Ładowarka baterii

Prosta ładowarkaEdit

Prosta ładowarka działa poprzez dostarczanie stałego lub impulsowego źródła prądu stałego do ładowanej baterii. Prosta ładowarka zazwyczaj nie zmienia swojej mocy wyjściowej w oparciu o czas ładowania lub poziom naładowania akumulatora. Ta prostota oznacza, że prosta ładowarka jest niedroga, ale istnieją kompromisy. Zazwyczaj starannie zaprojektowana prosta ładowarka potrzebuje więcej czasu na naładowanie akumulatora, ponieważ jest ustawiona na niższą (tj. bezpieczniejszą) szybkość ładowania. Mimo to, wiele akumulatorów pozostawionych na prostej ładowarce na zbyt długi czas będzie osłabionych lub zniszczonych z powodu przeładowania. Ładowarki te różnią się również tym, że mogą dostarczać stałe napięcie lub stały prąd do akumulatora.

Proste ładowarki do akumulatorów zasilane prądem zmiennym mają zazwyczaj znacznie wyższy prąd tętnień i napięcie tętnień niż inne rodzaje ładowarek do akumulatorów, ponieważ są one niedrogo zaprojektowane i zbudowane. Generalnie, gdy prąd tętnień jest na poziomie zalecanym przez producenta akumulatora, napięcie tętnień również będzie na zalecanym poziomie. Maksymalny prąd tętnień dla typowego akumulatora VRLA 12 V 100 Ah wynosi 5 amperów. Tak długo, jak prąd tętnień nie jest nadmierny (więcej niż 3 do 4 razy więcej niż poziom zalecany przez producenta akumulatora), oczekiwana żywotność akumulatora VRLA ładowanego tętnieniami będzie w granicach 3% żywotności akumulatora ładowanego stałym prądem stałym.

Szybka ładowarkaEdit

Szybkie ładowarki wykorzystują obwody sterujące do szybkiego ładowania akumulatorów bez uszkadzania żadnego z ogniw w akumulatorze. Obwody sterujące mogą być wbudowane w baterię (zazwyczaj dla każdego ogniwa) lub w zewnętrzną jednostkę ładującą, lub rozdzielone pomiędzy oba te elementy. Większość takich ładowarek posiada wentylator chłodzący, który pomaga utrzymać temperaturę ogniw na bezpiecznym poziomie. Większość szybkich ładowarek jest również zdolna do działania jako standardowe ładowarki nocne, jeśli są używane ze standardowymi ogniwami NiMH, które nie mają specjalnych obwodów kontrolnych.

Trójstopniowa ładowarkaEdit

Aby przyspieszyć czas ładowania i zapewnić ciągłe ładowanie, inteligentna ładowarka próbuje wykryć stan naładowania i kondycję akumulatora i stosuje 3-stopniowy schemat ładowania. W poniższym opisie przyjęto, że szczelny ołowiowo-kwasowy akumulator trakcyjny znajduje się w temperaturze 25 °C. Pierwszy etap jest określany jako „absorpcja masowa”; prąd ładowania będzie utrzymywany na wysokim i stałym poziomie i jest ograniczony wydajnością prostownika. Gdy napięcie na akumulatorze osiągnie wartość napięcia odgazowania (2,22 V na ogniwo), prostownik przełącza się na drugi etap i napięcie jest utrzymywane na stałym poziomie (2,40 V na ogniwo). Dostarczany prąd będzie malał przy utrzymywanym napięciu, a kiedy prąd osiągnie wartość mniejszą niż 0,005C, ładowarka wejdzie w trzeci etap, a napięcie wyjściowe ładowarki będzie utrzymywane na stałym poziomie 2,25 V na ogniwo. W trzecim etapie prąd ładowania jest bardzo mały 0,005C i przy tym napięciu można utrzymać pełne naładowanie akumulatora i skompensować samorozładowanie.

Ładowarka zasilana indukcyjnieEdit

Indukcyjne ładowarki akumulatorów wykorzystują indukcję elektromagnetyczną do ładowania akumulatorów. Stacja ładująca wysyła energię elektromagnetyczną poprzez sprzężenie indukcyjne do urządzenia elektrycznego, które przechowuje energię w akumulatorach. Osiąga się to bez konieczności stosowania metalowych styków pomiędzy ładowarką a baterią. Indukcyjne ładowarki baterii są powszechnie stosowane w elektrycznych szczoteczkach do zębów i innych urządzeniach używanych w łazienkach. Ponieważ nie ma otwartych styków elektrycznych, nie ma ryzyka porażenia prądem. Obecnie jest ona wykorzystywana do ładowania telefonów bezprzewodowych.

Inteligentna ładowarkaEdit

Przykład inteligentnej ładowarki do baterii AA i AAA

Nie należy mylić „inteligentnej ładowarki” z „inteligentną baterią”. Inteligentna bateria jest ogólnie definiowana jako bateria zawierająca pewnego rodzaju urządzenie elektroniczne lub „chip”, który może komunikować się z inteligentną ładowarką na temat charakterystyki i stanu baterii. Inteligentna bateria wymaga zazwyczaj inteligentnej ładowarki, z którą może się komunikować (patrz Dane inteligentnej baterii). Inteligentna ładowarka jest definiowana jako ładowarka, która może reagować na stan baterii i odpowiednio modyfikować swoje działania związane z ładowaniem.

Niektóre inteligentne ładowarki są przeznaczone do ładowania:

• „inteligentnych” baterii z wewnętrznymi obwodami ochrony, nadzoru lub zarządzania.
• „głupich” baterii, które nie mają żadnych wewnętrznych obwodów elektronicznych.

Prąd wyjściowy inteligentnej ładowarki zależy od stanu baterii. Inteligentna ładowarka może monitorować napięcie, temperaturę lub czas ładowania akumulatora w celu określenia optymalnego prądu ładowania i zakończenia ładowania.

W przypadku akumulatorów Ni-Cd i NiMH, napięcie na akumulatorze wzrasta powoli podczas procesu ładowania, aż do pełnego naładowania akumulatora. Po tym czasie napięcie spada, co wskazuje inteligentnej ładowarce, że bateria jest w pełni naładowana. Takie ładowarki są często oznaczane jako ładowarki ΔV, „delta-V” lub czasami „delta peak”, wskazując, że monitorują zmiany napięcia.

Problem polega na tym, że wielkość „delta-V” może stać się bardzo mała lub nawet nieistniejąca, jeśli ładowane są akumulatory o (bardzo) dużej pojemności. Może to spowodować, że nawet inteligentna ładowarka nie wyczuje, że akumulatory są już w pełni naładowane i będzie kontynuować ładowanie. W niektórych przypadkach prowadzi to do przeładowania akumulatorów. Jednak wiele tak zwanych inteligentnych ładowarek stosuje kombinację systemów odcinających, które mają na celu zapobieganie przeładowaniu w większości przypadków.

Typowa inteligentna ładowarka szybko ładuje baterię do około 85% jej maksymalnej pojemności w czasie krótszym niż godzina, a następnie przełącza się na ładowanie podchwytliwe, które trwa kilka godzin, aby uzupełnić baterię do jej pełnej pojemności.

Ładowarka zasilana ruchemEdit

Liniowa latarka indukcyjna, ładowana przez potrząsanie wzdłuż długiej osi, powodujące przesuwanie się magnesu (widocznego po prawej) przez cewkę drutu (w środku) w celu wytworzenia energii elektrycznej

Kilka firm zaczęło produkować urządzenia ładujące akumulatory w oparciu o ludzkie ruchy. Jeden z przykładów, wykonany przez Tremont Electric, składa się z magnesu umieszczonego pomiędzy dwiema sprężynami, który może ładować baterię, gdy urządzenie jest poruszane w górę i w dół, na przykład podczas chodzenia. Takie produkty nie osiągnęły jeszcze znaczącego sukcesu komercyjnego.

Zasilana pedałami ładowarka do telefonów komórkowych, montowana w biurkach została stworzona przez belgijską firmę WeWatt, do instalacji w miejscach publicznych, takich jak na lotniskach, dworcach kolejowych i uniwersytetach zostały zainstalowane w wielu krajach na kilku kontynentach.

Ładowarka impulsowaEdit

Niektóre ładowarki wykorzystują technologię impulsową, w której do akumulatora podawana jest seria impulsów napięcia lub prądu. Impulsy prądu stałego mają ściśle kontrolowany czas narastania, szerokość impulsu, częstotliwość powtarzania impulsów i amplitudę. Mówi się, że ta technologia może pracować z każdym rozmiarem, napięciem, pojemnością lub składem chemicznym akumulatorów, włączając w to akumulatory samochodowe i regulowane zaworami.

W przypadku ładowania impulsowego, wysokie chwilowe napięcia mogą być stosowane bez przegrzewania akumulatora. W przypadku akumulatora kwasowo-ołowiowego, powoduje to rozbicie kryształów siarczanu ołowiu, co znacznie wydłuża żywotność akumulatora.

Kilka rodzajów ładowania impulsowego zostało opatentowanych. Inne są open source hardware.

Niektóre ładowarki używają impulsów do sprawdzenia aktualnego stanu baterii, gdy ładowarka jest po raz pierwszy podłączony, a następnie użyć stałego ładowania prądem podczas szybkiego ładowania, a następnie użyć ładowania impulsowego jako rodzaj trickle ładowania, aby utrzymać ładunek.

Niektóre ładowarki używają „negatywne ładowanie impulsowe”, zwany także „reflex ładowania” lub „burp ładowania”.Takie ładowarki używać zarówno pozytywne i krótkie negatywne impulsy prądowe. Nie ma jednak istotnych dowodów na to, że ładowanie ujemnym impulsem jest bardziej skuteczne niż zwykłe ładowanie impulsowe.

Ładowarka słonecznaEdit

Ładowarka słoneczna Varta Model 57082 z dwoma akumulatorami Ni-MH o pojemności 2100 mAh

Ładowarki słoneczne przetwarzają energię świetlną na prąd stały o niskim napięciu. Są one zazwyczaj przenośne, ale mogą być również montowane na stałe. Ładowarki słoneczne montowane na stałe są również znane jako panele słoneczne. Panele słoneczne są często podłączone do sieci elektrycznej za pomocą obwodów sterowania i interfejsów, podczas gdy przenośne ładowarki słoneczne są używane poza siecią (tj. w samochodach, łodziach lub pojazdach kempingowych).

Przenośne ładowarki słoneczne uzyskują energię wyłącznie ze słońca, ale nadal mogą (w zależności od technologii) być używane w słabo oświetlonych (tj. pochmurnych) zastosowaniach. Przenośne ładowarki słoneczne są często używane do ładowania podstępnego, chociaż niektóre ładowarki słoneczne (w zależności od mocy), mogą całkowicie naładować baterie. Inne urządzenia mogą istnieć, które łączą to z innymi źródłami energii dla dodatkowej skuteczności ładowania.

Ładowarka oparta na timerzeEdit

Wyjście ładowarki czasowej jest zakończone po określonym czasie. Ładowarki czasowe były najbardziej powszechnym typem dla ogniw Ni-Cd o dużej pojemności w późnych latach 90-tych na przykład (konsumenckie ogniwa Ni-Cd o małej pojemności były zazwyczaj ładowane prostą ładowarką).

Często ładowarka czasowa i zestaw baterii mogły być kupione jako pakiet, a czas ładowarki był ustawiony tak, aby pasował do tych baterii. Jeśli akumulatory o mniejszej pojemności były ładowane to byłyby przeładowane, a jeśli akumulatory o większej pojemności byłyby ładowane to byłyby tylko częściowo naładowane. Z tendencją dla technologii baterii do zwiększenia pojemności z roku na rok, stary timer ładowarka tylko częściowo naładować nowsze baterie.

Timerowe ładowarki również miał wadę, że ładowanie baterii, które nie były w pełni rozładowane, nawet jeśli te baterie były odpowiedniej pojemności dla konkretnego timer ładowarki, spowoduje over-charging.

Trickle chargerEdit

A trickle charger is typically a low-current (usually between 5-1,500 mA) battery charger or one which has a trickle charging operating mode. Ładowarka impulsowa jest zwykle używana do ładowania akumulatorów o małej pojemności (2-30 Ah). Tego typu ładowarki są również używane do konserwacji akumulatorów o większej pojemności (> 30 Ah), które zazwyczaj znajdują się w samochodach, łodziach, kamperach i innych pojazdach. W większych zastosowaniach, prąd ładowarki akumulatorów jest wystarczający tylko do zapewnienia konserwacji lub prądu rozruchowego (prąd rozruchowy jest zazwyczaj ostatnim etapem ładowania w większości ładowarek akumulatorów). W zależności od technologii zastosowanej w ładowarce, może ona pozostać podłączona do akumulatora na czas nieokreślony. Niektóre ładowarki, które można pozostawić podłączone do akumulatora bez powodowania jego uszkodzenia, są również określane jako inteligentne lub inteligentne ładowarki. Niektóre typy akumulatorów nie nadają się do ładowania prądem zmiennym. Na przykład większość akumulatorów litowo-jonowych nie może być bezpiecznie ładowana pod prąd, a spowodowane uszkodzenia mogą być wystarczające do wywołania pożaru lub nawet eksplozji.

Uniwersalna ładowarka akumulatorów-analizatorEdit

Najbardziej wyrafinowane typy są używane w krytycznych zastosowaniach (np. akumulatory wojskowe lub lotnicze). Te wytrzymałe automatyczne systemy „inteligentnego ładowania” mogą być zaprogramowane ze złożonymi cyklami ładowania określonymi przez producenta akumulatorów. Najlepsze z nich są uniwersalne (tzn. mogą ładować wszystkie typy akumulatorów) i zawierają również funkcje automatycznego testowania i analizowania pojemności.

Ładowarka oparta na USBEdit

Australijskie i nowozelandzkie gniazdo zasilania z gniazdem ładowarki USB

Ponieważ specyfikacja uniwersalnej magistrali szeregowej przewiduje zasilanie pięciowoltowe (z ograniczoną mocą maksymalną), możliwe jest wykorzystanie kabla USB do podłączenia urządzenia do źródła zasilania. Produkty oparte na tym podejściu obejmują ładowarki do telefonów komórkowych, przenośne cyfrowe odtwarzacze audio i komputery typu tablet. Mogą to być w pełni zgodne urządzenia peryferyjne USB przestrzegające dyscypliny zasilania USB, lub niekontrolowane w sposób dekoracji USB.

Power bankEdit

Jednokomórkowy bank energii USB

Power bank z cyfrowym wyświetlaczem stanu naładowania

Bank energii to przenośne urządzenie, które może dostarczać energię ze swojej wbudowanej baterii przez port USB.

Banki energii są popularne do ładowania mniejszych urządzeń zasilanych bateryjnie z portami USB, takich jak telefony komórkowe i tablety, i mogą być używane jako źródło zasilania dla różnych akcesoriów zasilanych przez USB, takich jak lampy, małe wentylatory i zewnętrzne ładowarki baterii do aparatów cyfrowych. Zazwyczaj są one ładowane za pomocą zasilacza USB. Bank energii zawiera obwód sterujący, który zarówno reguluje ładowanie baterii, jak i przekształca napięcie baterii na 5,0 V dla portu USB.

Niektóre banki energii są w stanie dostarczać energię bezprzewodowo.

Niektóre banki energii mają funkcję ładowania przelotowego, która umożliwia dostarczanie energii przez ich porty USB przy jednoczesnym ładowaniu ich samych.

Niektóre większe banki energii mają złącze DC (lub złącze baryłkowe) dla wyższych wymagań zasilania, takich jak laptopy.

Obudowy bateriiEdit

Obudowy baterii są małymi bankami energii przymocowanymi do tylnej strony telefonu komórkowego jak etui. Zasilanie może być dostarczane przez porty USB do ładowania lub bezprzewodowo.

Futerały na baterie istnieją również w formie akcesorium uchwytu aparatu, jak to było w przypadku Nokia Lumia 1020.

Dla telefonów komórkowych ze zdejmowaną tylną pokrywą istnieją baterie rozszerzone. Są to większe wewnętrzne baterie dołączone do dedykowanej, bardziej pojemnej tylnej pokrywy, zastępującej domyślną. Wadą jest niekompatybilność z innymi obudowami telefonów, gdy są dołączone.

.