Принцип работы аккумулятора в телефоне
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Принцип работы аккумулятора в телефоне

Аккумуляторы для мобильных устройств

Устройство и основные параметры

Сотовые телефоны и переносные компьютеры, радиостанции и радиотелефоны, источники бесперебойного питания, кинокамеры и фотоаппараты, ручные мощные инструменты, медицинские приборы, разнообразное производственное оборудование — вот далеко не полный перечень устройств, нормальная работоспособность которых напрямую зависит от состояния аккумуляторов. В связи с этим, знание характеристик, особенностей и условий эксплуатации различных типов аккумуляторов приобретает особое значение и является залогом безотказной работы мобильных устройств и портативного оборудования.

Если Вы любопытны и обладаете некоторыми навыками по порче игрушек, приобретенными еще в детстве, то уже наверняка познакомились с внутренним устройством своего бывшего в эксплуатации аккумулятора. Что же там внутри? (Не советую разбирать, это связано с риском получения физических повреждений). Вообще то ничего особенного. Круглые или призматические «батарейки», каких навалом в ближайшем магазине, причем по гораздо более низкой цене. Однако первое впечатление — обманчиво. Перед Вами не просто батарейки, а аккумуляторы. И отличаются они от батареек тем, что допускают (в силу обратимости протекающих в них реакций) многократные циклы разряда — заряда. В этом их преимущество перед батарейками, но с другой стороны и «головная боль», которую они приносят в случае потери работоспособности. И если с первыми все просто: купил, вставил, истощились, выбросил и купил новые, то с аккумуляторами дело обстоит сложнее. Для них последовательность действий иная: купил; подготовил к работе; пользуешься, соблюдая правила эксплуатации; и только когда уже совсем невмоготу — покупаешь новый.

Итак, чтобы не было мучительно больно за бесцельно потраченные деньги, ниже информация для любопытных и любознательных на тему: что нужно знать об аккумуляторах для мобильных телефонов и портативных компьютеров.

Устройство

Здесь и далее речь пойдет о никель-кадмиевых (NiCd), никель-металлгидридных (NiMH) и литий-ионных (Li-ion) аккумуляторах.

Любой аккумулятор, как правило, состоит из нескольких единичных элементов, соединенных последовательно для увеличения значения вырабатываемого напряжения и упакованных в общий корпус. С конструкцией единичного элемента аккумулятора, например никель-металлгидридного, с электрохимическими реакциями, проходящими внутри него, и другими полезными сведениями (на английском языке) можно познакомиться на сайте фирмы Panasonic, загрузив файл в формате pdf Overview information on NiMH Batteries in PDF Format — 137KB.

Кроме единичных элементов аккумуляторы на основе никеля содержат внутри тепловой предохранитель и датчик температуры (последний в NiCd аккумуляторах может отсутствовать). Тепловой предохранитель обеспечивает безопасность при больших токах заряда, а выходной сигнал датчика температуры обрабатывается зарядным устройством. В зависимости от значения температуры «грамотное» зарядное устройство обеспечивает различные режимы заряда аккумулятора: быстрый, медленный и переключение от одного к другому.

Литий-ионные аккумуляторы помимо теплового предохранителя и датчика температуры содержат специальную управляющую интегральную схему и управляющие ключи. Все это в совокупности призвано защитить потребителя от физических повреждений в случае нарушения электрических режимов эксплуатации аккумулятора.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АККУМУЛЯТОРОВ

Да будет Вам известно, что аккумулятор, как электрический прибор, характеризуется следующими основными параметрами: типом электрохимической системы, напряжением, электрической емкостью, внутренним сопротивлением, током саморазряда и сроком службы. Причем, в зависимости от сферы применения на первый план выступают то одни параметры, то другие. Например, аккумулятор для сотовых телефонов должен оцениваться по совокупности значений трех его основных характеристик: реальной емкости, внутреннему сопротивлению и току саморазряда, а аккумулятор домашнего радиотелефона с радиусом действия до 100 метров достаточно оценить только по емкости и саморазряду. При недооценке или игнорировании какого-либо параметра или преувеличении важности одного из них (как правило, емкости) можно оказаться в ситуации «у разбитого корыта».

Напряжение. Напряжение аккумулятора определяется тем устройством, для питания которого он предназначен. Если требуемое значение напряжения не обеспечивается одним элементом, то аккумулятор собирается из нескольких элементов, соединенных последовательно. Например, в сотовых телефонах различных моделей используются аккумуляторы напряжением 3,6 В (1 Li-ion элемент или 3 NiCd, или 3 NiMH элемента), 4,8 В (только 3 NiCd или 3 NiMH элемента), 6 В (только 5 NiCd или 5 NiMH элементов), 7,2 В (2 Li-ion элемента). Таким образом, если в телефоне используются 4 NiMH аккумулятора общим напряжением 4,8 В (как, например, в некоторых последних моделях фирмы Ericsson), то использование в нем Li-ion аккумуляторов невозможно. Напряжение аккумулятора в процессе работы не постоянно. Оно максимально сразу после окончания заряда, а затем в процессе работы или хранения уменьшается. В конце концов, оно уменьшается до такой величины, что сотовый телефон не включается или автоматически выключается. При оценке состояния аккумулятора измерение его напряжения необходимо производить под нагрузкой, на которую он рассчитан.

Электрическая емкость. Номинальная электрическая емкость — это то количество энергии, которым аккумулятор теоретически должен обладать в заряженном состоянии. Данный параметр аналогичен емкости какого-либо сосуда, например, стакана. Так в стандартный граненый стакан можно налить 200 мл воды (по ободок), в конкретный аккумулятор можно закачать также лишь вполне определенное количество энергии. Но определяется это количество энергии (емкость) не в момент закачивания (заливания), а при обратном процессе — разряде (выливании энергии) аккумулятора постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения. Измеряется емкость соответственно в ампер-часах (А·час) или миллиампер-часах (мА·час) и обозначается буквой «С». Значение емкости указывается на этикетке аккумулятора или зашифровано в обозначении его типа. Реальное значение емкости нового аккумулятора на момент ввода его в эксплуатацию колеблется от 80 до 110% от номинального значения и зависит: от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения и технологии ввода в эксплуатацию. Теоретически аккумулятор, например, номинальной емкостью 1000 мА*час может отдавать ток 1000 мА в течение одного часа, 100 мА в течение 10 часов, или 10 мА в течение 100 часов. Практически же, при высоком значении тока разряда номинальная емкость не достигается, а при низком токе — превышается.

В процессе эксплуатации емкость аккумулятора уменьшается. Скорость уменьшения зависит от типа электрохимической системы, технологии обслуживания в процессе работы, используемых зарядных устройств, условий и срока эксплуатации. Используя ту же аналогию со стаканом, можно сказать, что количество наливаемой в стакан воды будет уменьшаться, если будете наливать воду с большим количеством механических примесей, а сливать — отстоявшуюся. Тогда в стакане постепенно будет накапливаться осадок, уменьшающий его полезную емкость. В аккумуляторе подобный «осадок» образуется в процессе циклов заряда / разряда.

Внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление аккумулятора (сопротивление источника тока) определяет его способность отдавать в нагрузку большой ток. Эта зависимость подчиняется закону Ома (вспомните курс школьной физики). При низком значении внутреннего сопротивления, аккумулятор способен отдать в нагрузку больший пиковый ток (без существенного уменьшения напряжения на его выводах), а значит и большую пиковую мощность. В то время как высокое значение сопротивления приводит к резкому уменьшению напряжения на выводах аккумулятора при резком увеличении тока нагрузки. Такой коллапс (уменьшение) напряжения характеризует «слабость» внешне хорошего аккумулятора, потому что запасенная энергия не может быть полностью выдана в нагрузку.

Другими словами, все вышесказанное о внутреннем сопротивлении аккумулятора может быть проиллюстрировано следующим образом. Представим себе, что Вам необходимо за час полить садовый участок из бака (аккумулятор), который Вы ранее заполнили водой. При нормальном положении вещей Вы подключаете к сливному крану шланг, полностью открываете кран и поливаете участок в течение часа до тех пор, пока вода в баке не закончится. А теперь предположим, что сливной кран у вашего бака заклинило, открыть его можно только чуть-чуть и вода сочится из него лишь тоненькой струйкой. Вроде бы и вода в баке есть (аккумулятор заряжен), а нормально поливать невозможно. Кран в данном случае играет роль внутреннего сопротивления для бака. Если струя из крана большая, то внутреннее сопротивление бака мало, если — маленькая — внутреннее сопротивление бака большое.

Что имеем практически? Сотовый телефон в режиме ожидания потребляет от аккумулятора небольшой ток и пропускной способности крана его аккумулятора вполне хватает для питания телефона. Как только поступает входящий звонок или Вы начинаете делать исходящий, телефону требуется в десятки раз больше энергии для нормальной работы в режиме передачи, поэтому требуется увеличить пропускную способность крана. Если кран — нормальный, то он пропустит через себя этот увеличенный поток энергии, если его — заклинило, то — нет, и телефон отключается. Это особенно характерно для сотовых телефонов стандартов NMT, AMPS, транковых и обычных радиостанций, портативных компьютеров.

Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от типа его электрохимической системы, емкости, числа элементов в аккумуляторе, соединенных последовательно, и возрастает к концу срока эксплуатации.

Саморазряд. Явление саморазряда в большей или меньшей степени характерно для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены. Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCd аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH — немного больше, а для Li-ion пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается.

Саморазряд аккумуляторов зависит от качества использованных материалов, технологического процесса изготовления, типа и конструкции аккумулятора. Он резко возрастает при повышении окружающей температуры, повреждении внутреннего сепаратора аккумулятора из-за неправильного обслуживания и вследствие процесса старения.

Срок службы (срок эксплуатации) аккумулятора. Его принято оценивать по количеству циклов заряда / разряда, которое аккумулятор выдерживает в процессе эксплуатации без значительного ухудшения своих основных параметров: емкости, саморазряда и внутреннего сопротивления. Срок службы зависит от многих факторов: методов заряда, глубины разряда, процедуры обслуживания или его отсутствия, температуры и электрохимической природы аккумулятора. Кроме того, он определяется временем, прошедшим со дня изготовления, особенно для Li-ion аккумуляторов. Аккумулятор, как правило, считается вышедшим из строя после уменьшения его емкости ниже 80% от номинального значения.

Для более подробного и профессионального ознакомления с аккумуляторами можно порекомендовать сайт фирмы Panasonic [3], где приведены подробнейшие справочные данные и аналитические материалы о NiCd, NiMH, Li-ion аккумуляторах, производимых этой фирмой (на английском языке). К сожалению, фирма не дала разрешения на перевод и публикацию этой информации на русском языке, сославшись на отсутствие ее представительства в России в этой области и невозможности оценки переведенных материалов. Но размещенные там сведения представляют определенный интерес как для разработчиков аппаратуры с питанием от аккумуляторов, так и для пользователей, поэтому ниже приведен краткий перечень освещаемых там вопросов:

  • внешний вид;
  • внутреннее устройство;
  • электрохимические реакции, происходящие внутри аккумулятора;
  • особенности;
  • пять основных характеристик: зарядные, разрядные, число циклов заряда / разряда, хранение (саморазряд), безопасность с графиками и пояснениями;
  • методы заряда;
  • упаковка элементов в аккумуляторы;
  • предосторожности при разработке устройств с аккумуляторами.

При написании статьи использованы материалы, любезно предоставленные г-ном Isidor Buchmann, основателем и главой Канадской компании Cadex Electronics Inc. [1].

Более подробная информация на русском языке об аккумуляторах для мобильной техники связи, компьютеров и других портативных приборов, советы по эксплуатации и обслуживанию приведены в [2]

ССЫЛКИ

  1. Cadex Electronics Inc., Vancouver, BC [British Columbia], Canada — разработчик и производитель зарядных устройств, анализаторов и систем обслуживания аккумуляторов (на английском языке).
  2. Аккумуляторы для мобильных устройств и портативных компьютеров. Анализаторы аккумуляторов (на русском языке).
  3. Подробнейшие сведения о NiCd, NiMH и Li-ion аккумуляторах, производимых фирмой Panasonic (на английском языке).

Как устроен аккумулятор телефона?

Георгий Васильев, опубликовано 27 декабря 2017 г.

Каждый день мы пользуемся электронными устройствами – телефонами, планшетами, плеерами и многим другим. Вся эта техника, как правило, работает на литий-ионных аккумуляторах – самом популярном виде батарей. И несмотря на то, что любой современный человек имеет при себе как минимум смартфон, далеко не каждый знает о связанных с ним рисках.

Читать еще:  Принцип работы инжекторного двигателя

Статьи в интернете пугают пользователей историями о взорвавшихся аккумуляторах, о жутких последствиях их неправильного использования или утилизации. Одни смотрят на эти статьи скептически – ведь сотни тысяч людей ежедневно пользуются смартфонами и планшетами на литий-ионных батареях, и не испытывают трудностей. Другие начинают опасливо коситься на собственные гаджеты. Чтобы понять, так ли опасен аккумулятор и как с ним следует обращаться, стоит разобраться в самом его устройстве.

Любые батареи работают за счёт разности напряжения между металлическими пластинами, помещёнными в раствор электролита. Принцип этот существует с 19 века, и со временем менялись только используемые материалы. Так, например, использовать литий для создания батарей задумали ещё в 1912 году, но долгое время идея оставалась нереализуемой из-за нестабильности материала. Только в 1991 году были разработаны литий-ионные батареи, достаточно стабильные, чтобы их использование было безопасным.

На сегодняшний день это – очень простой по конструкции прибор. Два листа – из графита и оксида лития с кобальтом – покрываются электролитом и сворачиваются в цилиндр или прямоугольный рулон (в зависимости от формы будущей батареи). Рулон помещают в герметичный металлический корпус с выведенными наружу контактами. Кстати, некоторые производители оснащают корпус предохранительным клапаном – специальным «окошком», которое открывается, если давление внутри батареи слишком высокое. Это ещё одна мера для обеспечения безопасности.

Готовую батарею укрепляют и дополнительно защищают пластиковым покрытием, выводя контакты и добавляют ещё два очень важных устройства: контроллер заряда и датчиком температуры. Он необходим для контроля нагрева аккумулятора и выглядит, как третий контакт на корпусе батареи.

Но что же происходит внутри аккумулятора?

Ионы лития, из которых состоит электролит, проникают в графическую решётку графита и образуют химические связи с молекулами углерода. Разрываясь, эти связи высвобождают энергию, а та, в свою очередь, концентрируется на полюсах батареи в виде электрического тока. Сам литий представлен в аккумуляторе в виде жидкости, что и было проблемой долгое время – так он менее стабилен, к тому же, при повреждении корпуса может вытекать. Но эффективность лития многократно превышала эффективность твёрдых электролитов за счёт меньшего сопротивления.

Кстати, более современные литий-полимерные аккумуляторы отличаются как раз тем, что совмещают в себе эффективность li-Ion и сухих электролитов. Здесь используются те же самые ионы лития, но для больше безопасности в конструкцию добавлен сухой сепаратор, снижающий риск непредусмотренных химических реакций. Зная обо всех недостатках литий-ионных аккумуляторов, производители хорошенько постарались, чтобы защитить их от повреждений, а покупателей – от возможных последствий. Для этого в литий-ионных батареях используется:

— более стабильный электролит;

— сухой сепаратор из полимерных материалов;

— надёжный корпус, изготовленный с учётом возможного вздутия аккумулятора;

— индикатор температуры и заряда, предотвращающие перегрев.

Но почему тогда, при всех эти мерах, время от времени появляются всё новые истории о взорвавшихся или загоревшихся телефонах? Потому, что, какими бы ни были достоинства современных аккумуляторов, они нуждаются в правильном обращении. Ответственный производитель в инструкции обязательно укажет необходимые меры безопасности, но, чтобы они сработали, нужен ещё и ответственный пользователь. Ведь любые нарушения в процессе эксплуатации могут повредить аккумулятор и привести к печальным последствиям.

Чаще всего, причиной возгорания становится несоблюдение температурного режима – экстремальный нагрев корпуса или резкие перепады высоких и низких температур. От этого внутри аккумулятора начинает вырабатываться газ, батарея раздувается и протекает (особенно, при некачественной сборке). Заметив такие признаки, телефон нужно немедленно выключить, батарею извлечь и утилизировать. Так же опасность несут физические повреждения аккумулятора. Сильный удар или залом могут нарушить внутреннюю конструкцию батареи – и результат будет тот же самый. Химические вещества внутри вступят в неконтролируемую реакцию и произойдёт воспламенение.

Ещё одна причина взрывов – попытка разобрать или отремонтировать аккумулятор самостоятельно. Важно помнить, что эта деталь телефона починке не подлежит – только замене. Старые аккумуляторы представляют собой не меньшую опасность. И не важно, пользовались вы им всё это время или нет. В первом случае изнашиваются детали, ухудшается работа контроллера. Во втором – опасна попытка «оживить» батарею, долгое время пролежавший полностью разряженным. Если сразу подключить его к зарядному устройству, это может привести к замыканию с уже известными последствиями.

Как видите, даже такая простая на вид и привычная всем вещь, как смартфон или планшет, таит в себе опасность. Ведь воспламенение или взрыв аккумулятора могут не только уничтожить ваш гаджет, но и повредить другое ваше имущество и нанести вред здоровью. Чтобы этого избежать, достаточно следовать простым правилам:

— следовать рекомендациям производителя;

— бережно обращаться с техникой;

— приобретать только качественную продукцию и аксессуары к ней;

— за ремонтом обращаться в официальные сервисные центры.

Тогда можно будет пользоваться любимой техникой уверенно и без опаски.

Что такое аккумулятор телефона

Автор: Маргарита Пич

Время чтения: 2 минуты

Содержание

Виды аккумуляторных батарей
Особенности аккумуляторов
Когда требуется замена аккумулятора?
Как продлить срок эксплуатации

Пользователи современных гаджетов становятся все более требовательными к продукции технологических гигантов, таких как Apple или Samsung. Последние модели устройств этих брендов имеют компактный корпус, довольно крупный дисплей, мощное «железо » и при этом содержат мощную аккумуляторную батарею, обеспечивающую длительную автономную работу. Как им удается делать батарею такой компактной и ёмкой? Рассмотрим основные виды аккумуляторов для мобильных телефонов и смартфонов, которые применяли ранее и используют сейчас, а также их ключевые особенности.

Виды аккумуляторных батарей

С начала эры развития мобильных устройств и до сегодняшнего дня использовали различные виды аккумуляторов для автономной работы:

Никель — кадмиевые источники питания – самые старые виды батарей, использовавшиеся в первых мобильных устройствах. Они характеризуются большим числом недостатков: наличием токсичных веществ в составе, малой ёмкостью, высокой себестоимостью производства, быстрым износом. Кроме того, перед началом использования таких аккумуляторов необходимо было выполнять несколько циклов зарядки/разрядки.

Никель — металлогидридные – это батареи, не содержащие токсичного кадмия и с менее выраженным эффектом памяти. Однако и эти элементы не были лишены недостатков: требовали дорогостоящего и сложного в производстве зарядного устройства, характеризовались уменьшенным сроком эксплуатации.

Литий — ионные – батареи, способствовавшие наибольшему развитию индустрии мобильных устройств. Главное преимущество элементов – длительный период автономной работы. Также литий — ионные батареи лишены недостатка, называемого эффектом памяти. Многие современные портативные устройства (планшеты , смартфоны) имеют встроенный литий — ионный аккумулятор. Несмотря на описанные выше преимущества, он не лишен и некоторых недостатков:

Выходит из строя из-за эксплуатации при низких или очень высоких температурах (диапазон допустимых температур довольно узкий);

Высокие производственные затраты при изготовлении;

Необходимость поддерживать заряд (при глубоком разряде элемент повреждается);

Относительно небольшой период эксплуатации (устаревает за 2-3 года).

Литий — полимерные аккумуляторы, представляющие собой усовершенствованный вариант предыдущего вида. Вместо электролита используется полимерная масса. Она невзрывоопасна, позволяет создавать аккумуляторы практически любой формы. Остальные характеристики устройств остались прежними.

В зависимости от конструктивных особенностей мобильного устройства, все аккумуляторы можно разделить на:

Съемные – те, который пользователь может без труда извлечь самостоятельно, отсоединив крышку для открытия батарейного отсека. Как правило, съемные батареи устанавливают в бюджетные смартфоны.

Несъемные – находящиеся внутри корпуса, разборку которого может выполнить только квалифицированный специалист, имеющий соответствующие оборудование и инструменты. Хорошим примером служит продукция компании Apple.

Особенности аккумуляторов

Поскольку литий — ионные и литий — полимерные батареи являются наиболее распространенными в наше время, будем рассматривать именно их характеристики.

Li-ion — обозначение литий — ионных батарей. Первые батареи были представлены в начале 90-х годов. Они содержат два электрода: анод на медной фольге и катод – на алюминиевой. Между ними находится электролит (жидкий либо в виде геля). Носителями тока в таких батареях являются положительно заряженные ионы лития.

В первых батареях использовали анод металлического лития, который при вступлении в контакт с некоторыми другими веществами, содержащимися в АКБ, способствовал выделению газа. По этой причине батареи «вздувались ». В некоторых бюджетных смартфонах подобная проблема не устранена даже сейчас. Поэтому рекомендуется использовать только подходящие по параметрам тока зарядные устройства; спустя большое число циклов заряда/разряда выполнять замену аккумуляторной батареи (АКБ ).

С целью повышения безопасности эксплуатации литий — ионных батарей в них встраивают микроконтроллеры. Они выполняют следующие функции:

  • Контролируют глубину тока АКБ;
  • Управляют количеством потребляемого тока;
  • Предотвращают перезаряд батареи.

Когда требуется замена

Основной характеристикой АКБ является ее емкость. Она характеризует количество тока, который может накапливать аккумулятор во время полной зарядки для обеспечения автономной работы портативного устройства. Параметр измеряется в следующих единицах – мАч (миллиампер -час). В современных смартфонах устанавливают АКБ емкостью 2000-6000 мАч. Со временем емкость батареи снижается из-за происходящих внутри химических процессов. Чем ниже фактическая емкость по отношению к заявленному производителем параметру, тем быстрее необходима замена элемента.

Основные признаки резкого снижения емкости:

  • Сильный нагрев при несущественных нагрузках;
  • Внезапное отключение, даже если индикатор не показывал полный разряд;
  • Вздутие аккумулятора;
  • Слишком быстрый разряд.

Как продлить срок эксплуатации

Чтобы избежать быстрого выхода из строя АКБ, нужно соблюдать следующие простые правила:

  • Не заряжать полностью каждый раз. 90-95% — вполне достаточно.
  • Избегать полного разряда, при котором устройство отключается самостоятельно.
  • Использовать режим сохранения энергии, если функция доступна.
  • Выполнять калибровку контроллера – хотя бы раз в месяц делать полный цикл разряда/заряда.

В новых смартфонах устанавливают дополнительные контроллеры питания/заряда на схему. Если они работают некорректно, могут появиться признаки, свидетельствующие о выходе из строя АКБ. Лучший вариант – обратиться в сервисный центр. Только опытные специалисты смогут установить истинную причину быстрого разряда или внезапного отключения устройства.

Стандартные и быстрые методы заряда аккумуляторов мобильных устройств

Бурное развитие аппаратуры сотовой связи и других мобильных гаджетов привело к многообразию источников питания и их «носимых» вариантов – аккумуляторов и, соответственно, зарядных устройств. В статье я попытаюсь обобщить данные о различных автономных источниках тока и методах их эксплуатации, в первую очередь заряда. Так как обзор составлен, прежде всего, для пользователей современной электроники, а не для специалистов, некоторые моменты будут освещены несколько упрощенно.

В качестве источников питания в современных мобильных устройствах используются, как правило, аккумуляторы. В первых сотовых телефонах широко применялись щелочные аккумуляторы: никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металл-гидридные (Ni-MH). Их номинальное напряжение относительно низкое (1.2 В). Поэтому для достижения рабочих 3.6 – 6 вольт они собирались в батареи, состоящие из 3-5 аккумуляторов. В настоящее время такие источники представлены чаще в виде цилиндрических герметичных аккумуляторов типоразмера АА или ААА для питания радиотелефонов, фотоаппаратов, медицинских устройств.

Обладая рядом положительных качеств, они, естественно, имеют и недостатки. В первую очередь, это довольно большой вес, существенный саморазряд, «эффект памяти» – снижение ёмкости при повторяющемся неполном (более 30%) разряде. Ёмкость (С) аккумулятора показывает, за какое время он разрядится номинальным током от полностью заряженного состояния до полного разряда. Измеряется в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч, на импортных аккумуляторах обозначение – mAh).

Так, например, если свежезаряженная батарея будет разряжаться током 200 мА до полного разряда в течение 5 часов, то ее емкость составит 1000 мАч. У первых «мобильников» наиболее «ходовая» ёмкость батарей была 600 – 900 мАч. Впрочем, электронная начинка телефонов была не такой прожорливой, поэтому время их работы от заряда до заряда составляло несколько суток.

Стандартным для аккумуляторов этого типа является заряд током 0.1С в течение 14-16 часов (медленный заряд). При этом контролируется только время заряда, которое может быть увеличено без ущерба для аккумулятора.

Читать еще:  Принцип работы турбины на дизельном двигателе

Немного (до 6-7 часов) убыстрить заряд, контролируя только время, для большинства таких источников можно, увеличив ток заряда до 0.2С. Но чаще применяется быстрый заряд током 0.3С – 0.5С в течение 2.5 – 3.5 часов. При этом настоятельно рекомендуется контролировать ток заряда, напряжение аккумулятора (а вернее, его падение в конце заряда, так называемое «-ΔU») и температуру, так как она значительно увеличивается, особенно в конце заряда. Как правило, за этими параметрами следит автоматическое («интеллектуальное») зарядное устройство с применением специализированных микросхем. Для дополнительной безопасности в сами батареи встраиваются термопредохранители.

Со временем этот тип вторичных источников питания стал вытесняться литий-ионными (Li-Ion) и литий-полимерными аккумуляторами. У них значительно меньший саморазряд, большая удельная ёмкость, а соответственно, и меньший вес, практически полностью отсутствует «эффект памяти». Поэтому они заслуженно используются в современных девайсах, в частности, в смартфонах (правда, это не говорит об отсутствии недостатков, присущих этому типу источников питания). Номинальное напряжение таких аккумуляторов иное, 3.6 – 3.7 В, как и методы заряда. Наиболее распространен следующий стандартный алгоритм: первый этап – заряд стабильным током величиной около 0.5 – 1С до напряжения 4.2 В. После достижения этого значения начинается второй этап – постоянным напряжением, пока ток не уменьшится до величины 3-5% от первоначального значения. В принципе, второй этап можно исключить, но тогда аккумулятор будет заряжен на 70-80% от максимальной величины.

В любом случае основной постулат для Li-Ion и Li-Po аккумуляторов – это заряд ограниченным током до напряжения не выше 4.2 В. Литиевые аккумуляторы не терпят перезаряда, и максимальный уровень заряда на них не должен превышать этот порог. Точность отслеживания этого напряжения высока – не хуже 0.05 В. Несоблюдение этого условия чревато нагревом, «раздутием» аккумулятора и разгерметизацией. Поэтому внутри аккумуляторных сборок для обеспечения безопасной эксплуатации находятся контроллеры, отключающие аккумулятор в случае превышения напряжения во время заряда, а также понижения его до минимальной величины при глубоком разряде. В зависимости от рекомендаций производителя (в первую очередь промышленных аккумуляторов и военного назначения) допустимое напряжение может быть уменьшено до 4.1 – 4.15 В.

В некоторых зарядных устройствах ток максимальным становится не сразу, а постепенно нарастает до максимума за несколько минут – используется плавный пуск («софт-старт»). Необходимо также уменьшить ток при заряде сильно разряженного (до уровня ниже 2.8-3.0 В) аккумулятора. Например, Siemens для своих батарей предлагает следующий алгоритм: первый этап – заряд током 20 мА до напряжения 2.8 В, затем 50 мА до 3.2 В, третий этап – нормальный заряд. Несоблюдение этого условия может привести как минимум к выходу аккумулятора из строя. Необходимо отметить, что глубокий разряд отрицательно сказывается на «жизнеспособности» литий-ионных аккумуляторов, и, к слову, не все зарядные устройства обеспечивают зарядку при напряжении на них меньше 2.5 – 2.8 В.

Несложно понять, что время при стандартном заряде составляет не менее 2 – 3 часов. Казалось бы, уменьшить это время можно, увеличив ток заряда. Но на деле не все так просто. Напряжение зарядного устройства (сетевого адаптера) 5 В выбрано не случайно – это напряжение порта USB, через который можно также производить заряд. Правда, первоначально по спецификации USB 2.0 его выходной ток был ограничен уровнем 500 мА, а порта USB – 3.0 – 900 мА. Напомню, что кабель USB (до 2.0 включительно) состоит из 4 медных проводников — 2 проводника питания и 2 проводника данных D+ и D- и заземленной металлической оплётки (экрана). Соответственно, разъем также имеет одноименные с кабелем контакты. В спецификации USB 3.0 разъёмы и кабели совместимы с USB 2.0, причём для идентификации разъёмы USB 3.0 принято изготавливать из пластика синего цвета. При внимательном рассмотрении видно, что разъём USB 3.0 имеет дополнительные контакты, которые не задействуются при соединении с кабелем USB 2.0 .

В «правильно» работающих устройствах в случае превышения тока потребления порт USB снижает напряжение или совсем его отключает (встроенная защита порта от перегрузки).

Систематизировать положение дел при питании от разъема USB позволило появление спецификации USB Battery Charging. Первая версия вышла в 2007 году. Она допускала наличие специально обозначенных разъемов USB-A с максимальным током до 1,5 А.

Также разрешались подобные разъемы с неподключенными линиями данных на зарядных устройствах. Такие устройства распознавались по замкнутым между собой контактам D+ и D-, и их разъемы допускали ток до 5 А.

После определенных доработок был принят новый стандарт – USB Power Delivery (USB PD), который предусматривал возможность повышать напряжение с целью передать через соединительный кабель бОльшую мощность. Чем была вызвана необходимость увеличения напряжения?

Как видно из ТХ, в смартфонах все чаще используются аккумуляторы емкостью более 3000 мАч. Это означает, что внешнее пятивольтовое зарядное устройство должно выдавать соизмеримые токи. А в ускоренном методе эти токи могут быть значительными. Сделать такую зарядку на современной элементной базе не проблема, а вот ощутимых потерь в соединительном кабеле при увеличенном токе не избежать. По закону Ома, они будут больше при бОльшем токе. Сам разъем USB может тоже не «потянуть» такой ток без заметного нагрева контактов (читай – потерь на них). Поэтому, не увеличивая токи до «запредельных» величин, передать увеличенную мощность можно путем повышения напряжения. Обратимся к формуле, определяющей мощность: P=U*I, где U и I – соответственно напряжение и ток. При стандартной пятивольтовой зарядке мощность, например, 20 Вт можно получить при токе 4 А, а увеличив напряжение до 12 В – уже при токе чуть более 1.6 А. К тому же, учитывая внутреннее сопротивление аккумулятора, значительно увеличить ток заряда от пятивольтового адаптера не удастся из-за малой разницы между напряжением зарядного устройства и напряжением аккумулятора.

Не вдаваясь в технические подробности, скажу, что USB PD первой ревизии (Rev.1) имеет несколько профилей электропитания и допускает увеличение напряжения (от стандартных 5В) до 12 или 20 В. При этом максимальная мощность через USB разъем возрастает до 100 Вт. В следующей ревизии – USB PD Rev.2 выбор максимальной мощности производится более гибко. Данная ревизия уже связана с USB 3.1 и новым разъемом USB Type-C.

Естественно, что зарядное устройство и потребитель тока (смартфон или другой гаджет) должны провести диалог и определить возможность передачи или приема такой мощности. Часто производители электроники сами вырабатывают методы такого определения. Как правило, наличие конкретного сопротивления или напряжения между шинами D+ и D-, иногда другие варианты переключают зарядное устройство в режим быстрого заряда. При этом, используя стандартный USB, смартфон заряжается пониженным током.

На данный момент, кроме USB PD, распространены и другие, отличные от этого стандарта технологии быстрого заряда.

Компания Qualcomm предложила технологию Quick Сharge 1.0. Она позволяет проводить заряд с выходными характеристиками зарядного устройства 5V/2A (мощность 10W). Усовершенствованная Quick Сharge 2.0 предполагает заряжать токами до 3 ампер и напряжением 5/9/12 вольт.

Очередная модификация технологии быстрого заряда – Quick Charge 3.0. Ее особенность в интеллектуальном подборе оптимального напряжения заряда (INOV). Напряжение подбирается индивидуально от 3,6 до 20 вольт для каждого устройства и промежутка процесса зарядки. Минимальный шаг изменения напряжения – 200 мВ. Разработчик Qualcomm обещает, что новая версия «быстрой зарядки» будет на 38% эффективнее, чем Quick Сharge 2.0. Согласно пресс-релизу Qualcomm, технология Quick Charge 4 позволит заряжать еще быстрее и устранит несовместимость с USB PD.

Стараются не отставать и MediaTek. По их заявлению, используя технологию MediaTek Pump Express 3.0, «аккумулятор современного устройства можно зарядить от 0 до 70% всего за 20 минут».

Но электронная начинка смартфона должна быть приспособлена для таких вариантов быстрого заряда. Помимо этого, аксессуары (кабель, зарядные устройства) должны иметь полную совместимость. Необходимо отметить, что производители все чаще используют в своих разработках, в частности, в быстрых зарядных устройствах, разъем USB Type-C, который поддерживает USB 3.1 с максимальной скоростью 10 Гбит и более высокое напряжение 20 В и ток 5А, соответственно, мощность 100 Вт. Он легче подключается к устройству благодаря своей симметричности. Но некоторые нестандартные кабели и переходники со штекером Type-C и гнездом стандартов A или micro-B на другом конце препятствуют корректному определению допустимой мощности, что может повредить источники питания или USB-порты компьютера. К тому же корпорация Google в документе Compatibility Definition Document (CDD) Android 7.0 Nougat пишет:

«Устройствам с разъемом USB-C НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ не поддерживать проприетарные способы зарядки, которые используют напряжение, отличное от стандартных значений. поскольку это может привести к проблемам совместимости с зарядными устройствами или аксессуарами, которые поддерживают стандарт USB Power Delivery».

Похоже, Google предполагает, что USB PD станет стандартом быстрой зарядки для смартфонов с разъемом USB Type-C.

Естественно, из-за экономии времени быстрая зарядка привлекательна, но для меня остается открытым вопрос о долговечности аккумуляторов после такого форсированного заряда и его безопасность. Ряд пользователей замечают уменьшение емкости аккумуляторов, заряженных ускоренным методом. Однако у них немало оппонентов, которые не отмечают ухудшения параметров аккумуляторов, такого же мнения придерживаются и изготовители мобильных устройств. Целесообразным, видимо, будет использовать возможность включения или отключения функции быстрого заряда на усмотрение пользователя.

Сервисный центр “wescom.kharkov”

Статьи

Типы аккумуляторов мобильных телефонов и их технические характеристики

Аккумулятор – важная составная часть сотового телефона, его нестабильная работа превращает самый высокотехнологичный аппарат в бесполезный кусок пластика. Данная статья ставит своей целью обеспечить покупателя наиболее полной информацией об аккумуляторах, дабы избежать ошибок при их покупке.

Основной принцип работы аккумулятора базируется на получении электрического тока путем химических реакций. Источники питания мобильных телефонов могут быть никель-кадмиевыми(Ni-Cd), никель-магниевыми (NiMH), литий-ионными (Li-ion) и литий-полимерными (Li-Pol).

Аккумуляторные батареи (АКБ) на основе никеля (Ni-Cd и NiMH) почти повсеместно вышли из употребления и остались только в самых старых моделях телефонов. Большой объем, скромная энергоемкость и присутствие «эффекта памяти» не позволяет им на равных конкурировать с литиевыми батареями.

Литий-ионные источники (Li-ion) питания применяются в большинстве сотовых телефонов, высокая удельная электрическая плотность при небольших размерах – главные их достоинства. Такие аккумуляторы просты в использовании, обладают большим количеством циклов заряда-разряда (до 1000), их можно спокойно заряжать при любом уровне разряда («нет эффекта памяти»). Однако цена на Литий-ионные АКБ довольно cущественна и стабильность работы гарантирована только при положительных температурах. Хранить подобные аккумуляторы следует строго в заряженном состоянии, неиспользуемый глубоко разряженный литий-ионный источник питания довольно быстро выходит из строя.

Литий-полимерные аккумуляторы (Li-Pol) – самый высокотехнологичный тип перезаряжаемых батарей. При сходной с литий-ионными плотности энергии могут иметь разнообразную геометрическую форму и допускают изготовление с минимальной толщиной. Популярность тонких телефонов привела к росту использования литий-полимерных источников питания. Li-Pol аккумуляторы применяются во многих ультратонких решениях от Nokia, Samsung.

Главной характеристикой источников питания мобильных аппаратов является энергоемкость. Она измеряется в амперах в час – чем больше показатель, тем дольше способен телефон продержаться без зарядки. Производители сотовых нечасто балуют покупателей высокими показателями энергоемкости. Как правило, она не превышает 1000 ампер в час, а более мощные батареи предлагаются за отдельную плату. Приятным исключением служит компания Philips, почти все модели, которой отличаются живучестью.

Многие часто задаются вопросом, как купить надежный и качественный аккумулятор? Использование низкокачественных неоригинальных АКБ способно привести к выходу телефона из строя, нарушению герметичности батареи. Источники питания представляют собой сложные устройства, содержащие электронные платы, которые регулируют мощность отдаваемого тока. При несоблюдении технологического процесса производства аккумулятор начинает представлять угрозу, как для самого телефона, так и для его владельца. Покупка оригинальных аккумуляторов у производителя сотового аппарата способна гарантировать его стопроцентное качество.

Читать еще:  Принцип работы водородного двигателя

Поскольку многие пытаются подделать оригинальные аккумуляторы, главным показателем надежности служит цена – она не может быть слишком низкой. Также нужно обратить внимание на наличие фирменных голографических наклеек, качество полиграфии упаковки и отсутствие грамматических ошибок в описании. Правильная батарея имеет точную геометрическую форму, ее клеммы прочно держатся и не шатаются, внутренние части надежно закреплены. Впрочем, иногда внешний вид поддельного аккумулятора можно с трудом отличить от настоящего, полным доказательством приобретения оригинальной батареи можно считать его покупку у сертифицированного изготовителем продавца. Следует помнить, что качественная АКБ должна получать питание от такого же качественного зарядного устройства.

Средний срок службы аккумулятора составляет около двух лет. При интенсивном использовании потеря емкости заметна через год эксплуатации, а по прошествии двух лет время работы сокращается примерно в два раза. Применение аккумулятора возрастом 3 и более лет небезопасно и следует своевременно позаботиться о его замене.

Напоследок несколько советов по использованию источников питания. Храните литий-ионные аккумуляторы в заряженном состоянии, не допускайте замыкания контактов и нарушения полярности, никогда не разбирайте. Аккумулятор не должен подвергаться воздействию высоких температур (выше 60 градусов), не оставляйте его под прямыми солнечными лучами и в местах, доступных детям.

Устройство аккумуляторов телефонов

Приобретая мобильный телефон, человек, как правило, меньше всего задумывается над сроком его безотказной работы. А если и задумывается, то связывает его прежде всего с ненадежностью микросхем, радиоэлементов и механическими повреждениями. Исследования показывают, что первое место по отказам занимают элементы питания. В настоящее время в мобильных телефонах используют никель-кадмиевые (NiCd), никель-металл-гидридные (NiMH), литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Polymer) аккумуляторные батареи. Рассмотрим характеристики аккумуляторов.

Емкость аккумулятора – максимальное количество электричества, которое можно получить от одной полной зарядки. Обозначается латинской буквой С и выражается в ампер-часах (А-ч) или миллиампер-часах (мА-ч). Так, например, аккумулятор емкостью 720 мА-ч способен отдавать в нагрузку ток 720 мА в течение оного часа или 360 мА в течение двух часов. При этом, конечно, разрядный ток не должен превышать некоторой максимальной силы для конкретного типа аккумулятора, иначе его пластины быстро выйдут из строя.

Внутреннее сопротивление аккумулятора

Чем оно меньше, тем больший ток способен отдать аккумулятор в нагрузку. Это очень важная характеристика. В режиме приема мобильный телефон потребляет небольшой ток. Однако во время разговора ток резко возрастает. В этом случае аккумуляторы с различным внутренним сопротивлением ведут себя по-разному. Никель-кадмиевые, обладающие наименьшим внутренним сопротивлением, легко отдают требуемый ток. Никель-металл-гидридные обладают самым высоким сопротивлением, поэтому дают просадку напряжения, которая может привести к сбоям либо ваш телефон выдаст сигнал, что аккумулятор разряжен. Так как мобильные телефоны в процессе работы потребляют более или менее стабильный ток, то для их питания применяют литий-ионные либо литий-полимерные аккумуляторы. Никель-металл-гидридные применяют при питании устройств, потребляющих стабильный ток.

Плотность энергии (Energy Density) заряженной батареи

Измеряется в ватт-часах, отнесенных к килограмму массы аккумулятора (встречается и к литру объема). Здесь лидируют литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы (110. 160 Вт/кг), заметно уступают им аккумуляторы 100… 130 Вт/кг. Никель-металл-гидридные аккумуляторы имеют этот показатель 60… 120, никель-кадмиевые – 45… 80 Вт х ч/кг. Из сказанного следует, что наименьшими размерами и весом при одинаковой емкости обладают литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы, несколько большими – никель-металл-гидридные. А литий-полимерным аккумуляторам можно придать практически любую форму.

Время заряда аккумулятора

Это довольно важная характеристика, поскольку при интенсивной эксплуатации аккумуляторы мобильных телефонов приходится заряжать почти ежедневно. Варьируется от 1 часа у никель-кадмиевых (при необходимости их можно зарядить за 15 минут) и 2… 4 часов у никель-металл-гидридных, литий-ионных и литий-полимерных.

Номинальное напряжение одного элемента

У никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов номинальное напряжение составляет 1,25 В, у литий-ионных и литий-полимерных – 3,6 В. Причем у первых двух типов напряжение в процессе разряда практически стабильно, в то время как у литий-ионных аккумуляторов в процессе разряда оно линейно снижается от 4,2 до 2,8 В.

Саморазряд – уменьшение заряда заряженного, но не подключенного к потребителю энергии аккумулятора в процессе его хранения. Для никель-кадмиевых аккумуляторов это одно из слабых мест. У них потеря заряда достигает 10% в первые сутки после зарядки, а затем по 10% в месяц. Примерно такой же показатель и у никель-металл-гидридных аккумуляторов. Вне конкуренции по этому показателю литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. У них саморазряд не превышает 2 – 5% в месяц, который происходит в основном из-за наличия схем контроля внутри аккумуляторов. Однако ограниченное время «жизни» этих аккумуляторов не дает полностью использовать это положительное качество.

Это одна из важнейших характеристик аккумуляторов, о которой пользователь задумывается почему-то в последнюю очередь. Для аккумуляторов с различной химией он определяется по-разному. Для одних аккумуляторов критичным является общее число рабочих циклов «заряд – разряд», в то время как для других – общее время их эксплуатации.
Никель-кадмиевые аккумуляторы выдерживают более 1500 циклов «заряд – разряд», и как показывает опыт, после восстановления могут проработать еще столько же. При правильном периодическом обслуживании никель-кадмиевые аккумуляторы служат от 5 до 10 и более лет, вплоть до механического износа их корпуса и внутренних контактов.
Никель-металл-гидридные аккумуляторы выдерживают около 500 циклов «заряд – разряд» и срок их службы редко превышает два года даже при весьма аккуратном их обслуживании.
Литий-ионные аккумуляторы можно заряжать-разряжать от 500 до 1000 раз. Но это число циклов полностью выбрать затруднительно из-за короткого срока службы – не более двух лет (по заявлениям производителей). Практически же литий-ионные аккумуляторы теряют свои эксплуатационные качества уже через год.
У литий-полимерных аккумуляторов число циклов «заряд – разряд» колеблется от 300 до 500, и они также редко служат более года. Кроме того, срок службы зависит и от степени разряда – при частичных разрядах он больше, чем при полных.
Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют наименьшее время заряда, допускают наибольший ток нагрузки и обладают наименьшим соотношением цена – срок службы, но в то же время они наиболее критичны к точному соблюдению требований по правильной эксплуатации.

Число циклов «заряд – разряд» до снижения емкости на 80%/срок службы

Время быстрого заряда, ч

Токи нагрузки относительно емкости (С) – пиковый

Токи нагрузки относительно емкости (С) – наиболее приемлемый

Плотность энергии, Вт/кг

Саморазряд за месяц при комнатной температуре, /%

Напряжение на элементе, В

Диапазон рабочих температур, ° С

Год выхода на рынок

Сравнительная характеристика аккумуляторов

Это общеизвестная проблема для никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов. Эффект памяти состоит в частичной (временной) потере емкости аккумулятора, если он будет поставлен на зарядку до полного разряда. Аккумулятор как бы помнит точку начала очередного цикла подзарядки и при разрядке активно отдает только полученную во время последней подзарядки емкость. Иными словами, не полностью разряженный аккумулятор помнит свою предыдущую емкость и, будучи снова полностью заряженным, при разряде отдает только такой заряд, какой он отдал в предыдущем цикле разряда. Проявляется в том, что напряжение в цепи нагруженного и, казалось бы, нормально заряженного аккумулятора внезапно, раньше времени, падает. Эффект памяти реально проявляется в том, что в повседневной жизни пользователи редко дожидаются полной разрядки аккумуляторов перед тем, как поставить их на зарядку.
Физическая суть эффекта памяти заключается в том, что при неполном разряде аккумулятора происходит укрупнение частиц рабочего вещества аккумулятора, соответственно общая площадь соприкосновения рабочего вещества с электролитом уменьшается. Вследствие этого всего за несколько месяцев емкость никель-кадмиевого или никель-металл-гидридного аккумулятора может сократиться в несколько раз.
Поэтому весьма важными для этих типов батарей являются периодические обслуживания, которые состоят в полной разрядке, а затем в полной зарядке аккумулятора. Этот процесс принято называть тренировкой аккумулятора. Никель-кадмиевые аккумуляторы требуют ежемесячной тренировки, никель-металл-гидридные – раз в два-три месяца.
При заметном уменьшении емкости никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов их подвергают процедуре восстановления. Она заключается в очень глубоком разряде аккумулятора, дробящем крупные частицы рабочего вещества на более мелкие. Для этого имеется специальное оборудование, к примеру, анализатор аккумуляторных батарей С7000 канадской фирмы CADEX. Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы не обладают эффектом памяти.

Каждый аккумулятор имеет два электрода – положительный и отрицательный. Между электродами помещается разделительный слой, препятствующий разноименным электродам внутри аккумулятора соприкасаться друг с другом. Пространство между электродами заполнено электролитом (кислотным либо щелочным). Электроды могут быть выполнены как чередующиеся пластины.
Вначале аккумуляторы имели пробки, позволявшие стравливать выделяющиеся при заряде газы и сменять электролит. Позднее разработчики придумали изготавливать разные по размерам электроды, что позволило весь выделяющийся газ поглощать непрореагировавшей частью внутри аккумулятора. А это дало возможность производить аккумуляторы в герметичном корпусе.
В корпусах многих моделей аккумуляторов имеется встроенная электроника, не допускающая глубокого разряда, чрезмерного заряда или высокой температуры.

На сегодняшний день применяют три основных метода заряда аккумуляторов:
– нормальный или медленный заряд;
– быстрый заряд;
– скоростной заряд.

Отключение аккумулятора по окончании заряда производится с использованием:
– контроля температуры;
– контроля напряжения заряда;
– контроля спада напряжения заряда;
– контроля тока в конце заряда;
– таймера.

Нормальный или медленный заряд. Этот метод хотя и редко, но применяют для заряда никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов. Он дешевый, но приводит к кристаллизации элементов аккумулятора, что снижает емкость и срок службы. Для заряда литий-ионных и литий полимерных аккумуляторов данный метод применять нельзя, так как происходят необратимые изменения внутренней структуры аккумуляторов.
Зарядное устройство представляет собой источник постоянного напряжения, в выходную цепь которого последовательно включен задающий ток резистор. Зарядный ток аккумуляторов принято численно выражать в частях емкости аккумулятора С. Ток нормального заряда составляет приблизительно 0,1С. Таким образом при емкости аккумулятора 720 мА/час величина 0,1С будет составлять 72 мА.

Быстрый заряд. Используется только для заряда никель-кадмиевых аккумуляторов током 0,5С. Окончание заряда определяется достижением напряжения на аккумуляторе определенной величины.

Скоростной заряд. Характеризуется зарядным током 1С и включает в себя все способы отключения аккумулятора по окончании заряда.
Для заряда никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов применяют метод контроля окончания заряда по резкому незначительному снижению напряжения на аккумуляторе. Его называют отрицательным дельта V-зарядом. Его величина составляет 10…30 мВ на элемент.
Метод контроля температуры использует то, что в конце заряда проходит более интенсивный нагрев аккумулятора, и окончание заряда можно контролировать по скорости изменения температуры. При заряде никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов окончание заряда определяется в том случае, если изменение температуры достигнет 1°С/мин. Абсолютным порогом перегрева считается 60 °С.
Губительное действие на аккумулятор оказывает перезаряд, особенно если по окончании заряда его принудительно отключают, а затем снова подключают к зарядному устройству. При каждой такой операции инициируется цикл скоростного заряда при его высоком начальном токе. Частые подключения устройств, имеющих никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы, к внешним источникам питания значительно сокращают срок службы аккумуляторов.
Зарядные устройства литий-ионных аккумуляторов умеют определять степень заряда аккумулятора.
Особенностью заряда литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов является ограничение напряжения заряда. В настоящее время эти аккумуляторы можно заряжать до 4,20 В. Допустимое отклонение составляет 0,05 В.
При заряде литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов током 1С время заряда составляет 2-3 часа. В процессе заряда они не нагреваются. Аккумулятор достигает состояния полного заряда, когда напряжение на нем достигает 4,20 В + 0,05 В, а ток при этом значительно снижается и составляет примерно 3% от начального тока заряда.

Иногда приходится заряжать полностью разряженные аккумуляторы. В телефоне такой заряд осуществляется автоматически. А если отсутствует зарядное устройство?

При отсутствии специального зарядного устройства заряд аккумуляторов можно осуществить при помощи источника питания с регулируемым на выходе напряжением и максимальным рабочим током 2А и приборами контроля тока и напряжения следующим образом.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector