Ładowarka jest urządzenie umożliwiające ładowanie jeden lub więcej elektrycznych akumulatorów , zespolone lub nie baterii , przez wstrzykiwanie prądu elektrycznego w kierunku przeciwnym do użytkowania (wyładowania).
Najprostszy obwód to źródło prądu stałego i stabilizowane napięciem, ograniczone prądowo lub odwrotnie.
Ładowarki liniowe zazwyczaj składają się z raczej tradycyjnego obwodu regulacji sektora, składającego się z transformatora, po którym następuje odzyskiwanie w diodach i wygładzanie za pomocą kondensatorów / cewek, a na końcu obwodu sterującego.
Ładowarki stałoprądowe są bardziej złożone i oparte na układach przełączających .
Ilość energii zawartej w baterii lub akumulatora jest wyrażona w watogodzinach (Wh) w kilowatogodzinach (kWh) lub milliwatt- godzin, nie SI jednostek , lecz jednorodnym do dżuli .
W praktyce producenci na ogół podają maksymalny ładunek elektryczny Q akumulatora podawany w amperogodzinach (Ah) lub miliamperogodzinach (mAh), jednostce jednorodnej do kulomba , a także średnie napięcie dostarczane przez akumulator w wolty (V ).
Maksymalny prąd obciążenia I max jest podawany bezpośrednio w amperach lub czasami we współczynniku AC , z .
Ładunek nominalny prąd I (która musi być mniejsza niż lub równa się prąd ładowania I max ) jest określona przez ładowarkę.
Czas ładowania T można oszacować na podstawie obliczeń: .
Na przykład :
I jest często poniżej I max, ponieważ im wyższy prąd do dostarczenia, tym wyższa cena ładowarki. Ponadto zbyt wysoki prąd ładowania może spowodować przegrzanie, a tym samym skrócenie żywotności baterii.
Kontrola końca ładowania jest niezbędna w przypadku ładowarki. Pozwala, w zależności od typu akumulatora, określić, czy bateria lub akumulator zakończył cykl ładowania . Nowoczesne ładowarki łączą różne metody sterowania, aby zapewnić, że akumulator nie ulegnie uszkodzeniu.
Polega na zatrzymaniu ładowania po określonym czasie. Ten czas ładowania jest programowany ręcznie, albo przez specjalne obliczenie , albo przez wybranie na zegarze pojemności akumulatora, która odpowiada z góry określonemu czasowi ładowania.
Gdy akumulator lub bateria osiągnie lub przekroczy określony próg, ładowanie uważa się za zakończone.
Przykład: akumulator kwasowo-ołowiowy .
Gdy pobór prądu spadnie poniżej pewnego progu, obciążenie zostaje zatrzymane.
Przykłady: akumulator ołowiowy , akumulator fosforan litowo-żelazowy .
Pomimo wprowadzenia prądu do akumulatora napięcie zaczyna spadać. To znak, że oskarżenie zostało zakończone.
Przykłady: akumulator litowo-jonowy , akumulator niklowo-wodorkowy (szybkie ładowanie).
W tego typu ładowarce ładowanie odbywa się według programu realizowanego przez mikrokontroler .
Ładowarka do mikrokontrolera może mieć kilka zalet, na przykład:
Ładowarki te często są nazywane „inteligentną ładowarką”.
Ładowarki są wyposażone w obwód ładowania (część mocy), obwód sterowania (część kontrolna) oraz, jeśli to konieczne, obwód wstępnego rozładowania. Obwód wstępnego rozładowania służy do całkowitego rozładowania akumulatora przed jego ponownym naładowaniem, unikając efektu pamięci .
Tak zwana „szybka” ładowarka to ładowarka, która wstrzykuje wysoki prąd ładowania, a tym samym skraca czas ładowania. Termin ten jest nazwą marketingową, ponieważ pojęcie prędkości jest względne i nie mówi nic o innych cechach ładowarki (kompletność ładowania, żywotność baterii, wydajność energetyczna, bezpieczeństwo itp.). Przy szybkim ładowaniu akumulatory nagrzewają się bardziej i ich żywotność może ulec skróceniu, w szczególności w przypadku przekroczenia charakterystyk ładowania akumulatorów.
Jest to najnowsza technologia ; ujemne impulsy napięcia, emitowane podczas fazy ładowania, zapobiegają zasiarczeniu ( reakcji chemicznej ) na podkładkach akumulatora. Przedłuża to żywotność baterii.
W przypadku starych akumulatorów ograniczyłoby to stopniowo nagromadzenie siarczanu na płytach (odsiarczanie), przywracając sprawność tego typu akumulatorów.
Możemy wyróżnić trzy główne typy ładowarek samochodowych:
Chociaż większość tych ładowarek jest przystosowana do napięcia większości popularnych akumulatorów (12 V , w samochodach ), niektóre są specyficzne dla innego napięcia lub mogą przełączać się ręcznie lub automatycznie, aby naładować akumulatory 6 V ( motocykl ) lub 24 V ( ciężarówka). , ciągnik ).
Na rynku do ładowarek elektrycznych stosowane są różne źródła energii. Jeśli ładowarki są zasilane, najczęściej z sektora , niektóre korzystają z gniazda zapalniczki, podczas gdy inne produkują również energię elektryczną z energii słonecznej, wiatrowej itp. Port USB może być również używany bezpośrednio jako źródło zasilania.
Wiele przenośnych urządzeń elektronicznych wyposażonych we własny obwód kontroli ładowania nie wymaga już ładowarki składającej się z prostego zasilacza stabilizowanego. Dotyczy to w szczególności obecnych telefonów komórkowych , GPS , odtwarzaczy muzycznych itp. To uproszczenie ładowarek umożliwiło zastąpienie ich innymi źródłami zasilania stabilizowanego, takimi jak porty USB komputerowe, które zapewniają zasilanie urządzeń peryferyjnych.
W 2009 roku Unia Europejska wywarła nacisk na głównych producentów telefonów komórkowych, aby ujednolicili złącza i napięcia ładowarek. Wybrany format to micro-USB.
Coraz więcej producentów dostarcza ładowarki wyposażone w gniazdo wyjściowe USB-A (żeńskie) z przewodem USB/micro-USB.
Przekształcenie promieni słonecznych w energię elektryczną uzyskuje się dzięki efektowi fotowoltaicznemu . Ładowarki słoneczne umożliwiają więc ładowanie akumulatorów. Wykorzystywane są w szczególności przez wojsko jako źródło ładowania w wielu krajach oraz do zasilania baterii systemów łączności lub systemów pompowania. Jako część niezależnej instalacji energetycznej, ładowarki te mogą ładować całą sieć akumulatorów, które z kolei zasilają obóz.
Ładowarki wiatrowe istnieją i mogą uzupełniać ładowarki słoneczne, głównie na żaglówkach.
Ładowarki te są specjalnie zaprojektowane do użytku w pojeździe, zasilane z gniazda zapalniczki samochodowej napięciem 12 V .
Istnieją również żeńskie przejściówki napięciowe USB typu A (z wyjściem 5 V ), które można podłączyć bezpośrednio do zapalniczki. Adaptery te umożliwiają doładowanie baterii odtwarzaczy MP3, aparatów fotograficznych, iPhone'a, iPoda itp. (Patrz Sprawa portu USB ).
Dzisiaj, baterie lub akumulatory są używane w telefonach bezprzewodowych, telefonów komórkowych , aparatów cyfrowych, narzędzia, zabawki, radia, piloty, systemy alarmowe, przenośnych elektronarzędzi., Itd. Korzystanie z baterii wielokrotnego ładowania generuje mniej odpadów nadających się do recyklingu niż baterie jednorazowe. W tym sensie ładowarki pomagają chronić środowisko.
Jednak awaria konkretnej ładowarki może być powodem zakupu kompletnego urządzenia elektronicznego. Dotyczyło to w szczególności telefonów komórkowych i smartfonów . Szacuje się jednak, że 100 000 ton zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego wynikało z braku uniwersalnej ładowarki. Dlatego w 2009 roku Komisja Europejska ogłosiła, w porozumieniu z siedemnastoma producentami telefonów komórkowych, uniwersalną ładowarkę, która „zmniejszy zanieczyszczenie związane z tym sprzętem i uprości życie użytkowników. Jednak niektórzy producenci nadal oferują ładowarki inne niż ładowarka uniwersalna, najwyraźniej ze względu na śmieszną kwotę wzrostu wkładu ekologicznego , który wynosi od 0,01 euro do 0,02 euro w przypadku braku uniwersalnej ładowarki.