Del 2 – Laddning

AGM batterier, eller blybatterier, laddas med en konstant spänning, eventuellt i flera steg på mera avancerade laddare. Ett slutet 12V batteri kan till exempel laddas upp med 14,4V under en begränsad tid (bulkfasen), oftast runt 5-8 timmar, därefter går laddaren över till 13,65-13,8V (utjämnings eller underhållsfasen) eller kopplas bort för att förhindra överladdning, gasning och förlust av elektrolyt. Övergången kan vara timerstyrd eller styrd av att laddströmmen kommit ner till ett visst värde. Ofta används det sistnämnda och med timern som säkerhetsåtgärd.

Samma batterityp kan även vara konstant inkopplat på laddaren (stand-by drift, parallelldrift) Laddaren ska då vara inställd på 13,65-13,8V. Alla spänningar ovan gäller vid 20° C, vid avvikande temperaturer mer än +/- 5° justeras spänningen, oftast med 3-5mV/°C och cell. Batteritillverkarens rekommendationer ska alltid följas.

Vid urladdade batterier kan strömmen initialt gå upp till ganska höga värden, laddaren måste därför ha en begränsning som normalt ska vara max 0,3C, det vill säga en tredjedel av batteriets nominella kapacitet.

Här gäller omvänt mot bly att laddning sker med konstant ström, spänningen kommer att anpassa sig efter antal celler i batteriet. Du kan räkna med att spänningen kommer att ligga runt 1,5-1,6V per cell mot slutet av laddningen.

Hur hög ström du laddar med beror på hur snabbt du vill ladda upp batteriet. Normal laddning (14-16 tim) görs med C/10, t.ex 70 mA på ett 700 mAh batteri.

Ofta vill du ladda upp batteriet ganska snabbt, ända ner till 15-30 minuter förekommer vid till exempel elverktygsbatterier. Då måste förloppet övervakas på ett eller flera sätt:

• Delta V-laddning (Δv) innebär att laddaren mäter och övervakar spänningen över batteriet. Spänningen stiger under laddning för att när batteriet är fulladdat plana ut och sjunka något (5-25mV/cell). Detta känner laddaren av, och avbryter då laddningen, alternativt övergår till en låg laddström (underhållsladdning).
• Temperaturmätning direkt på cellerna. När batteriet är fulladdat har temperaturen stigit till runt 45°C, varvid laddaren slår ifrån.
• Reflexprincipen: Laddning med relativt hög ström, därefter paus, kort urladdningspuls, mätning av spänning, ny laddning osv. Förloppet repeteras fortlöpande, laddprincipen kombineras med Delta V-avkänning, används bland annat vid snabbladdning.
• Timer i laddaren. Du kan räkna ut hur lång tid det tar för att ladda en viss cell med en viss ström. Laddstatus (SOC) måste vara känd innan laddningen startas, eftersom cellerna kan vara helt eller endast delvis urladdade.
• Vi tar ett exempel: Batteriet är på 1,7Ah och vi har en laddare som kan lämna 1A. Laddfaktorn vid NiCd/NiMH är c:a 1,4. Det går åt 1,7 timmar för att fylla upp batteriet med 1A, detta multiplicerat med laddfaktorn 1,4 blir 2,38 timmar eller c:a 2 timmar och 23 minuter. Timern ska slå ifrån laddningen efter denna tid. OBS att detta förutsätter att batteriet är helt tomt innan laddningen påbörjas.
• Ofta används flera övervakningssätt samtidigt, exempelvis ΔV-laddning i kombination med temperaturmätning eller säkerhetstimer.

Det är vanligt att ytterligare skydd byggs in i batteriet för att bryta kretsen om något fel uppstår i laddaren eller batteriet, exempelvis temperatursäkringar eller Polyswitch (PTC kortslutningsskydd).

Dessa påminner om blybattericeller när det gäller laddningen. Spänningen vid laddning är mycket noga specificerad för att upprätthålla säkerhet och batterilivslängd. Nominell cellspänning är 3,6-3,7V och du laddar med 4,20V +/- 0,05V. Laddströmmen är också specificerad och övervakad, i synnerhet i början av laddning av ett helt urladdat batteri (ner till runt 2,5V/cell). Du kan ladda upp ett Li-Ion batteri till c:a 90 procent på 2-3 timmar, men de sista 5-10 procenten av kapaciteten tar ytterligare c:a 2 timmar.

Litium-Järnfosfat kallas även Litium-Jon Järnfosfat eller Li-Fe. Det är en variant av vanliga Litium-Jon celler som oftast har större strömkapacitet och som har andra spänningsgränser.

Nominell cellspänning för dessa är 3,2V och laddspänningen är 3,65V. Laddning kan ske med förhållandevis hög ström och därmed även på kort tid.

Alla Li-Jon/Li-Pol samt LiFe batterier har en påbyggd aktiv elektronikkrets som sörjer för säkerheten, om exempelvis yttre omständigheter eller laddare skulle gå utanför specifikationerna eller om celltemperaturen är onormal. Normalt övervakas spänningsgränserna för laddning och urladdning samt maxström. Även balansering av spänningarna internt mellan celler i serie justeras och övervakas ofta.

Cellbalansering kan ske passivt då du helt enkelt avbryter eller sänker laddströmmen tillfälligt och lägger på en liten belastning på den/de celler som har högsta spänningsnivån. Balansering kan även ske aktivt då du låter de celler som har högre spänning ladda de som har lägre. Denna teknik gör att batteriet uppnår full laddning och balans snabbare.

Försök aldrig ladda eller urladda lösa Li-Jon celler utan övervaknings- eller balanseringskretsar, då det är stor risk för explosion eller brand. Tillverkarens specifikationer ska alltid kontrolleras och följas vid val av laddare.