7.3. Импульсный разряд

Из-за происходящих в батареях химических процессов, они по-разному реагируют на различный характер нагрузок. Токи разряда могут иметь различные значения: низкие или умерен­ные — для осветительных фонарей, средние — для электроинст­румента, высокие импульсного характера — для цифрового ком­муникационного оборудования, высокие непрерывные — для электротранспорта. В батареях происходят химические реакции превращения одних веществ в другие. Скорость их протекания в основном определяет нагрузочные характеристики батарей. Она выше в литий-ионных, никель-кадмиевых и никель-металлгид­ридных батареях, ниже — в свинцово-кислотных. Поэтому бата­реи каждого типа имеют разные нагрузочные характеристики.

Свинцово-кислотные батареи лучше всего работают при медленном 20-часовом разряде. Хорошо они переносят и импу­льсный разряд, поскольку между импульсами разрядного тока имеются промежутки для «отдыха». По мере приближения тока разряда к значению 1С эффективность свинцово-кислотных ба­тарей ухудшается.

Различные методы разряда аккумуляторных батарей по-раз­ному влияют на срок их службы. Если никель-кадмиевые и ли­тий-ионные батареи более терпимы к импульсному разряду, то срок службы никель-металлгидридных батарей, применяемых для питания цифровой нагрузки, существенно снижается.

В ходе изучения влияния характера нагрузки на срок службы никель-металлгидридных батарей идентичные по параметрам ба­тареи разряжали на аналоговую и цифровую нагрузку. В обоих случаях разряд осуществлялся до напряжения 1,04 В на элемент. Ток разряда при питании аналоговой нагрузки составлял 500 мА. В качестве цифровой нагрузки был использован мобильный те­лефон стандарта GSM, который на передачу потреблял ток им­пульсами величиной 1,5 А, длительностью 567 мкс и частотой следования 4,61 мс. Ток, потребляемый в паузах, составлял 200 мА. Это стандартный режим работы мобильного телефона стандарта GSM на передачу (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Форма потребляемого тока мобильного телефона стандарта GSM в ре­жиме передачи

При работе на аналоговую нагрузку никель-металлгидридная батарея показала средние результаты по сроку службы. При сни­жении емкости до 80 % ее ресурс составил 700 циклов заряд/раз­ряд. Работая на цифровую нагрузку, она показала совершенно другие результаты. Емкость батареи снизилась до 80 % уже через 300 циклов заряд/разряд.

В области средств подвижной связи наметилась устойчивая тенденция перехода от аналоговых стандартов к цифровым. Ко­личество только абонентов мобильной связи стандарта GSM в России перешагнуло 14-миллионный порог и продолжает расти. Кроме стандарта GSM в нашей стране используются и другие: в сотовой связи — CDMA, NMT-450i, DAMPS, в многопользова­тельских сетях транковой связи — Tetra. В табл. 7.1 для сравне­ния приведены нагрузочные характеристики средств связи ана­логовых и цифровых стандартов.

Таблица 7.1

Характеристики	Радиостанции		Мобильные телефоны
	обычные	транковые (Tetra)	GSM	CDMA
Стандарт	аналоговый	цифровой	цифровой	цифровой
Пиковая мощность передающего устройства, Вт	2...4	1 илиЗ	1...2	0,2
Пиковый потребляемый ток, А	до 1,5	1 илиЗ	1...2,5	0,7

Для питания мобильных телефонов используют аккумуля­торные батареи двух типов: никель-металлгидридные и ли­тий-ионные. Какие же из них наиболее предпочтительны? Ни­кель-металлгидридные батареи, пока новые, имеют прекрасные

130

Методы разряда аккумуляторных батарей

Методы разряда аккумуляторных батарей

131

характеристики. Однако уже через 300 циклов заряд/разряд они начинают быстро ухудшаться: снижается емкость и увеличивает­ся внутреннее сопротивление. Как было отмечено в гл. 2, им, как и никель-кадмиевым батареям, свойственен эффект памяти, хотя он менее выражен. Поэтому необходимо хотя бы один раз в месяц «тренировать» батарею: полностью разрядить, а затем снова немедленно зарядить. Это не добавляет удобств пользова­телю сотовой связи. Нельзя оставлять никель-металлгидридные батареи на длительное время подключенными к зарядному устройству.

В отличие от них, литий-ионные аккумуляторы имеют более высокую энергетическую плотность, меньшие габариты и вес, не требуют проведения контрольно-тренировочных циклов для вос­становления емкости. Для них не требуется режим струйной подзарядки, поэтому они могут быть подключены к зарядному устройству сколь угодно долго. Однако литий-ионные батареи подвержены старению независимо от того, используются ли они или находятся на хранении. Из табл. 7.2 видно, что для питания мобильных телефонов они предпочтительнее никель-металлгид-ридных. Главное здесь — при покупке проверить дату выпуска литий-ионного аккумулятора (см. приложения), которая, к со­жалению, явно не указывается. Она кодируется буквенно-циф­ровым кодом.

Таблица 7.2

Характеристика	Тип батареи
	Литий-ионная, 3,6 В	Никель-металлгидридная, 3,6 В
Энергетическая плотность, Вт-ч/эл.	6,5	5,5
Среднее значение внутреннего сопротивле­ния, мОм	150...250	200...300
Саморазряд в месяц, %	10	30
Максимальный срок службы	2 года или 500 циклов	500 циклов

Емкость аккумуляторных батарей для мобильных телефонов составляет 500...800 Ач. Это значит, что разрядный ток может достигать величины ЗС, т. е. трехкратной емкости. Особенно­стью работы мобильных телефонов является то, что они всегда работают минимально необходимой мощностью. Другими слова­ми, если абонент находится недалеко от базовой станции, эта