Akumulátory tak nějak všeobecně.

11.3.2002

Akumulátory tak nějak všeobecně

Několik nejzákladnějších informací kolem provozování a údržby akumulátorů.

V poslední době se na stránkách Modelcentra objevuje stále více dotazů na nabíjení , případně žádostí o radu, když se šťastnému majiteli nové nabíječky nedaří ze svých akumulátorů dostat očekávaný výkon, případně o akumulátory i přišel. Pokusím se obecně rozdělit jednotlivé typy akumulátorů a jejich základní charakteristiky. Dále se pokusím upozornit na některé úskalí, které se mohou při používání akumulátorů v modelářské praxi objevit.

Nejdříve je nutné rozdělit akumulátory podle chemického složení. Pro modelářské použití se bude jednat hlavně o 4 typy.

1. NiCd Asi nejvíce rozšířený typ. Najde použití ve vysilačích, přijímačích (kde může být v současné době už silně vytlačován dalším typem NiMh). V pohonných sestavách, kde potřebujeme proudy nad 30A je tento typ téměř nenahraditelný. V poslední době se objevily vysokokapacitní akumulátory NiMh od výrobců SANYO a PANASONIC, které svou velikostí SC a kapacitou 3000mAh jsou prvními nástupci pohonných akumulátorů chem. složení NiCd, jejichž výroba z ekologických důvodů začíná omezovat a v nedlouhé době skončí úplně.

2. NiMh Akumulátory, které neobsahují jedovaté kadmium. Typ, který při stejných rozměrech jako NiCd mají větší kapacitu. Mají ale několik nectností. Jedním z největších omezení pro modeláře je větší vnitřní odpor a tím i menší použitelné proudy a delší doby nabíjení. Také nabíječky jsou pro tento typ akumulátorů jiné (citlivější). U NiMh je Delta Peak podstatně méně výrazný.

3. Pb. Jedná se o klasický automobilový akumulátor, ze kterého jsou napájeny nabíječky v polních podmínkách. Další typ je tz. gelový akumulátor. Jeho hlavní použití je startboxech, v napájení některých typů nabíječek a v neposlední řadě pohání některé modely (lodě, kamiony atd.)

4. Li-ion. Akumulátory nové generace. Mají úžasnou kapacitu vzhledem k váze a rozměrům. Na druhou stranu jsou omezeny relativně malými odběrovými proudy a poměrně dlouhou dobou nabíjení.

Nyní k jednotlivým typům podrobněji.

1. NiCd akumulátory a jejich použití se dají rozdělit do několika skupin, pro modelářské používání se omezím na dvě základní skupiny. První tvoří pohonné akumulátory. Obecně se dá říct, že jsou to typy určené pro velké proudy. Velkými proudy budu nazývat takové odběry/nabíjení, kde proud vztažený ke kapacitě překračuje 2C. Nyní několik zásad. Tyto typy je bezpodmínečně nutné skladovat vybité. Při provozování s velkými proudy se jednotlivé články, ze kterých je sada složená, „rozhází“. Proto je nutné formovat. Formování malým proudem (0,1-0,5C) sjednotí jednotlivé články a při vybíjení velkým proudem se nestane, že se některý z článků vybije na nulové napětí, nebo dokonce přepóluje. Pro nabíjení pohonných akumulátorů proudy 2 a více C je nutné kvalitní ukončení nabíjení. Nabíjení velkým proudem je nutné pro výkon akumulátorů. Při takovém to provozu akumulátory „ ztvrdnou“. Co to je? Příklad: Sada asi nejrozšířenějších pohonných akumulátorů Sanyo 1700SCR složená z 8 článků nabíjená proudem 5,5A a vybíjená umělou zátěží do koncového napětí 5,5V (BEC) odevzdá 90% kapacity při jmenovitém napětí 9,6V, 6% při napětí 9,6-5,5V a jen 4% zůstanou v článcích jako nevyužité při proudu 20A.
Stejné sada nabíjená proudem 500mA se vybíjela 20% při napětí 9,6V, ale podstatnou část celkové doby se vybíjela při napětí 7,5V. V akumulátorech po vypnutí při 5,5V zůstalo ještě 12% energie. Závěr? Při nabíjení malým proudem si letadlo veze jako nevyužitou energii s sebou jeden článek navíc!
Akumulátory, které se používají ve vysilačích a v přijímačích (pouze typy NiCd) je dobré nabíjet pomalu, nejideálnější je 0,1C. Proč? Protože je po skončení létání nevybíjíme (alespoň ve většině případů. NiCd akumulátor, který je nabíjen pomalu a při skladovaní je uložen ve stavu „jak jsem přišel z letiště“ netrpí tak často velkou nectností téměř všech dobíjecích akumulátorů a to je zvýšený vnitřní odpor a ztráta kapacity. Naopak NiMh (stejně jako Pb) zdroje je nutné skladovat nabité. Pro všechny typy platí, že při delší nečinnosti (2-3 měsíce) je nutné akumulátor nabít a vybít, nebo vybít a nabít – podle typu.
Další důležitá věc je správný výběr toho konkrétního typu pro dané použití. Protože tohle je téma na několik dalších článků, myslím, že dobrý prodejce nebo výrobce dokáže podle požadavků vybrat ty správné typy. Není od věci, pokud prodejce dodává (třeba i za příplatek) údaje o SKUTEČNÉ, tedy změřené kapacitě, případně jednotlivé články/sady přímo zformuje. Co to je?
Druhá nejdůležitější práce na akumulátoru (první je výroba). Velmi zjednodušeně řečeno se jedné o jakýsi „záběh“. Jedná se o řízené nabíjení malým proudem (0,1C) s dodáním kapacity 140-160%. Tady je nutné zvolit vypínání podle uplynulého času!!! I vybíjení MUSÍ být řízené na předem zvolené napětí článku, nebo sady. Formování je možné ukončit, když přestane růst vybitá kapacita s tolerancí 5%C. Po formování už je možné nabíjet proudem 1-2C, nebo automatem. Vybíjení je možné už přímo v konkrétním modelu. (Asi není mnoho modelářů, kteří mají doma dostatečnou umělou zátěž.) Akumulátory před odložením (třeba jen na jeden den) je bezpodmínečně nutné vybít na hodnotu 0,85-0,9V/čl. Podle odběru a hranice vybití (ve většině případů určuje BEC systém v regulátoru) je dobré sadu po 10-20 provozních cyklech znovu přeformovat alespoň 2 cykly pro srovnání akumulátorů. Při nedodržení tohoto postupu hrozí, že se jeden z článků sady bude vybíjet pod hranici 0,9V, spíše až na 0V a navíc hrozí jeho přepólování a tím i zničení.
A tady je odkaz na stránku elektroletců a jejich zkušenosti s akumulátory:

2. O akumulátorech typu NiMh vznikla v poslední době na stránkách Modelcentra bouřlivá diskuze. Tady bych si dovolil upozornit jen na několik detailů. Protože tyto typy mají mnohé shodné s typy NiCd, pokusím se upozornit jen na některé odlišnosti.
Asi nejvýznamnější je skladování v nabitém stavu, nejlépe na hodnotě 60%C. Určitě se sadě neublíží při skladování v plně nabitém stavu, než ve vybitém. NiMh trpí mnohem větším samovybíjením, proto poškození nadměrným vybitím a nebo dokonce přepólováním je několikanásobně vyšší. Sada uložená déle než tři měsíce by měla být během této doby vybitá a zpátky nabitá. Také rychlonabíjení je choulostivější, hlavně jeho ukončení. NiMh jsou mnohem náročnější na přebíjení a tím i vznikají vedlejší efekty, jako je zvýšení vnitřního tlaku a tím i teploty. Zvýšené teplota NiMh podstatně snižuje životnost článků. Při rychlonabíjení je nutné dodržet několik zásad. Nabíjet pevně nastaveným proudem. Nabíjecí automat je možné použít jen v případě, že má nabíječka možnost omezit max. nabíjecí proud a ten nastavit s ohledem na údaje výrobce. Maximální nabíjecí proud nedoporučuji překračovat, nebo jen o málo se stálou kontrolou teploty a ukončení nabíjení. Při tomto režimu je nutné si uvědomit zkracování životnosti.

3. Akumulátory olověné, ať už kyselinové (hlavně startovací automobilové) nebo gelové je nutné uchovávat v nabitém stavu. Nejednoduší nabíječka je s omezením napětí. Několik dobrých návodů je na různých modelářských a elektronických stránkách. Mě osobně nejvíce zaujala konstrukce uveřejněná na http://www.zajic.cz/nablion/nablion.htm

4. Li-Ion a dnes už i Li-Pol a další varianty Li-xxx akumulátorů. Tady bude popis velmi jednoduchý. http://www.volny.cz/skocdopoler/ je adresa modelářských stránek, kde autor popisuje svoje několikaleté zkušenosti s akumulátory typu Li-Ion.

Na závěr bych se chtěl přimluvit za všechny zdroje el. energie, které jezdí, plavou a létají v našich model. Nechtějme po nich víc, než mohou dát. Jedna z prvních úvah, jak a čím pohánět el. model je správně zvolený pohon, výběr akumulátoru a motoru, vrtule, převodu, regulátoru……..

Ale tohle je téma na další článek.

Zdeněk Kubík