ГОЕЛРО 2.0: Мобільна електрифікація

Елементи живлення типу АА застосовуються в безлічі приладів, супроводжуючих сучасної людини. Це пульти дистанційного управління, радіоприймачі, кишенькові ліхтарики, дитячі іграшки, радіотелефони, MP3-плеєри, цифрові фотоапарати. Такі прилади служать довго, а заряду батарейок в деяких з них (mp3-плеєри, фотоапарати) вистачає лише на кілька днів, тому багато споживачів вважають за краще мати справу з акумуляторами.
Хоча ціна акумуляторів перевищує ціну батарейок всього в декілька разів, термін їх служби довше в десятки разів, так що акумулятор – це покупка надовго. Враховуючи, що він забезпечує роботу ваших пристроїв тоді, коли мережі електроживлення поблизу може не виявитися, вкрай важливо знати його реальні властивості і можливості. Це допоможе вам зробити правильний вибір.
Ми вирішили протестувати кілька однотипних акумуляторів від відомих виробників. Це нікель-металлгідрідновие акумулятори фірми “ANSMANN energy”, ємністю 2600мАч (рис. 1); “SANYO” 2300мАч (Рис. 2); “NEXcell” 2600мАч (рис. 3) і “GP” ємністю 2600мАч (рис 4).

Малюнок 1. Акумулятор ANSMANN 2600мАч. Малюнок 3. Акумулятор NEXcell 2600мАч.
Малюнок 2. Акумулятор SANYO 2300мАч. Малюнок 4. Акумулятор GP 2600мАч.

Випробування реальної ємності акумуляторів проводилися в кімнатних умовах при різних значеннях розрядного струму. Було вибрано 5 фіксованих режимів розряду: годинний розряд (споживання 2600 мА), 2-годинний розряд (1300 мА), 5-годинний розряду (520 мА), 10-годинний розряд (260 мА), 20-годинний розряд (130 мА). Дані про напругу на акумуляторах записувалися в пам’ять комп’ютера раз в 10 секунд, потім по них будувалися графіки.

Акумулятори кожен раз заряджалися струмом, рівним 10% від їх ємності, протягом 15 годин. Критерієм розрядки Ni-MH акумуляторів прийнято вважати зниження напруги на одному елементі нижче 1 вольта.

На малюнках з 5 по 8 наведено характеристики розряду для акумуляторів NEXcell ємністю 2600мАч. Процентна шкала показує реальне значення ємності акумулятора від заявленої виробником.

Малюнок 5. Графік розряду акумуляторів NEXcell струмом 2600мА.

Малюнок 6. Графік розряду акумуляторів NEXcell струмом 1300мА.

Малюнок 7. Графік розряду акумуляторів NEXcell струмом 260мА.

Малюнок 8. Графік розряду акумуляторів NEXcell струмом 130мА.

Аналізуючи дані графіки можна сказати про те, що здатність акумуляторів NEXcell давати великі розрядні струми достатньо висока. Навіть при струмі в 2600мА можна спостерігати більш ніж 75% ємність. Повна ж ємність акумуляторів визначається при малих струмах розряду і складає близько 87%, що приблизно дорівнює 2260 мАг. Дане значення ємності дещо менше ніж заявлене, але воно вкладається в 15%-ний допуск і може бути розбіжністю наших методик вимірювання і методик виробника. Дані акумулятори добре підходять для сучасних цифрових фотоапаратів і інших високотехнологічних пристроїв.
На малюнках з 9 по 11 наведено характеристики розряду для акумуляторів ANSMANN ємністю 2600мАч.

Малюнок 9. Графік розряду акумуляторів ANSMANN струмом 2600мА.

Малюнок 10. Графік розряду акумуляторів ANSMANN струмом 560мА.

Малюнок 11. Графік розряду акумуляторів ANSMANN струмом 260мА.

За даними графіків можна говорити про достатньо високу здатність акумуляторів ANSMANN видавати великі розрядні струми. Їх місткість складає близько 88% від заявленої, що також говорить про досить якісній роботі таких елементів живлення.

На малюнках 12 і 13 наведені характеристики розряду для акумуляторів досить відомого бренду SANYO ємністю 2300мАч. Так як струм розряду був 2600мА і 1300мА, процентна шкала скоригована під ємність даних елементів.

Малюнок 12. Графік розряду акумуляторів SANYO струмом 2600мА.

Малюнок 13. Графік розряду акумуляторів SANYO струмом 1300мА.

Цікавою особливістю акумуляторів SANYO було те, що вони сильно нагрівалися під час проведення випробувань. Мабуть, саме цим викликаний дивний характер кривої на графіках. У початковий момент часу, коли акумулятори мають кімнатну температуру, їх внутрішній опір високо, що призводить до падіння напруги на виході аж до 1 вольта. Потім засчет виділення частини енергії на внутрішньому опорі відбувається нагрів елементів, зменшення опору і, як наслідок, підвищення вихідної напруги. Дана модель акумуляторів фірми SANYO не дуже добре підходить для сучасної електронної техніки, що вимагає великих розрядних струмів від елементів живлення. Під час використання елементів SANYO у фотоапараті Samsung S800 фотоапарат часто показував, що батарея розряджена і мимовільно відключався. З акумуляторами NEXcell і ANSMANN фотоапарат відмінно працював більше години, правильно показуючи стан батареї. Аналізуючи ємність акумуляторів SANYO 2300мАч можна сказати, що вона також на 10-20% менше заявленої.

На малюнках з 14 по 16 наведено характеристики розряду для мало не найбільш поширених акумуляторів GP ємністю 2600мАч. Точніше це ми в магазині так вважали, та й на ціннику було 2600. А що б ви подумали, дивлячись на ці акумулятори (малюнок 4)? При детальному розгляді виявилось, що ємність вказана дрібним шрифтом нижче і дорівнює 2500мАч, а 2600 це їх назву. На цьому наші пригоди з цими акумуляторами не закінчилися. Провівши 5 годинникове тестування при розрядному струмі 520мА (малюнок 14), ми не сильно здивувалися реальної ємності трохи менше 80% від заявленої, хоча інші учасники тесту і продемонстрували менше відхилення реальних значень від паспортних при малих струмах розряду. Тест ж при струмі в 2600мА (малюнок 15) дав зовсім дивні дані. Менше 40% від можливого часу роботи при такому струмі? Тестування струмом 1300мА показало ще більше зниження ємності акумуляторів.

Розбираючись з цим дивною поведінкою акумуляторів GP з’ясувалося, що один із двох одночасно тестованих елементів відмовив. В тестовий стенд завжди встановлювалися по 2 акумулятора, включених послідовно. Це дозволяло усереднювати розкид параметрів окремих акумуляторів. Раніше після проведення тестування обидва тестованих елемента показували приблизно однакову напругу, а після тестування GP один з акумуляторів був розряджений, а інший був ще здатний віддавати накопичену енергію. Схоже, нам попалися акумулятори з заводським браком.

Малюнок 14. Графік розряду акумуляторів GP струмом 520мА.

Малюнок 15. Графік розряду акумуляторів GP струмом 2600мА.

Малюнок 16. Графік розряду акумуляторів GP струмом 1300мА.

За результатами даного дослідження можна зробити висновок, що не всі акумулятори здатні працювати з сучасними електронними пристроями, які пред’являють все більш жорсткі вимоги до елементів харчування. Продукція NEXcell і ANSMANN цілком задовольняє даним вимогам. Їх особливо можна рекомендувати для використання в цифрових фотоапаратах, медіаплеєрах з РК-екранами, переносних телевізорах. Для акумуляторів SANYO підійдуть лише споживачі, які не потребують великого струму, типу радіоприймачів і плеєрів. Особливо слід відзначити акумулятори NEXcell, які при найнижчій ціні серед подібних продуктів володіють відмінними електричними і експлуатаційними характеристиками.

Заявлений термін служби у всіх акумуляторів не менше 500 циклів заряд-розряд. Визначити реальний термін служби після проведення декількох тестів складно. Можна лише сказати, що в результаті тестування зміни ємності акумуляторів не спостерігалося.

Розрядка: Види споживання струму

Методика вимірювання зі стабільним розрядним струмом є найбільш правильною для визначення реальної ємності акумуляторів. Одиниці “мАч” відповідають кількості струму, що віддається протягом певного часу незалежно від напруги на елементі (а воно зменшується в процесі розрядки).

У реальних же пристроях може спостерігатися 3 основних типи розрядного струму і напруги на елементі: струм залишається постійним, струм зменшується із зменшенням напруги і струм зростає із зменшенням напруги. Приблизно постійний струм зазвичай спостерігається в електричних ліхтариках, що використовують лампи розжарювання.

В електронних пристроях, що працюють безпосередньо від акумуляторів без перетворювачів напруги (багато сучасних MP3-плеєри та електронні іграшки) струм споживання зменшується із зменшенням напруги на елементах живлення, що в кінцевому підсумку забезпечує більш довгий час роботи. Схемне рішення пристроїв, в яких застосовані потужні цифрові процесори та рідкокристалічні екрани, зазвичай припускає наявність імпульсних стабілізаторів напруги. Особливістю таких стабілізаторів є зростання споживаного струму із зменшенням напруги, так як вони забезпечують стабільну споживану потужність, а потужність дорівнює добутку струму на напругу. До таких пристроїв відносяться сучасні цифрові фотоапарати, для яких однією з основних характеристик є здатність елементів харчування віддавати великий розрядний струм.

Зарядка: порізно і разом

Для зарядки акумуляторів можна скористатися будь-яким підходящим зарядним пристроєм. Ми розглянемо дві новинки – зарядні пристрої фірми NEXcell – SC-320 і QC-820. Обидва призначені для зарядки до чотирьох акумуляторів типу АА або ААА.

Зарядний пристрій SC-320 (малюнок 14) виконано в пластмасовому корпусі світлого кольору з чотирма відкритими відсіками для акумуляторів типу АА або ААА, які заряджаються попарно. Сумарний струм зарядки складає близько 500мА, що дозволяє зарядити 2 акумулятори ємністю 2000мАч за 4-5 годин або 4 таких акумулятора за 7-8 годин. Пристрій контролює напругу на акумуляторах, і по закінченні зарядки знижує зарядний струм до 50мА. Також є 2 двоколірних світлодіода, які змінюють свій колір з червоного на зелений, коли акумулятори заряджені.

Малюнок 14. Зарядний пристрій NEXcell SC-320.

Всередині знаходиться плата (малюнок 15). В її лівій частині розташований імпульсний джерело струму з регульованою зворотним зв’язком. Таке схемне рішення дозволяє отримати на виході джерела стабілізовану напруга і забезпечує зниження споживання енергії після закінчення процесу зарядки. За індикацію процесу зарядки відповідає компаратор, розташований в центрі плати. Він аналізує напругу на Заряджати акумулятор і управляє кольором світіння світлодіодів.

Малюнок 15. Друкована плата SC-320.

В процесі випробувань пристрій показав себе тільки з позитивної сторони, забезпечуючи стабільну зарядку акумуляторів. До недоліків пристрою можна віднести лише необхідність зарядки акумуляторів парами, зарядка одного елемента неможлива.

Зарядний пристрій QC-820 (малюнок 16) відрізняється від SC-320 наявністю керуючого мікроконтролера і підвищеним струмом зарядки. За габаритами QC-820 практично ідентично SC-320 і відрізняється лише наявністю кришки, що закриває акумулятори в процесі зарядки. Пристрій також здатне заряджати до 4 елементів одночасно, правда, відділення для ААА акумуляторів скорочені до 2. Зарядка кожного з 4 елементів здійснюється мікроконтролером незалежно, з індивідуальною індикацією світлодіодами. Сумарний струм зарядки складає близько 2000мА, який ділиться на кількість заряджаються елементів, що дозволяє зарядити акумулятор ємністю 2000мАч практично за годину, або 4 таких акумулятора за 4 години.

Малюнок 16. Пристрій QC-820.

Усередині корпусу знаходиться текстолітовая плата з деталями (малюнок 17). Паяння деталей виконана досить акуратно, всі критичні елементи захищені ізоляцією (малюнок 16).

Малюнок 17. Друкована плата QC-820.

Малюнок 18. Вид на деякі компоненти плати QC-820.

Установка мікроконтролера дозволила реалізувати інтелектуальне управління процесом зарядки, а також аналіз аварійних режимів роботи (коротке замикання в заряджаються акумуляторах, їх перегрів). Також мікроконтролер дозволяє заряджати акумулятори великими струмами, так як здійснюється контроль не тільки напруги і його зміна в часі.

Контроль і зарядка кожного акумулятора ведеться індивідуально, оскільки часто бувають випадки, коли ступінь розрядки різних акумуляторів неоднакова. Мікропроцесорний контроль дозволяє уникнути нерівномірною зарядки, як у випадку з попарно встановленими елементами. Зарядний пристрій NEXcell QC-820 також відмінно зарекомендувало себе в процесі роботи, забезпечуючи швидку і зручну зарядку акумуляторів.

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*