Nabíječe a nabíjení

V sekci věnované akumulátorům jsme se již zmínili o základních metodách nabíjení: pomalém, zrychleném a rychlonabíjení. V praxi nabíječe pracují jako tzv. zdroje konstantního proudu. To znamená, že nabíječ vždy obsahuje obvod, který do akumulátoru dodává stálý proud. Naopak napětí je proměnlivé a obvod je automaticky přizpůsobuje počtu článků v sadě. Během nabíjení se zvyšuje, aby byl i při rostoucím napětí nabíjených článků zachován stálý nabíjecí proud. U nabíječů s automatikou se nabíjení v pravidelných intervalech přerušuje a řídící elektronika testuje napětí na akumulátoru pro stanovení okamžiku ukončení nabíjení (delta-peak). U inteligentních nabíječek s mikroprocesorovým řízením se často setkáme např. s pomalejším náběhem nabíjecího proudu po zapnutí, speciálním průběhem nabíjení těsně před ukončením nabíjení atd. Účelem je „dostat“ do akumulátoru maximální náboj co nejšetrněji.

K nabíjení akumulátorů patří nerozlučně i jejich vybíjení. Už jsme si ukázali důležitost pravidelného „cyklování“ akumulátorů pro jejich udržení ve „formě“. Vybíječ (nebo vybíjecí obvod) zajistí kontrolované vybití na stanovenou mez (0,8-0,9V pro NiCd a NiMH akumulátory) stálým proudem. (U některých mikroprocesorových nabíječek můžete najít složitější průběh vybíjení.)

Značná část nabíječek je v současnosti již vybavena obvody měřícími parametry nabíjení/vybíjení a je opatřena displejem, který zpravidla zobrazuje okamžité napětí, nabíjecí/vybíjecí proud, dobu nabíjení, nabitý/vybitý náboj (kapacitu) atd. Investice do dražší nabíječky s displejem se určitě vyplatí - modelář dostává mnohem více informací o akumulátorech, o jejich kondici, vše je pod kontrolou. Navíc: pokud létáte jen s motorovými větroni, je celkem jedno, zda se akumulátor nabije na 1650 nebo 1750 mAh – i při úplném vybití pohonné sady bezpečně přistanete. U motorových modelů to ale může znamenat rozdíl mezi bezproblémovým okruhem na přistání (popř. jeho bezpečným opakováním) a nouzovým přistáním někde v poli.

Udržovací nabíjení

myšlenka udržovacího (konzervačního) nabíjení vychází z potřeby vyrovnání samovolného vybíjení akumulátorů. V praxi je to tak, že okamžitě po připojení k nabíječce je akumulátor nabíjen malým proudem (obvykle 50-250 mA) a stejně tak i po automatickém ukončení nabíjení. Při nabíjení akumulátorů malých kapacit je třeba se mít na pozoru, aby udržovací proud pro ně nebyl příliš vysoký - v tom případě je po ukončení nabíjení nelze nechávat delší dobu připojené.

Pomalé nabíjení

(0,1C, nabíjení přes noc) – je velmi šetrná a jednoduchá metoda. Používá se pro nabíjení vysílačových a přijímačových akumulátorů i třeba olověných akumulátorů pro žhavení. Tento režim samozřejmě zvládají všechny nabíječky vyšších tříd s automatikami; kromě nich jsou velice populární kompaktní síťové nabíječky („adaptéry“) umožňující současné nabíjení vysílačových a přijímačových akumulátorů. Nabízejí je všichni výrobci RC souprav, což je důležité, neboť nabíjecí konektory vysílačů jsou vzájemně nekompatibilní. Doba nabíjení je logicky 10-12 hodin (bereme v úvahu účinnost nabíjení, která není 100%). Úplně nové nebo delší dobu nepoužívané akumulátory můžete nabíjet 14 hodin. Výhodou pomalého nabíjení je, že životnost akumulátoru neohrozíte, ani když dobu nabíjení náhodou o několik hodin překročíte. Přesto je třeba se vyvarovat velmi dlouhého (desítky hodin, dny) nebo častého nadměrného nabíjení.

Zrychlené nabíjení (0,2 - 0,6C)

stále poměrně šetrné, nutné je již ukončení nabíjení automatikou – aspoň časovým spínačem. Při nabíjení olověných akumulátorů (v modelářské praxi většinou gelových, uzavřených) je nezbytně nutné hlídat dosažení mezního napětí akumulátoru. Používá se pro nabíjení vysílačových a přijímačových akumulátorů a olověných akumulátorů. Potřebná doba nabíjení se určí následovně:
doba nabíjení (h) = faktor x kapacita akumulátoru (mAh)/nabíjecí proud (mA)
„Faktor“ zohledňuje účinnost nabíjení – pro úplně nové nebo delší dobu nepoužívané akumulátory počítejte s hodnotou 1,4. V běžném provozu by měl stačit faktor 1,2.

Rychlonabíjení (1 – 2C i více)

používá se pro nabíjení pohonných NiCd a NiMH akumulátorů. Naprosto nezbytná je spolehlivá automatika pro ukončení nabíjení - pokud bychom v nabíjení pokračovali, začne se akumulátor velmi silně ohřívat. V krajním případě to může vést až k explozi článků nebo požáru. Většinou se používá obvod typu „delta-peak“, který ukončuje nabíjení zpravidla při poklesu napětí akumulátoru cca o 50mV (NiCd) nebo 20 mV (NiMH). Nabíječky vyšších tříd mívají tuto prahovou hodnotu nastavitelnou. Pro zajištění vyšší spolehlivosti se často pomocí zvláštní sondy sleduje i teplota nabíjeného akumulátoru (neměla by překročit 40° C), popř. se nastavuje limitní hodnota dodaného náboje. Starší nebo „uleželé“ akumulátory mohou někdy krátce po zahájení nabíjení vykazovat tzv. falešný delta-peak, kdy dojde k poklesu napětí na akumulátoru, který může způsobit předčasné ukončení nabíjení. Řídící elektronika některých nabíječek proto detekci delta-peak zapíná až s časovým zpožděním (4 - 6 minut po zahájení nabíjení).
Důležitou zásadou je, že se akumulátory nabíjejí a vybíjejí zásadně „studené“ – tj. necháme je po ukončení nabíjení nebo vybíjení vychladnout na teplotu okolí. (Při létání v chladných dnech akumulátory poslouží jako vynikající ohřívač prokřehlých prstů.)
Akumulátory při rychlonabíjení neponecháváme nikdy bez dozoru. Ke konci očekávané doby nabíjení kontrolujeme rukou teplotu sady – mají být na dotek teplé, ale nikoliv horké – v tom případě nabíjení okamžitě ukončíme.
Zvláštní pozornost si zaslouží NiMH akumulátory. Nabíjecí proud by v zájmu jejich životnosti neměl překročit 1C (hodinové nabíjení), rovněž doporučujeme opravdu poctivě pohmatem kontrolovat teplotu sady a dohlížet na konec nabíjení. Mějte na paměti (a na to upozorňují v návodech i výrobci nabíječek těch nejvyšších tříd), že změna napětí na konci nabíjení NiMH akumulátorů je opravdu velmi malá a ani velmi chytrá nabíječka s delta-peak detekcí nemusí v určitých případech spolehlivě vypnout.

Napájení nabíječe, měnič

nabíječky používají napájení ze sítě 230 V/50 Hz, z autobaterie 12 V nebo stabilizovaných zdrojů 12 – 13,8 V. Nabíjení akumulátoru vyžaduje, aby nabíječka byla schopna dodávat minimálně o 3-4 V vyšší napětí, než je napětí plně nabitého akumulátoru (1,5 V u NiCd a NiMH). Pokud je použito síťové napájení, nečiní to problém. Při použití autobaterie nebo stabilizovaného zdroje napájecí napětí postačí jen pro nabíjení 7 článků. Tento nedostatek odstraňuje měnič – elektronický obvod, který přemění stejnosměrné napájecí napětí na střídavé o frekvenci stovek Hz nebo několika kHz. Pomocí malého transformátoru s feritovým jádrem je toto napětí zvýšeno a následně usměrněno a stabilizováno. Při volbě parametrů napájecího zdroje musíme brát v úvahu, že proud odebíraný nabíječkou je vyšší, než nabíjecí proud – zvláště, pokud je nabíječka vybavena měničem a nabíjíme větší počet článků než 7. Orientačně můžeme určit potřebný proud napájecího zdroje dle následujícího vztahu:

I_zdroje = 0,145 x U_n-max x I_nab-max

Např. pro nabíjení 10 článkové sady (jmenovité napětí: 10 x 1,2 V = 12 V) 2400 mAh proudem 2C (4,8 A) vypočteme:

I_zdroje= 0,145 x 12 x 4,8 = 8,35 A

Zvolíme stabilizovaný zdroj s nejbližším vyšším proudem - tedy 10 A.

Pokud napájíme nabíječku z autobaterie, připojujeme ji zásadně přímo na vývody autobaterie, nikoliv prostřednictvím konektoru na palubní desce. Důvodem je velká ztráta napětí na vodičích mezi autobaterií a zásuvkou a neschopnost poskytovat dostatečný proud. Ostatně všechny vodiče připojené k nabíječce – napájecí i nabíjecí kabel by měly být co nejkratší a velkého průřezu.