 2,25 volt per cella. Nel terzo stadio, la corrente di carica è molto piccola 0.005C e a questa tensione la batteria può essere mantenuta a piena carica e compensare l’autoscarica.

Caricabatterie a induzioneModifica

I caricabatterie induttivi utilizzano l’induzione elettromagnetica per caricare le batterie. Una stazione di ricarica invia energia elettromagnetica attraverso l’accoppiamento induttivo ad un dispositivo elettrico, che immagazzina l’energia nelle batterie. Questo si ottiene senza la necessità di contatti metallici tra il caricatore e la batteria. I caricabatterie induttivi sono comunemente usati negli spazzolini da denti elettrici e in altri dispositivi usati nei bagni. Poiché non ci sono contatti elettrici aperti, non c’è rischio di elettrocuzione. Al giorno d’oggi viene usato per caricare i telefoni wireless.

Caricabatterie intelligenteModifica

Esempio di un caricabatterie intelligente per batterie AA e AAA

Un “caricabatterie intelligente” non deve essere confuso con una “batteria intelligente”. Una batteria intelligente è generalmente definita come una che contiene una sorta di dispositivo elettronico o “chip” che può comunicare con un caricatore intelligente sulle caratteristiche e le condizioni della batteria. Una batteria intelligente richiede generalmente un caricabatterie intelligente con cui possa comunicare (vedi Dati della batteria intelligente). Un caricatore intelligente è definito come un caricatore che può rispondere alla condizione di una batteria e modificare le sue azioni di carica di conseguenza.

Alcuni caricatori intelligenti sono progettati per caricare:

• batterie “intelligenti” con protezione interna o circuiti di supervisione o gestione.
• batterie “mute”, che mancano di qualsiasi circuito elettronico interno.

La corrente di uscita di un caricatore intelligente dipende dallo stato della batteria. Un caricatore intelligente può monitorare la tensione della batteria, la temperatura o il tempo sotto carica per determinare la corrente di carica ottimale e terminare la carica.

Per le batterie Ni-Cd e NiMH, la tensione attraverso la batteria aumenta lentamente durante il processo di carica, fino a quando la batteria è completamente carica. Dopo di che, la tensione diminuisce, il che indica ad un caricatore intelligente che la batteria è completamente carica. Tali caricabatterie sono spesso etichettati come caricabatterie ΔV, “delta-V”, o talvolta “delta peak”, a indicare che monitorano la variazione di tensione.

Il problema è che la grandezza del “delta-V” può diventare molto piccola o addirittura inesistente se si ricaricano batterie ricaricabili (molto) ad alta capacità. Questo può far sì che anche un caricabatterie intelligente non percepisca che le batterie sono in realtà già completamente cariche, e continui a caricare. In alcuni casi si verifica un sovraccarico delle batterie. Tuttavia, molti dei cosiddetti caricabatterie intelligenti impiegano una combinazione di sistemi di interruzione, che hanno lo scopo di prevenire il sovraccarico nella maggior parte dei casi.

Un tipico caricabatterie intelligente carica velocemente una batteria fino a circa l’85% della sua capacità massima in meno di un’ora, poi passa alla carica di mantenimento, che richiede diverse ore per portare la batteria alla sua piena capacità.

Caricabatterie alimentato dal movimentoModifica

Torcia a induzione lineare, caricata scuotendo lungo il suo asse lungo, facendo scorrere il magnete (visibile a destra) attraverso una bobina di filo (centro) per generare elettricità

Diverse aziende hanno iniziato a produrre dispositivi che caricano le batterie basandosi sui movimenti umani. Un esempio, fatto da Tremont Electric, consiste in un magnete tenuto tra due molle che può caricare una batteria quando il dispositivo viene spostato su e giù, come quando si cammina. Tali prodotti non hanno ancora raggiunto un significativo successo commerciale.

Un caricatore a pedali per telefoni cellulari, inserito in scrivanie è stato creato da una società belga WeWatt, per l’installazione in spazi pubblici, come negli aeroporti, stazioni ferroviarie e università sono stati installati in un certo numero di paesi in diversi continenti.

Caricabatterie a impulsiModifica

Alcuni caricabatterie utilizzano la tecnologia a impulsi in cui una serie di impulsi di tensione o di corrente viene alimentata alla batteria. Gli impulsi DC hanno un tempo di salita, una larghezza d’impulso, un tasso di ripetizione degli impulsi (frequenza) e un’ampiezza strettamente controllati. Si dice che questa tecnologia funzioni con qualsiasi dimensione, tensione, capacità o chimica delle batterie, comprese le batterie automobilistiche e quelle regolate da valvole.

Con la carica a impulsi, si possono applicare alte tensioni istantanee senza surriscaldare la batteria. In una batteria piombo-acido, questo rompe i cristalli di solfato di piombo, estendendo così notevolmente la durata della batteria.

Diversi tipi di carica a impulsi sono brevettati. Altri sono hardware open source.

Alcuni caricabatterie usano impulsi per controllare lo stato attuale della batteria quando il caricabatterie viene collegato per la prima volta, poi usano la carica a corrente costante durante la carica veloce, poi usano la carica a impulsi come una sorta di carica di mantenimento per mantenere la carica.

Alcuni caricabatterie usano la “carica a impulsi negativi”, chiamata anche “carica riflessa” o “carica a rutto”. Non ci sono prove significative, tuttavia, che la carica a impulsi negativi sia più efficace della carica a impulsi ordinaria.

Caricatore solareModifica

Caricabatterie solare Varta modello 57082 con due batterie ricaricabili Ni-MH da 2100 mAh

I caricatori solari convertono l’energia luminosa in corrente continua a bassa tensione. Sono generalmente portatili, ma possono anche essere a montaggio fisso. I caricatori solari a montaggio fisso sono anche conosciuti come pannelli solari. I pannelli solari sono spesso collegati alla rete elettrica tramite circuiti di controllo e di interfaccia, mentre i caricatori solari portatili sono utilizzati fuori dalla rete (cioè auto, barche o camper).

Anche se i caricatori solari portatili ottengono energia solo dal sole, possono ancora (a seconda della tecnologia) essere utilizzati in applicazioni con poca luce (cioè nuvolose). I caricatori solari portatili sono spesso utilizzati per la ricarica di mantenimento, anche se alcuni caricatori solari (a seconda della potenza), possono ricaricare completamente le batterie. Altri dispositivi possono esistere, che combinano questo con altre fonti di energia per una maggiore efficacia di ricarica.

Timer-based chargerEdit

L’uscita di un caricabatterie timer termina dopo un tempo predeterminato. I caricabatterie con timer erano il tipo più comune per le batterie Ni-Cd ad alta capacità alla fine degli anni ’90, ad esempio (le batterie Ni-Cd a bassa capacità per i consumatori venivano tipicamente caricate con un semplice caricabatterie).

Spesso un caricabatterie con timer e un set di batterie potevano essere acquistati come un pacchetto e il tempo del caricabatterie veniva impostato per adattarsi a quelle batterie. Se le batterie di capacità inferiore venivano caricate allora sarebbero state sovraccaricate, e se le batterie di capacità superiore venivano caricate sarebbero state caricate solo parzialmente. Con la tendenza della tecnologia delle batterie ad aumentare la capacità di anno in anno, un vecchio caricabatterie a tempo avrebbe caricato solo parzialmente le batterie più nuove.

I caricabatterie a tempo avevano anche l’inconveniente di caricare batterie che non erano completamente scariche, anche se quelle batterie erano della capacità corretta per il particolare caricabatterie a tempo, avrebbe portato a una sovraccarica.

Carica di mantenimentoModifica

Un caricabatterie di mantenimento è tipicamente un caricabatterie a bassa corrente (di solito tra 5-1.500 mA) o uno che ha una modalità operativa di carica di mantenimento. Un caricabatterie di mantenimento è generalmente utilizzato per caricare batterie di piccola capacità (2-30 Ah). Questi tipi di caricabatterie sono anche usati per mantenere batterie di capacità maggiore (> 30 Ah) che si trovano tipicamente su auto, barche, RV e altri veicoli correlati. Nelle applicazioni più grandi, la corrente del caricabatterie è sufficiente solo per fornire una corrente di mantenimento o di mantenimento (il mantenimento è comunemente l’ultima fase di carica della maggior parte dei caricabatterie). A seconda della tecnologia del caricabatterie di mantenimento, può essere lasciato collegato alla batteria a tempo indeterminato. Alcuni caricabatterie che possono essere lasciati collegati alla batteria senza causare danni alla batteria sono anche chiamati caricabatterie intelligenti. Alcuni tipi di batterie non sono adatti alla carica di mantenimento. Per esempio, la maggior parte delle batterie Li-ion non possono essere caricate in modo sicuro, e il danno causato può essere sufficiente a causare un incendio o addirittura un’esplosione.

Caricabatterie universale-analizzatoreModifica

I tipi più sofisticati sono utilizzati in applicazioni critiche (ad esempio batterie militari o dell’aviazione). Questi sistemi automatici di “carica intelligente” per carichi pesanti possono essere programmati con cicli di carica complessi specificati dal produttore della batteria. I migliori sono universali (cioè possono caricare tutti i tipi di batterie) e includono anche funzioni di analisi e test automatico della capacità.

Caricabatterie basato su USBModifica

Presa di corrente australiana e neozelandese con presa di ricarica USB

Siccome la specifica Universal Serial Bus prevede un’alimentazione a cinque volt (con potenza massima limitata), è possibile utilizzare un cavo USB per collegare un dispositivo a un’alimentazione. I prodotti basati su questo approccio includono caricatori per telefoni cellulari, lettori audio digitali portatili e computer tablet. Possono essere periferiche USB completamente conformi che aderiscono alla disciplina di alimentazione USB, o incontrollati nel modo delle decorazioni USB.

Power bankEdit

Power bank USB a cella singola

Power bank con display digitale dello stato di carica

Un power bank è un dispositivo portatile che può fornire energia dalla sua batteria integrata attraverso una porta USB.

I power bank sono popolari per caricare piccoli dispositivi alimentati a batteria con porte USB come telefoni cellulari e computer tablet e possono essere utilizzati come alimentazione per vari accessori alimentati via USB come luci, piccoli ventilatori e caricabatterie esterni per fotocamere digitali. Di solito si ricaricano con un alimentatore USB. Il power bank include un circuito di controllo che regola la carica della batteria e converte la tensione della batteria a 5,0 volt per la porta USB.

Alcuni power bank sono in grado di fornire energia in modalità wireless.

Alcuni power bank hanno una funzione di ricarica pass-through che permette di fornire energia attraverso le loro porte USB mentre si caricano contemporaneamente.

Alcuni banchi di alimentazione più grandi hanno un connettore DC (o connettore a barile) per richieste di alimentazione più elevate come i computer portatili.

Custodie per batterieModifica

Le custodie per batterie sono piccole banche di alimentazione attaccate al lato posteriore di un telefono cellulare come una custodia. L’alimentazione può essere fornita attraverso le porte di ricarica USB, o in modalità wireless.

Custodie per batterie esistono anche sotto forma di un accessorio per l’impugnatura della fotocamera, come è stato per il Nokia Lumia 1020.

Per i telefoni cellulari con copertura posteriore rimovibile, esistono batterie estese. Si tratta di batterie interne più grandi attaccate con una copertura posteriore dedicata e più spaziosa che sostituisce quella di default. Uno svantaggio è l’incompatibilità con altre custodie del telefono quando sono attaccate.

Per i cellulari con copertura posteriore rimovibile, esistono batterie estese.