Stanovení zbytkové kapacity akumulátoru

Jak je patrné z vybíjecích křivek NiCd a NiMH akumulátorů, je možné z jejich napětí při zatížení odhadnout zbytkovou kapacitu (stupeň vybití) pouze velmi hrubě. Napětí akumulátoru naprázdno o momentálním stavu jeho náboje neříká prakticky nic. Někteří uživatelé používají k odhadu zbytkového náboje měření zkratových proudů akumulátorů nebo vybíjení akumulátoru do odporového pásku nebo drátu. I tato metoda je velice problematická a ve většině případů je schopna pouze indikovat stav těsně před úplným vyčerpáním náboje akumulátoru. Přitom je velmi riskantní, protože velkým zkratovým proudem může být poškozena jak některá součást akumulátoru, tak i měřící přístroj. Obě výše zmíněné metody naprosto selhávají tehdy, když se byť jen nepatrně, změní podmínky měření, protože hodnota naměřených veličin je více závislá na teplotě, typu akumulátoru, vnitřním odporu měřících přístrojů a odporu vodičů, nežli na stavu nabití akumulátoru. Paradoxem je, že čím je akumulátor kvalitnější, tím je jeho náhlý pokles napětí na konci vybíjení rychlejší a zjištění stavu nabití podle napětí nebo zkratových proudů obtížnější.

U lithiových akumulátorů (viz křivky na obr. 4.5) je stanovení zbytkové kapacity trochu snadnější než u NiCd a NiMH. I když křivky vypadají podobně, je třeba si uvědomit, že rozdíl napětí nabitého akumulátoru (např. 4,2 V) a vybitého akumulátoru (např. 2,5 V) může být až 1,7 V. U NiCd nebo NiMH akumulátorů se pohybujeme pouze v rozsahu 0,2 V. Samozřejmě, že u lithiových akumulátorů záleží i na vybíjecích proudech a okolní teplotě, ale přesnost měření je o řád vyšší než u NiCd nebo NiMH akumulátorů.

Chyby, o kterých zde píšeme, se opět nejvíce vyskytují u mobilních telefonů. Mnoho zákazníků se zmiňovalo o tom, že na displeji telefonu mají na indikátoru stavu baterie ještě polovinu kapacity akumulátoru a když jim někdo zavolá, tak se jim telefon vypne. To je typický úkaz, o kterém zde hovoříme. Většina telefonů indikuje stav baterie pouze z napětí akumulátoru, kdy je telefon v pohotovostním režimu a proudový odběr je proto minimální. V okamžiku volání se však velikost vybíjecí proudu několikanásobně zvýší, napětí akumulátoru rychle poklesne a tím dojde k odpojení telefonu. Jak jsme již psali v předchozích kapitolách, není nic horšího, než telefon opět zapnout a chtít si ještě jednou zavolat nebo poslat SMS. Správným postupem by mělo být, telefon co nejrychleji dát do nabíječky.

Podobné indikátory najdeme i na jiných akumulátorových bateriích. Například u akumulátorového nářadí, kde stav indikuje několik LED-diod a měření stavu nabití baterií je zatížení akumulátorů do odporových pásků. U notebooků se můžeme setkat s dvojí indikací. Jedna bývá součástí baterie, na podobném principu jako u akumulátorového nářadí. Druhá indikace je zobrazována na displeji při spuštěném notebooku. Je to vlastně program, kde kapacita je zjišťována pomocí čítačů, podle prošlého náboje při nabíjení a vybíjení. Tato indikace je velice přesná, ale i zde najdeme další „ale“. Pokud notebook používáte denně nebo alespoň několikrát za týden, problém ve stanovení zbytkové kapacity většinou není. Pokud ovšem notebook několik týdnů nepracuje mohou nastat s přesností indikace problémy. Čítač kapacity si „pamatuje“ poslední údaj o stavu akumulátoru, ovšem nepočítá se samovybíjením. Takže mohou nastat dvě varianty. Pokud notebook zapneme na provoz pouze z akumulátoru, může se stát, že čítač indikuje kapacitu ještě několik jednotek nebo desítek procent, ale notebook náhle vypne. Druhý extrémem je, že notebook zapneme a dobíjíme akumulátor ze sítě a díky čítači se po určitém čase objeví, že akumulátor je nabitý i když to ještě zdaleka pravda není. Proto doporučujeme u notebooků provést jednou ročně (maximálně dvakrát – nezapomínejme na životnost při vybíjení ze 100%) plné vybití a nabití akumulátoru, abychom provedli – dá se říci – kalibraci programu na měření stavu akumulátoru.

Obdobný problém je i při výměně akumulátoru v notebooku. Čítač si pamatuje poslední stav nabití starého akumulátoru, ale také hodnotu celkové kapacity akumulátoru. Pokud jsme vložili akumulátor s vyšší kapacitou, nebo předchozí akumulátor již měl kapacitu velice sníženou, je nutné provést výše zmíněnou kalibraci. Často se však stává, že při výměně akumulátoru v notebooku je signalizováno, že baterie bude brzo vybitá a je nutno ji nabít. Pokud tohoto varování neuposlechneme, může notebook ještě několik desítek minut nebo i hodin pracovat (musí se zde však vypnout některé nastavené funkce notebooku, jako je, že při poklesu kapacity baterie např. na 10 % se má přejít do režimu spánku apod.). Ve většině případů vybití a znovu nabití postačí ke správnému fungování přístroje, ale setkali jsme se již i s případy, kdy bylo nutno provést opětovnou instalaci celého operačního systému.

Podobné problémy nastávají i u jiných zařízení, které používají k určení stavu akumulátoru čítače, jako jsme se zmínili například o baterii do radiostanice Matra G2 v kapitole nabíjení akumulátorů. I zde je třeba u nové baterie nebo u baterie po dlouhodobém skladování učinit kalibraci čítače vybitím a nabitím akumulátoru.

Z výše uvedených příkladů vyplývá, že ke stanovení přesné hodnoty zbytkové kapacity je třeba použít stejnou metodu jako při zjišťování jmenovité kapacity akumulátoru, a to vybití stanoveným proudem do konečného vybíjecího napětí a měření vybíjecího času. Součin těchto hodnot pak přesně odpovídá zbytkové kapacitě akumulátoru.