Caricabatterie
Un caricabatterie è un dispositivo utilizzato per fornire energia a una cella secondaria (o batteria) ricaricabile forzando una corrente elettrica attraverso la stessa.
La carica di corrente dipende dalla tecnologia e dalla capacità della batteria che viene ricaricata. Ad esempio, la corrente che deve essere applicata per ricaricare una batteria d'automobile da 12 V è molto diversa da quella necessaria per la ricarica di una batteria per cellulare.
La tensione (e la corrente) necessarie per la ricarica delle batterie è di tipo continuo (DC).
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[modifica] Tipi di caricabatterie
[modifica] Semplice
Un caricabatterie semplice lavora collegando una costante fonte di corrente continua alla batteria in carica; non altera il suo rendimento in base alla durata o alla carica della batteria. La semplicità di questa procedura implica un basso costo, ma vi è un compromesso in termini di qualità. Tipicamente, un semplice caricabatterie richiede più tempo di ricarica per evitare effetti di sovraccarica. Nonostante ciò, una batteria lasciata nel caricabatterie semplice per troppo tempo risulterà indebolita (o distrutta) a causa dell'eccessiva carica. Questi caricabatterie forniscono una tensione e una corrente costante alla batteria.
[modifica] Trickle
Un caricabatterie Trickle ricarica la batteria lentamente, alla velocità di auto-scarica. Questo tipo di caricabatterie è il più lento tra i vari tipi di caricabatterie. Una batteria può essere lasciata in un caricabatterie trickle a tempo indeterminato. Lasciando una batteria in un caricabatterie trickle, questo la riporterà alla carica massima senza andare in sovraccarica.
[modifica] Caricabatteria a timer
L'output di un caricabatterie a timer termina dopo un tempo predeterminato. I caricabatterie a timer, alla fine degli anni novanta, erano il tipo più comune per le batterie Ni-Cd ad alta capacità, (le batterie Ni-Cd a bassa capacità di consumo venivano tipicamente caricate con un caricabatterie semplice). I caricabatterie a timer possono essere acquistati (con una serie di batterie) in un unico pacchetto. Con l'evoluzione della tecnologia, tendente ad aumentare la capacità di anno in anno, un vecchio caricabatterie a timer può essere in grado di caricare solo in parte le nuove batterie. I caricabatterie a timer presentavano anche l'inconveniente che caricando batterie non completamente scariche, queste risultavano poi sovraccaricate.
[modifica] Intelligente
La corrente di uscita dipende dallo stato della batteria. Un caricabatterie intelligente può monitorare il voltaggio della batteria, la temperatura e/o il tempo sotto carica per determinare la carica corrente ottimale in quel momento. La carica termina quanto una combinazione di voltaggio, temperatura e/o tempo indica che la batteria è completamente carica.
Per batterie Ni-Cd e NiMH, il voltaggio aumenta lentamente mentre la batteria è in carica, fino a quando è stata completamente ricaricata. A quel punto, il voltaggio diminuisce, fino a che la batteria è stata ricaricata completamente. Tali caricabatterie sono spesso indicati come ∆V, o caricabatterie “delta-V” perché monitorano il cambiamento del voltaggio.
Il problema è che la magnitudine dei caricabatterie “delta-V” può ridursi molto, o addirittura azzerarsi, se vengono ricaricate batterie ricaricabili a capacità molto alta. Questo può far sì che anche un caricabatterie intelligente non avverta che le batterie sono già del tutto cariche e continui a caricarle.
Questo potrebbe tradursi in un caricamento eccessivo delle batterie. Tuttavia, molti caricabatterie cosiddetti intelligenti usano una combinazione di sistemi, che nella maggior parte dei casi dovrebbero prevenire un caricamento eccessivo.
Un tipico caricabatterie intelligente ricarica una batteria fino all'85% della sua capacità massima in meno di un'ora, poi passa a un caricamento di compensazione, impiegando diverse ore per caricare la batteria fino alla capacità massima.
[modifica] Veloce
I caricabatterie veloci utilizzano i circuiti di controllo delle batterie per ricaricarle rapidamente senza danneggiarne gli elementi. Alcuni hanno una ventola di raffreddamento che aiuta a tenere la temperatura delle batterie sotto controllo. Possono anche comportarsi come caricabatterie standard, se usati con normali batterie NiMH che non hanno circuiti speciali di controllo. Alcuni caricabatterie veloci, come quelli prodotti da Duracell, possono ricaricare velocemente qualsiasi batteria NiMH, anche se non hanno circuiti di controllo.
[modifica] A impulsi
Alcuni caricabatterie utilizzano la tecnologia a impulsi, nella quale alla batteria viene dato un impulso a corrente continua che ha un tempo di salita, un'altezza, un tasso di ripetizione (frequenza) e ampiezza strettamente controllati. Questa tecnologia funziona con qualsiasi dimensione, voltaggio, capacità o chimica delle batterie, incluse le batterie delle automobili e quelle regolate con valvole. Con il caricamento ad impulsi, si possono applicare alti voltaggi istantanei senza surriscaldare la batteria. Sono stati brevettati diversi tipi di caricabatterie ad impulsi, mentre altri sono “open source”. Alcuni caricabatterie utilizzano impulsi per verificare lo stato iniziale della batteria non appena viene collegato il caricabatterie, poi utilizzano la corrente continua durante il caricamento veloce, infine utilizzano gli impulsi per terminare il caricamento e mantenere la carica. Alcuni caricabatterie utilizzano “impulsi a carica negativa”, anche chiamato "caricamento reflex" o "carica d'inversione". Tali caricabatterie utilizzano sia impulsi di corrente positiva che brevi impulsi negativi.
[modifica] A induzione
I caricabatterie a induzione utilizzano l'induzione elettromagnetica per caricare le batterie. Una stazione di caricamento manda energia elettromagnetica attraverso un accoppiamento induttivo a un dispositivo elettrico che conserva l'energia nelle batterie. Questo accade senza bisogno di contatto metallico tra il caricabatterie e la batteria. Si usa comunemente con gli spazzolini elettrici ed altri dispositivi usati in bagno. Poiché non ci sono contatti elettrici aperti, non c'è il rischio di prendere la scossa.
[modifica] Caricabatterie USB
Da quando il collegamento Universal Serial Bus fornisce una tensione di cinque volt, è possibile utilizzare un cavo USB come fonte di energia per ricaricare le batterie. I prodotti basati su questa idea includono caricabatterie per cellulari e lettori audio portatili.
[modifica] Caricabatterie solare
I caricabatterie solari si servono dell'energia solare e generalmente sono portatili. La maggior parte dei caricabatterie portatili possono ottenere energia esclusivamente dal sole. Vengono vendute anche le turbine eoliche portatili. Alcuni, tra cui la Kinesis K3, possono funzionare in entrambi i casi.
[modifica] Indice di carica
È spesso denotato come C e significa una carica o scarica pari alla capacità di una batteria diviso per 1 ora. Ad esempio, C per una batteria 1600 mAh corrisponde a 1600 mA (o 1,6 Ampere) erogati per un'ora.
[modifica] Applicazioni
Dato che un caricabatterie è destinato ad essere collegato ad una batteria, è possibile che non si abbiano regolazione di voltaggio o filtraggio del voltaggio DC di uscita. Caricabatterie dotati di entrambe le regolazioni di voltaggio e di un sistema di filtraggio possono essere identificati come trasformatori.
[modifica] Caricabatterie per telefoni cellulari
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Per approfondire, vedi la voce Caricabatterie universale per cellulari. |
La maggior parte dei caricabatterie per telefoni cellulari non sono realmente caricabatterie, ma solo adattatori che forniscono una fonte di alimentazione per il circuito di carica, che è quasi sempre contenuto all'interno del telefono cellulare. I telefoni cellulari di solito possono accettare una vasta gamma di voltaggi, a patto che siano sufficientemente al di sopra del voltaggio della batteria del telefono. Tuttavia, se il voltaggio è troppo alto, può danneggiare il telefono.
I caricabatterie per telefoni cellulari e altri dispositivi sono noti in quanto sono disponibili in una vasta gamma di voltaggi e tipi di connettori a corrente continua, la maggior parte dei quali non compatibili con quelli di altri produttori di telefoni o anche con altri modelli di telefoni cellulari provenienti da uno stesso produttore.
Gli utenti delle stazioni di ricarica, accessibili al pubblico, devono essere in grado di incrociare riferimenti con dispositivi di marche/modelli e singoli parametri di carica e quindi garantire la consegna della corretta carica per il loro dispositivo mobile. Un sistema su database è una delle soluzioni, ed è integrato in alcuni dei più recenti modelli di stazioni di ricarica.
Ci sono anche caricabatterie motorizzati a mano venduti sul mercato, che tipicamente consistono in una dinamo alimentata da una manovella e prolunghe. Esistono anche caricabatterie solari. La Cina e altri paesi stanno sviluppando una normativa standard nazionale sui caricabatteria per cellulari utilizzando lo standard Micro-USB.
[modifica] Caricabatterie per i veicoli
Ce ne sono di due tipi:
- Per ricaricare la batteria di avviamento di un veicolo a combustibile, dove viene utilizzato un Caricabatteria modulare.
- Per ricaricare la batteria di un veicolo elettrico (VE).
[modifica] Batterie per veicoli elettrici
Tali veicoli includono una batteria ricaricabile, e generalmente utilizzano una serie di caricabatterie. Una batteria da 10 Ampere-ora potrebbe richiedere 15 ore per giungere ad uno stato di completa carica da uno stato di completa scarica con un caricabatterie a 1 Ampere in quanto richiederebbe circa 1,5 volte la capacità della batteria. Le stazioni VE di carica pubblica forniscono 6kW (potenza da 208 a 240 VCA fuori di un circuito di 40 Ampere). Con 6kW si ricarica un VE circa 6 volte più velocemente che con 1 kW di ricarica durante la notte.
La ricarica rapida può avvenire anche più velocemente: è limitata solo dal numero degli alimentatori AC e dal tipo di sistema di ricarica.
A bordo, il caricabatterie dei VE (cambio di alimentazione AC a DC per ricaricare la batteria del VE) può essere:
- Isolato: non fanno alcun collegamento fisico tra la A/C elettrica di alimentazione e le batterie in carica. Questi di solito impiegano una qualche forma di carica ad induzione. Alcuni caricabatterie possono essere utilizzati in parallelo. Ciò consente una maggiore crescita della carica attuale e riduce il numero di volte di ricarica.
- Non isolato: il caricabatterie ha un collegamento elettrico diretto di sbocco del cablaggio A/C.
I caricabatterie non isolati non possono esser utilizzati in parallelo. I caricabatterie con Correttore del Fattore di Potenza (CFP) si avvicinano di più alla massima corrente che può essere erogata e abbreviano i tempi di ricarica.
[modifica] Stazioni di ricarica
Vi è un elenco pubblico di stazioni di ricarica di Veicoli Elettrici negli Stati Uniti. Il progetto "Un luogo migliore" è l'implementazione di una rete di stazioni di ricarica. Sovvenziona anche l'acquisto delle batterie dei veicoli attraverso leasing e crediti.
[modifica] Prolungare la vita della batteria
Un corto circuito (che collega insieme i terminali di uscita) di solito non danneggia un caricabatterie. Per questo motivo, costituisce un'adeguata fonte di voltaggio a corrente continua per la sperimentazione. Può, tuttavia, richiedere di collegare un condensatore esterno attraverso i suoi terminali di uscita al fine di “regolare” sufficientemente il voltaggio, che può essere pensato come un voltaggio a corrente continua con un voltaggio più lento aggiunto ad esso. Per vedere la differenza tra connettere e non connettere un condensatore, si può collegare anche un oscilloscopio tra i due terminali. Si può collegare una resistenza interna per limitare la corrente di corto circuito, e il valore di tale resistenza deve essere presa in considerazione negli esperimenti.
D'altro canto, circolano molte voci sulle migliori pratiche per prolungare la durata della batteria. Quali siano le migliori dipende dal tipo di batteria. Si dice che le batterie a base di nichel, come ad esempio NiMH e NiCd, devono essere scaricate completamente prima di ogni ricarica, altrimenti la batteria perde capacità nel corso del tempo in un fenomeno noto come “effetto memoria”. Tuttavia, questo è solo parzialmente corretto: le cellule in lega di nichel possono essere caricate in qualsiasi momento del loro ciclo di scarica - non devono essere completamente scariche. L'effetto memoria dovrebbe invece essere evitato scaricando completamente la batteria una volta al mese (una volta ogni 30 ricariche). Questo estende la durata della batteria in quanto l'effetto memoria è impedito evitando cicli di carica completa, che sono noti per essere dannosi su tutti i tipi di batterie a secco, possono determinare una diminuzione permanente della capacità della batteria. La maggior parte dei moderni telefoni cellulari, computer portatili, e la maggior parte dei veicoli elettrici utilizzano le batterie allo ione di litio. Contrariamente ad alcune raccomandazioni, queste batterie effettivamente durano più lungo se la batteria non è completamente carica; il loro caricamento o scaricamento completo degradano la loro capacità in tempi relativamente brevi. La degradazione avviene più rapidamente a temperature più alte. Le batterie al litio, degradano di più durante la completa ricarica se sono solo al 40% della carica. Le condizioni di alta temperatura combinate con la piena carica sono esattamente lo scenario che si verifica quando un computer portatile funziona con il cavo di alimentazione a corrente alternata. La degradazione delle batterie al litio-ione è causata da un aumento della resistenza interna della batteria a causa dell'ossidazione della stessa che riduce l'efficienza della batteria.
I veicoli a motore come barche, camper, moto, auto, camion, e altri utilizzano le batterie al piombo. Queste utilizzano acido solforico come elettrolito e generalmente possono essere caricate e scaricate senza manifestare l'effetto memoria, sebbene la solfatazione (una reazione chimica in cui la batteria deposita uno strato di solfati sul piombo) si verifichi nel corso del tempo. È necessario mantenere il livello degli elettroliti nel range raccomandato. Quando si scaricano, queste batterie devono essere ricaricate immediatamente al fine di prevenire la solfatazione. Questi solfati sono elettricamente isolanti e pertanto interferiscono con il trasferimento di carica da acido solforico al piombo. Le batterie solforizzate al piombo-acido in genere devono essere sostituite o in alcuni casi è possibile desolfatarle[1]. È bene che ci sia una buona ventilazione e bisogna evitare fonti di accensione (ad esempio, scintille) durante la ricarica, dal momento che il caricamento di una batteria al piombo-acido genera gas di idrogeno altamente esplosivi.
[modifica] Voci correlate
[modifica] Note
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