Jak działa inteligentna ładowarka do akumulatora?

Podstawowa zasada elektryki, mówiąca, że prąd to inaczej ruch elektronów pomiędzy punktami o określonym potencjale, jest stała i niezmienna. Widać to zwłaszcza na przykładzie akumulatorów, które w trakcie ładowania korzystają z prądu o określonym natężeniu. Inteligentna ładowarka - której poświęcimy niniejszy artykuł - pozwala sterować parametrami prądu i tym samym zoptymalizować jego parametry pod kątem stanu naładowania baterii.

(Nie)inteligentny system ładowania baterii

Na początku naszych rozważań skupmy się na tym, co oferuje rynek. Producenci inteligentnych ładowarek często podkreślają, że ich urządzenia mają szereg nowoczesnych komponentów, które optymalizują proces ładowania. Często mówi się nawet, że takie ładowarki wyposażone są w sterowniki, chipy, zaawansowane układy prostownicze, oraz - żeby całość brzmiała profesjonalnie - rozbudowane systemy filtrujące oparte na "nowoczesnych układach pojemnościowo-indukcyjnych".

Dlaczego (mimo implementacji mikroprocesora) taka ładowarka nie może być nazywana inteligentną? A to dlatego, że układ, w który jest wyposażona, działa jedynie na podstawie wcześniej zapisanych rekordów pamięci. Oznacza to, że urządzenie nie dostosowuje prądu ładowania do aktualnych parametrów baterii, lecz korzysta z predefiniowanych danych. Nie trzeba być specjalistą, aby dojść do wniosku, że taka "inteligentna" ładowarka nie tylko nie pomoże, ale jeszcze zaszkodzi...

Inteligentna ładowarka jak działa?

Na rynku są oczywiście w sprzedaży ładowarki inteligentne, które wyposażone są w doskonały system ładowania i kontroli stanu baterii. Jak one działają? Gdybyśmy przeanalizowali schemat blokowy takiego urządzenia, składałby się on z:

• prostownika i filtra wejściowego,
• klucza,
• kontrolera,
• transformatora wyjściowego,
• prostownika i filtra wyjściowego.

Jak to działa? Inteligentna ładowarka do akumulatora pobiera prąd z sieci (230 V), a następnie "prostuje go" za pomocą układu Graetza. Dzięki temu "ujemna" część sinusoidy zyskuje przeciwny kierunek i tym samym jest "wygładzona" przez filtry pojemnościowe i indukcyjne.

Prąd stały o wysokiej wartości napięcia jest kierowany poprzez klucz do transformatora wyjściowego, a następnie - do prostownika wyjściowego wraz z filtrami. Istotną rolę odgrywa tu wspomniany klucz.

Najważniejszym elementem, jakim wyróżnia się inteligentna ładowarka do akumulatora, jest system sprzężenia zwrotnego. Jego zadaniem jest analiza prądu i napięcia ładowania baterii, a następnie - za pomocą kontrolera - sterowanie kluczem. Rola klucza jest w tym przypadku dwojaka:

1. Dzięki niemu uzyskujemy zmienną wartość prądu na uzwojeniu pierwotnym transformatora wyjściowego, co jest kluczowe do jego właściwej pracy.
2. Klucz włącza się i wyłącza z bardzo dużą częstotliwością (dochodzącą do kilku tysięcy Hz), dzięki czemu część pola sinusoidy zostaje obcięta.

Reasumując, działanie ładowarki inteligentnej polega na elektronicznym sterowaniu kluczem w taki sposób, aby uzyskać określoną wartość napięcia i prądu ładowania.

Mówiąc wprost - dzięki zastosowaniu układu sprzężenia zwrotnego, ładowarka może przełączać się pomiędzy kilkoma różnymi trybami (np. ładowaniem zasadniczym, odsiarczaniem, doładowywaniem itd.).
 

Jak sprawdzić, czy inteligentna ładowarka jest rzeczywiście inteligentna?

Inteligentne ładowarki "szczycą się" tym, że oferują kilka trybów ładowania. Jak sprawdzić, czy to prawda? Wystarczy... zmierzyć napięcie na nieobciążonym akumulatorze.

Jeśli jest to tradycyjna bateria kwasowa (samochodowa), to jego wartość powinna utrzymać się na poziomie 12,8 V i to nawet po kilku godzinach od naładowania. Jeśli mamy do czynienia z akumulatorem obsługowym, możemy sprawdzić (za pomocą aerometru) gęstość elektrolitu, której wartość powinna wynieść 1,28 g/cm3. Jeśli wartości te są niższe, to jest to najprawdopodobniej oznaka niedoładowania ogniw, czyli... źle działającej ładowarki.

W przypadku baterii litowych LiFePo4 graniczna wartość napięcia ładowania to 14,6 V. Oznacza to, że ładowarka, która ładuje baterię tylko na podstawie danych zapisanych w pamięci, nigdy nie uzupełni jej do pełna. Podsumowując, ładowanie inteligentne to cecha, która wpływa na wydłużenie żywotności baterii.