Компактно, доступно и просто изложен тот минимум сведений, который требуется рядовому потребителю мобильных устройств с аккумуляторами.
Итак:
|
Какие
аккумуляторы бывают? |
Чем
заряжать? |
|
И на
каком остановиться? |
Основные
проблемы с аккумуляторами |
|
А как
покупать? |
И
наконец - общие правила эксплуатации |
Какие аккумуляторы бывают?
NiCd аккумулятор - ветеран на рынке мобильных устройств связи. Отлаженная технология и надежная работа обеспечили ему широкое распространение для питания портативной техники и оборудования. Его основные достоинства:
Среди недостатков - необходимость периодической полной разрядки аккумулятора для сохранения эксплуатационных свойств (устранения эффекта памяти), высокий саморазряд (до 10 % в течение первых 24-х часов) и большие габариты по сравнению с аккумуляторами других типов. Кроме того, аккумулятор содержит кадмий и требует специальной утилизации. Из-за больших габаритов и проблем с утилизацией NiCd аккумулятор постепенно покидает рынок сотовых телефонов.
NiMH аккумулятор - пришел на смену NiCd. Но надо заметить, что его шумно разрекламированные преимущества на деле не оправдали ожиданий потребителей из-за сокращенного срока службы. Эта ситуация только-только сейчас начинает выправляться в связи с технологическим прогрессом в их производстве. Отличительные преимущества сегодняшних NiMH аккумуляторов:
К сожалению, NiMH аккумуляторы имеют недостатки и по некоторым параметрам проигрывают NiCd. Это меньшее число циклов заряда / разряда (около 500), более высокий саморазряд (выше в 1.5 - 2 раза) и более высокая цена.
Li-ion аккумулятор - все более широко начинает применяться в мобильной технике связи, что обусловлено:
Но есть и отрицательные моменты: для аккумуляторов некоторых производителей работа только при положительных температурах, высокая цена и подверженность процессу старения, даже если аккумулятор не используется. Ухудшение емкости наблюдается примерно после одного года. После двух лет, аккумулятор часто становится неисправным. Поэтому не рекомендуется хранить Li-ion аккумуляторы в течение длительного времени. Максимально наслаждайтесь ими, пока они новые.
Li-Pol аккумулятор - только-только начинает появляться на рынке сотовых телефонов и портативных компьютеров. Имея примерно такую же плотность энергии, как и Li-ion аккумулятор, литий-полимерные допускают изготовление в пластичных разнообразных геометрических формах, нетрадиционных для обычных аккумуляторов, в том числе достаточно тонких по толщине, и способных заполнять любое свободное место.
И на каком остановиться?
А теперь представим, что вам для покупки на выбор предлагается один из трех аккумуляторов: NiCd, NiMH и Li- ion. Все имеют одинаковую емкость, одинаковую форму и одинаковый цвет. На каком остановиться? И какому отдать предпочтение?
Первое что бросается в глаза - это вес и габариты аккумуляторов. NiCd аккумулятор - самый большой и самый тяжелый, он примерно в два раза толще и тяжелее, чем NiMH. В то же время NiMH аккумулятор занимает промежуточное положение - он ощутимо легче и меньше, чем NiCd, но также ощутимо больше и весомее, чем Li-ion. Аналогичная картина и по цене - насколько дешев NiCd аккумулятор, настолько же дорог Li-ion. Второй момент: при продаже аккумуляторов обычно не афишируется срок их службы. Если NiCd аккумулятор может прослужить при правильной эксплуатации 3 года и более, даже при ежедневной зарядке, то NiMH хватит на год с небольшим при интенсивной эксплуатации, а Li-ion примерно на полтора - два. У NiMH аккумулятора будет исчерпан ресурс по числу циклов заряда / разряда, а Li-ion аккумуляторы просто состарятся, даже если возможное для них количество циклов не будет исчерпано, и они просто пролежат на вашей полке. Однако за длительную эксплуатацию NiCd аккумуляторов потребуется заплатить повышенным вниманием к их обслуживанию. Рекомендуется разряжать их до конца перед очередным зарядом, и периодически, примерно раз в месяц, проводить восстановитель-ные циклы. Если эти правила не соблюдать, то такого длительного срока службы NiCd аккумуляторов не достигнуть. Эти же требования, хотя и в меньшей мере, относятся и к NiMH аккумуляторам, проведение восстановительных циклов требуется приблизительно в два раза реже, чем для NiCd. В этом плане Li-ion аккумуляторы безусловный лидер - они не требуют никакого обслуживания. Их можно начинать заряжать в любое время, не дожидаясь полного разряда.
Итак, какой аккумулятор выбрать?
Если Вы - деловой человек, активно ведущий переговоры по телефону, предпочитаете легкость и удобство в работе и готовы платить за это, тогда Ваш выбор - это Li-ion аккумулятор. Сотовый телефон с таким аккумулятором будет вашим незаменимым помощником. Такой выбор будет справедливым и для небольшого и легкого телефона вашей жены в случае, если вы оплачиваете ее разговоры.
Но, если вы немного стеснены в средствах, однако готовы через год купить современный и лучший аккумулятор, то выбирайте NiMH. Прогресс в технологии их изготовления привел к тому, что начали появляться аккумуляторы с повышенным количеством циклов заряда / разряда (около 1000) и отсутствием требования предварительного разряда перед зарядом. Только перед покупкой аккумулятора прочтите своими глазами сопроводительную информацию и убедитесь, что покупаемый аккумулятор именно из последних достижений этой технологии.
И, наконец, для бережливых и расчетливых, предпочитающих приобретение вещей на длительный срок и к тому же не считающих обременительным периодический уход за ними, вполне подойдет NiCd аккумулятор. Но надо отметить, что в последнее время новые сотовые телефоны NiCd аккумуляторами уже не комплектуются. Поэтому при приобретении нового телефона или аккумулятора приходится выбирать только между NiMH и Li-ion.
А как покупать?
Несколько строк из одного письма: "У меня Nokia-350. Мучился со старыми аккумуляторами и, наконец, купил новый. По совету продавца, полностью его разрядил, а потом зарядил в течение 12-14 часов. И что? То же самое, что и старый. Держит в течение разговора минут 5. Всего! А стоит 40 долларов! Что делать? Помогите!"
И таких случаев, как свидетельствует практика, немало. Поэтому давайте разберемся, как правильно покупать аккумулятор, например, для сотового телефона, чтобы после покупки не было мучительно больно за бесполезно потраченные деньги.
Рассмотрим три наиболее часто встречающихся случая:
Итак, Вы покупаете новый телефон. Как правило, никаких проблем с аккумулятором в дальнейшем на протяжении примерно года и даже более не возникает. Если Вы, конечно, не нарушаете общих правил эксплуатации аккумулятора, а также правил, характерных для данного типа аккумулятора. Дело в том, что производители комплектуют свои телефоны оригинальными (фирменными) аккумуляторами, произведенными с соблюдением всех требований технологического процесса изготовления и контроля качества. Единственное требование, налагаемое на потребителя, - это проконтролировать наличие в комплекте фирменного нового аккумулятора и правильно ввести его в эксплуатацию. Последовательность действий, совершаемых при этом, всегда приводится в инструкции по эксплуатации телефона, которая, безусловно, должна быть на русском языке. Но беда в том, что потребители инструкцию часто не читают, поэтому кратко приведем эти сведения:
Другое дело, когда приобретается телефон уже бывший в эксплуатации. Здесь возможны два варианта: покупка "с рук" и в магазине или у своего оператора сотовой связи. В первом случае Вы приобретаете "кота в мешке" и оценить качество аккумулятора сможете только после примерно недели эксплуатации. Во втором случае, все зависит от того, как поставлено дело в торгующей организации. Если она располагает приборами для тестирования аккумуляторов, то при желании с ее стороны продавец может сообщить Вам все характеристики покупаемого вместе с телефоном аккумулятора. В противном случае - тот же "кот в мешке". Теоретически разница в цене подержанного телефона в зависимости от типа аккумулятора и его состояния может составлять от 30 - 40 до 80 - 90 долларов.
И, наконец, третий вариант - покупка нового аккумулятора. В этой ситуации можно порекомендовать:
Какие же параметры аккумулятора надо знать потребителю, чтобы не ошибиться при покупке. К основным параметрам аккумулятора, по которым можно оценить его состояние, относятся: номинальная емкость (та, которая должна быть), реальная емкость и внутреннее сопротивление.
И продавец, уважающий своих покупателей, такую информацию о продаваемых аккумуляторах, мог бы предоставлять.
А теперь рассмотрим, каким образом параметры аккумулятора можно измерить. Для этой цели предназначены специальные приборы - анализаторы аккумуляторов, такие как Cadex C7000, CASP/2000, Motorola BMS / Jbro / W&W, Itech Iqten. Наиболее полными функциональными возможностями по обслуживанию аккумуляторов обладает анализатор канадской фирмы Cadex - Cadex C7000. На его примере и рассмотрим решение этой задачи.
Cadex 7000 позволяет проводить одновременное обслуживание в любой комбинации 4-х различных аккумуляторов следующих электрохимических систем: герметичных свинцово-кислотных (SLA), никель-кадмиевых (NiCd), никель-металлгидридных (NiMH) и литий-ионных (Li-ion). Под обслуживанием понимается выполнение таких операций, как проверка аккумуляторов на соответствие требованиям изготовителя (входной контроль), подготовка новых или бывших на хранении аккумуляторов к эксплуатации, тренировка аккумуляторов с целью достижения максимальной емкости, восстановление по специальному алгоритму NiCd и NiMH аккумуляторов, измерение внутреннего сопротивления и другие.
Для иллюстрации приведем перечень основных режимов работы анализатора:
Функциональные особенности анализатора:
Прибор имеет небольшие габариты и очень удобен в эксплуатации.
В заключение надо отметить, что даже при первоначальной 100 % емкости аккумулятора, в процессе эксплуатации может возникнуть преждевременное уменьшение его емкости, вызванное, например, отклонениями технологического процесса при изготовлении, либо какими-то вашими неправильными действиями. Поэтому неплохо периодически контролировать параметры аккумулятора на анализаторе.
Чем заряжать?
Не секрет, что надежная работа любого мобильного устройства напрямую зависит от состояния его аккумулятора, в соблюдении "здорового образа жизни" которого не последнюю роль играют зарядные устройства. Попробуем на примере зарядных устройств аккумуляторов сотовых телефонов разобраться в их характеристиках и возможностях, поскольку правильно выбранное зарядное устройство - залог успешной работы вашего аккумулятора.
Зарядные устройства могут быть:
А теперь остановимся подробнее на характеристиках каждой группы.
Как правило, наименьшие проблемы доставляют пользователям зарядные устройства, предназначенные для заряда аккумулятора непосредственно в сотовом телефоне. Дело в том, что изготовители телефонов старается максимально возможным образом согласовать технологию заряда со всеми возможными типами аккумуляторов, предназначенных для работы с данной маркой телефона. Таким образом, если телефон рассчитан на работу с NiCd, NiMH и Li-ion акку-муляторами, то это означает, что его встроенное зарядное устройство одинаково эффективно будет заряжать все выше-перечисленные аккумуляторы, даже если они будут разной емкости. Из недостатков можно отметить один: для аккуму-ляторов на основе никеля рекомендуется периодический полный разряд, однако телефон его сделать не может. При достижении определенного порога напряжения - телефон выключается. Это напряжение выключения значительно пре-вышает то значение напряжения, до которого необходимо разрядить аккумулятор, чтобы предотвратить уменьшение его емкости, возникающее в процессе эксплуатации. В этом плане предпочтительнее настольное зарядное устройство с функцией разряда. Можно ли обойтись только встроенным зарядным устройством? Можно, но неудобно. Для исключения непредвиденных ситуаций удобно иметь настольное зарядное устройство по месту работы или запасной аккумулятор (хотя не вставишь же в телефон, например на ночь, для заряда два аккумулятора).
К выбору настольного зарядного устройства необходимо подходить более тщательно. Во-первых, не все устройства способны эффективно заряжать литий-ионные аккумуляторы. Так, например, компания Моторола четко оговаривает, что для заряда литий-ионных аккумуляторов необходимо использовать только зарядные устройства с логотипом "EP" (Expert Performance). Применение других зарядных устройств фирмы Motorola без логотипа "EP" может привести к не-полному заряду литий-ионных аккумуляторов и даже сокращению их срока эксплуатации (максимального числа цик-лов заряда / разряда). Во-вторых, каждое зарядное устройство рассчитано на заряд аккумуляторов определенной емко-сти. Имейте в виду, что медленное зарядное устройство, рассчитанное на заряд аккумуляторов небольшой емкости, может быть не способно полностью зарядить аккумулятор увеличенной емкости за то же, и даже за большее время. И наоборот - быстрое зарядное устройство с большим током заряда может перезарядить аккумулятор с небольшой емко-стью. С другой стороны, настольные зарядные устройства могут иметь два посадочных места: первое для телефона вместе с аккумулятором и второе - только для аккумулятора. Причем часто во втором посадочном месте аккумулятор можно перед зарядом полностью разрядить, что периодически рекомендуется делать для аккумуляторов на основе ни-келя и только для них. Литий-ионные аккумуляторы разряжать перед зарядом не требуется.
Медленные и быстрые зарядные устройства различаются по скорости заряда аккумуляторов. Первые заряжают аккумулятор током, примерно равным 1/10 от величины номинальной емкости аккумулятора, и время заряда составляет 10-12 часов. Отсюда их другое название - ночные. Вторые - заряжают аккумулятор током, в диапазоне от 1/3 до 1 от величины его номинальной емкости в течение от 3-х до одного часа. Что предпочтительнее? Кому как удобнее. (Следует отметить, что есть аккумуляторы, предназначенные только для медленного заряда малым током, а есть и такие, которые допускают и быстрый заряд большим током. Аккумуляторы для сотовых телефонов и портативных компьютеров допускают оба вида заряда). Быстрый заряд аккумуляторов для сотовых телефонов не сказывается ощутимо на их сроке эксплуатации. По крайней мере, изготовители аккумуляторов сведений об уменьшении срока службы не приводят и разрешают заряд таким током. Во всех остальных случаях необходимо проконсультироваться у продавца. Нужно отметить, что не следует оставлять NiCd и NiMH аккумуляторы в зарядном устройстве после окончания заряда, так как зарядное устройство для этих ак-кумуляторов после полного их заряда не прекращает заряд, а продолжает, но только значительно меньшим током. Длительное нахождение NiCd и NiMH аккумуляторов в зарядном устройстве приводит к их перезаряду и ухудшению па-раметров. Это не относится к Li-ion аккумуляторам и зарядным устройствам для них. Li-ion аккумуляторы скорее лю-бят находиться в заряженном состоянии, чем в разряженном. Кроме того, зарядные устройства после полного заряда аккумулятора уменьшают зарядный ток до нуля и поэтому Li-ion аккумуляторы можно оставлять в зарядном устройст-ве после окончания заряда.
Для продления срока эксплуатации NiCd аккумуляторов можно порекомендовать применение зарядных устройств с импульсным методом заряда, который уменьшает кристаллические образования в NiCd аккумуляторах ("эффект памяти") возникающие в процессе эксплуатации. Однако для аккумуляторов с большим "эффектом памяти", применение одного только импульсного метода заряда не достаточно и поэтому необходим глубокий разряд (восстановление) по специальному алгоритму для того, чтобы разрушить более стойкие кристаллические образования. Обычные зарядные устройства, даже с функцией разряда, этого не делают.
Для всех, кто интенсивно пользуется автомобилем - безусловно, необходим автомобильный вариант зарядного устройства. Однако не следует злоупотреблять зарядом аккумулятора в автомобиле, особенно во время езды по городу, с частыми остановками и многократными запусками двигателя. Такие условия заряда неблагоприятны для аккумулятора.
И, наконец, о профессиональных зарядных устройствах. Это даже не зарядные устройства, а анализаторы состояния аккумуляторов, которые кроме функций заряда и разряда, имеют целый ряд уникальных возможностей для оценки и исследования аккумулятора по всем его параметрам. Так, например, анализатор Cadex 7000 производства Канадской компании Cadex Electronics Inc. позволяет:
Словом анализаторы аккумуляторов - это многофункциональные приборы, незаменимые при обслуживании большого парка аккумуляторов.
Основные проблемы с аккумуляторами
Как известно любой аккумулятор требует периодической зарядки. И на первый взгляд - все просто: разрядился аккумулятор - подключай зарядное устройство и заряжай до готовности. Но в один прекрасный момент вы начинаете замечать, что время работы вашего полностью заряженного аккумулятора становится меньше, чем это было ранее. Как объяснить случившееся? Рассмотрим эту проблему и ее решение на примере аккумуляторов для сотового телефона.
Как известно по окончании заряда аккумулятора в обычном зарядном устройстве на нем загорается зеленый свет индикатора, указывая на то, что аккумулятор полностью заряжен и готов к работе. Или, если аккумулятор заряжается в телефоне, то он присущим ему способом просигнализирует об том. На основе этого вы полагаете, что ваш аккумулятор обладает полной емкостью и ему можно доверять на все 100 %.
Однако "зеленый свет" обычного зарядного устройства никоим образом не гарантирует достаточную (номинальную) емкость и исправность аккумулятора. Дело в том, что зарядное устройство заряжает (наполняет) аккумулятор энергией только до тех пор, пока есть куда наполнять, а количество закаченной в аккумулятор энергии при этом никак не оценивается. В этом и состоит недостаток обычных зарядных устройств - они не определяют реальную емкость аккумулятора.
Наиболее простым и надежным способом определения запасенной аккумулятором энергии является его разряд нормированным током, численно равным значению его номинальной емкости. Тогда по времени разряда можно судить и о реальном значении емкости аккумулятора. Например, пусть аккумулятор имеет номинальную емкость 1000 мА*час. Тогда, если такой аккумулятор разряжать током 1000 мА, и время разряда до определенного изготовителем минимального порога напряжения будет составлять один час, то это означает, что данный аккумулятор обладает 100 % емкостью. Это упрощенное представление позволяет понять принцип оценки емкости, применяемый в специализированных анализаторах аккумуляторов, таких как, например, анализатор Cadex 7000. Практически же величина емкости нового или исправного аккумулятора колеблется от 80 до 110 % от номинального значения и зависит от большого числа факторов: от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, от технологии ввода в эксплуатацию, технологии обслуживания в процессе эксплуатации, используемых зарядных устройств, условий и срока эксплуатации и т.д.
Естественно возникает вопрос: почему аккумулятор постепенно становится неспособным принять во время заряда то количество энергии, на хранение которого он рассчитан?
Причина в том, что в процессе эксплуатации рабочее вещество внутри никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металл гидридных (NiMH) аккумуляторов постепенно меняет свою структуру в сторону уменьшения площади своей активной поверхности. Рабочее вещество аккумулятора со 100 % емкостью имеет однородную структуру с мелкими кристаллическими образованьями и, как следствие, - максимальную площадь активной поверхности. У аккумулятора с недостаточной емкостью кристаллические образованья рабочего вещества укрупнились, и площадь его активной поверхности значительно уменьшилась.
Снижение емкости у литий-ионных аккумуляторов необратимо, так как используемые в их элементах металлы, предназначены для работы только в течение определенного времени. Этим и обусловлен процесс их старения.
В контексте рассматриваемой проблемы нельзя не упомянуть о таком важном параметре аккумулятора как его внутреннее сопротивление. По своей сути это хранитель аккумулятора, который в значительной степени определяет длительность его работы. Например, аккумулятор может обладать достаточной емкостью и, тем не менее, при высоком внутреннем сопротивлении быть неработоспособным в сотовом телефоне. Проявляется это следующим образом: в момент посылки или приема вызова телефон отключается, причем настолько быстро, что при входящем вызове до подачи звонка дело даже не доходит и пользователь в недоумении - телефон был включен и вдруг выключен. А причина проста: в этот момент телефон начинает работать на передачу и потребляет от своего аккумулятора значительный ток, который создает дополнительное падение напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора. В результате самому телефону достается меньшее напряжение и срабатывает его схема отключения при пониженном питании.
И наконец - общие правила эксплуатации
Возьмите в руки Ваш аккумулятор и посмотрите на его этикетку. Найдите сведения о его электрохимической системе (типе) и запомните ее. Возможны пять вариантов:
А теперь коротко перечислим основные правила обращения с аккумуляторами.