Этот обманчивый зеленый свет зарядного устройства

Август 1998г. By Isidor Buchmann

Как известно по окончании заряда аккумулятора в обычном зарядном устройстве загорается зеленый свет, указывая на то, что аккумулятор полностью заряжен. Пользователь при этом полагает, что аккумулятор обладает полной емкостью и ему можно доверять.

Однако “зеленый свет” обычного зарядного устройства никоим образом не гарантирует достаточную емкость или исправность аккумулятора. Подобно тостеру, который выталкивает хлеб, когда тот становится коричневым, зарядное устройство заряжает (наполняет) аккумулятор энергией и “выталкивает” его, когда наполнять уже больше некуда. Завершение заряда аккумулятора обычно обнаруживается повышением его температуры.

Аккумуляторы подвержены коррозии и постепенно теряют способность удерживать заряд. (см. Рисунок 1). Это является неотъемлемой частью их естественного процесса старения. И многие пользователи совсем не подозревают о том, что их аккумуляторы работают едва ли не последний день. Часто слабость (недостаточная емкость) аккумуляторов незаметна, поскольку в обычные дни к ним не предъявляются слишком высокие требования. Однако ситуация в корне меняется, когда от них требуется полная отдача в критические моменты времени. Полный крах портативных систем - это один из наиболее распространенных типов отказа, который часто происходит из-за плохого технического состояния аккумуляторов.

Рисунок 1. Аккумуляторы подвержены коррозии и постепенно теряют способность удерживать заряд, что представляет собой часть их естественного процесса старения. (На рисунке приведено 5 различных состояний одного и того же аккумулятора. Левый крайний в отличном состоянии и имеет 100 % емкости. Его рабочее вещество имеет однородную, мелкодисперсную структуру и большую площадь активной поверхности. Крайний правый - наихудший, имеет только 20 % от номинальной емкости. Его рабочее вещество частично кристаллизовалось, и площадь активной поверхности этого вещества значительно уменьшилась. Примеч. переводчика).

Переход на использование аккумуляторов большей емкости и габаритов или на аккумуляторы с высокой энергетической плотностью не приведет к повышению надежности, если такие, но слабые аккумуляторы не выводятся из эксплуатации. Подобно этому, польза от использования продвинутых аккумуляторов со сверхвысокой емкостью будет небольшой, если после окончания основного срока службы эти аккумуляторы продолжают эксплуатироваться.

Рисунок 2. Типовое время заряда и разряда аккумуляторов с различной номинальной емкостью и состоянием.

На рисунке 2 приведены четыре аккумулятора с различной номинальной емкостью и техническим состоянием. Аккумуляторы B, D способны принять уменьшенное количество заряда из-за так называемого “эффекта памяти” и других явлений. Самый плохой из них - это аккумулятор D; зарядное устройство просигнализирует зеленым светом о готовности этого аккумулятора примерно через 14 минут после начала зарядки. Однако именно этот аккумулятор – наиболее вероятный кандидат, который будет выбран, когда заряженный аккумулятор срочно потребуется пользователю. К сожалению, он будет работать лишь в течение короткого промежутка времени. С другой стороны, аккумулятор A имеет самую высокую емкость и требует самого длительного времени для зарядки - 144 минуты. Ирония заключается в том, что именно этот аккумулятор с наименьшей вероятностью будет выбран пользователем, поскольку заряжается он медленнее всех.

Обслуживание аккумуляторов

Надежность портативного оборудования напрямую зависит от состояния его аккумуляторов. В то время как оборудование проходит периодическое техническое обслуживание и калибровку, их аккумуляторы, как правило, подвергаются лишь внешнему осмотру. Исторически сложилось так, что аккумуляторы обслуживаются только тогда, когда они больше не держат заряд или когда оборудование поступило в ремонт. В результате, приборы с аккумуляторным питанием становятся со временем ненадежными.

Обслуживание аккумуляторов требует усилий и соответствующих обязательств со стороны руководящего персонала и должно стать неотъемлемой составляющей полного обслуживания и ремонта оборудования.

 Обслуживаются ли аккумуляторы с использованием собственных анализаторов, или отправляются в независимую фирму, которая специализируется на таком обслуживании, достаточное количество резервных аккумуляторов должно быть в запасе для замены временно отправленных на обслуживание. Никогда не отправляйте аккумуляторы без обеспечения их замены.

После проведения обслуживания, аккумуляторы маркируются с указанием их технического состояния и даты следующего обслуживания. Это лучше всего сделать путем закрепления на аккумуляторе ярлыка. С такой информацией пользователь, получающий аккумулятор с зарядки, будет способен оценить его емкость и дату обслуживания.

В настоящий момент доступны анализаторы аккумуляторов автоматически печатающие ярлык с датой, названием организации и значением емкости в тот момент, когда аккумулятор берется из анализатора.

Обслуживание аккумуляторов существенно упрощается с применением анализаторов, позволяющих устанавливать пороговое значение емкости, при которой аккумулятор считается годным. Эта новая особенность предполагает, что все проверяемые аккумуляторы должны удовлетворять этому заданному пользователем значению емкости. Аккумуляторы на основе никеля, которые не могут достигнуть требуемой емкости, автоматически восстанавливаются в восстановительном цикле. Аккумуляторы, которые не в состоянии восстановиться, впоследствии заменяются новыми.

Рисунок 3. Напряжение разряда / восстановления NiCd аккумулятора. Восстановление аккумулятора заключается в разряде его до 1 вольта на элемент при нагрузочном токе 1C (значение тока 1С равно номинальному значению емкости в амперах), и последующем разряде до 0.4V вольта уменьшенным током.

При восстановлении, аккумулятор сначала разряжается до одного вольта на элемент, после чего разряд продолжается меньшим током. При удалении оставшейся энергии из аккумулятора,   структура его элементов возвращается к первоначальному состоянию с маленькими кристаллами, и элементы, таким образом, восстанавливаются. Этот процесс обычно восстанавливает никелевые аккумуляторы  до способности к полноценной эксплуатации.

Однако следует  отметить, что аккумуляторы с высоким саморазрядом или содержащие короткозамкнутые элементы, не могут быть восстановлены; также не могут быть восстановлены аккумуляторы, выработавшие свой ресурс или поврежденные при неправильной эксплуатации.

Практически, устанавливаемое в анализаторе пороговое значение емкости, при котором аккумулятор считается исправным, для большинства областей использования аккумуляторов составляет 80 % от номинального значения. Увеличение этого значения до 90 % естественно приведет к подъему уровня заряда на 10 пунктов. Но следует отметить, что при более высоком установленном значении выйдет меньшее количество годных аккумуляторов, поскольку более старые аккумуляторы часто не могут достигнуть емкости в 90 %.

Установку в анализаторе значения емкости, при которой аккумулятор считается исправным, можно сравнить со вступительным экзаменом в колледж. С проходным значением в 80 процентов, разумное число студентов будет принято. Если же проходное значение установить на 90 %, меньшее число, но более подготовленных студентов будет принято.

После обслуживания на аккумуляторы наносятся новые ярлыки. Те аккумуляторы, которые не в состоянии достичь порогового значения емкости, заменяются новыми.

Заключение

Состояние любого, даже наиболее современного, аккумулятора ухудшается в процессе эксплуатации и старения. Степень ухудшения зависит от типа аккумулятора, условий эксплуатации, обслуживания и обращения. Без своевременного удаления слабых аккумуляторов, польза от современных аккумуляторов сверхвысокой емкости теряется.

Аккумуляторы с высокой энергетической плотностью только тогда лучше более старых типов, когда часто проверяется их техническое состояние. Осуществление надежной системы обслуживания аккумуляторов необходимо для надежного сервиса и предотвращения неожиданного отказа прибора или системы.

Источник: http://www.ixbt.com