Устройства для тестирования аккумуляторов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Вµство пройденных циклов заряда-разряда, дата первого использования, параметры текущего состояния и т. п.).
Контроллер батареи отслеживает напряжение каждого элемента в отдельности и разрывает цепь заряда при превышении границы в 4,3 В (все значения приведены для типовых цилиндрических литий-ионных элементов), а также отключает разряд, если напряжение упало ниже 2,5 В - батареи, оставленные на хранение при меньшем напряжении элементов, подвержены необратимым изменениям, что при последующем заряде может оказаться опасным (подробнее ниже). Термопредохранители расiитаны на температуру в 80-90 градусов Цельсия, а система защиты от повышенного давления невосстановимо разрывает цепь при давлении около 10 кгс/см2 внутри элемента.
В современных литиевых батареях значительно больше элементов, обеспечивающих безопасность, нежели в металлoгидридных или никель-кадмиевых аккумуляторах. Связано это с тем, что литий - весьма химически активный элемент (вспоминайте школьные опыты на уроках химии по бросанию кусочка металлического лития в воду). И хотя в чистом виде литий в батареях отсутствует, он образуется в металлической форме на электродах при нештатных условиях (перезаряд или глубокий разряд), зачастую вместе с кислородом, образуя весьма взрывоопасную смесь. Если в старых типах батарей достаточно было включенных последовательно в силовую цепь плавкого предохранителя и терморазмыкателя, то у литиевых используется обычно несколько термопредохранителей (часто отдельно на каждый элемент), тот же общий токовый предохранитель (в большинстве батарей самовосстанавливающийся), система защиты от повышенного давления внутри элемента, а также более сложная схема заряда и контроля состояния батареи в части аварийного отключения сильноточной цепи (выполненная с использованием силовых КМОП-ключей). Опять же по соображениям безопасности схема управления зарядом размещена в самой батарее.
Рисунок 1.3 - Устройство аккумулятора
Избавившись в литиевых батареях от эффекта памяти собственно элементов, производители столкнулись с подобным же эффектом на другом уровне - так называемой цифровой памятью. Дело в том, что электроника управления зарядом-разрядом, размещенная в самой батарее, работает независимо от устройства, батарею использующего. Внутренняя электроника следит за уровнем напряжения элемента, прерывает заряд по достижении установленной максимальной величины (с учетом изменения напряжения, обусловленного током зарядки и температуры батареи), прерывает разряд при достижении критической величины и сообщает об этом наверх (для этих целей производится большая номенклатура специализированных микросхем). Система же мониторинга батареи наверху вычисляет уровень заряда, основываясь на информации о моментах выключения заряда и разряда от батареи и показаниях системы измерения тока. Но если условия работы таковы, что полной разрядки до аппаратного отключения или полной зарядки не происходит, эти вычисления после нескольких циклов могут стать не вполне корректными - емкость батареи со временем падает, да и показания измерителя тока не всегда могут соответствовать реальности. Обычно отклонения не превышают одного процента на каждый цикл, если только в процессе эксплуатации не произошло серьезных изменений, связанных, к примеру, с выходом из строя одного из элементов батареи. Система мониторинга имеет возможность обучаться, то есть переiитывать значение полной емкости батареи, но для этого нужно выполнить как минимум один полный цикл заряд-разряд до срабатывания аппаратных схем самой батареи, при этом система мониторинга должна быть отключена (в нормальном режиме она не даст, к примеру, разрядить батарею ноутбука до нуля, выполнив останов операционной системы или засыпание на заданном уровне в 3% или около того). Производители ноутбуков обычно реализуют возможность переобучения в программе мониторинга батареи, и на практике использование этой возможности необходимо примерно раз в три месяца.
По указанному на батарее напряжению легко определить число последовательно включенных элементов: к примеру, напряжение одного литиевого элемента составляет 3,6 В, соответственно для двух получится 7,2 В, для трех - 10,8 В, для четырех - 14,4 В. Некоторые модификации (например, ионно-литиевые полимерные батареи) имеют немного более высокое напряжение элемента - 3,7 В, отсюда нестандартные цифры типа 14,8 В. Кроме того, элементы в батарее могут быть соединены и параллельно - литиевая технология для этого вполне пригодна. Основываясь на габаритах и напряжении, понять количество параллельных и последовательных элементов не вскрывая пластиковый корпус батареи (особенно в случае iилиндрическими элементами) не составит труда.
Система зарядки останавливает процесс по достижении элементами батареи некоторого порогового напряжения, и обратного включения зарядки при последующем падении напряжения за iет саморазряда (пока напряжение находится в допустимых пределах) обычно уже не происходит. Режим зарядки включится после некоторой задержки только в случае, когда появится разрядный ток или батарея будет отключена от зарядного устройства и подключена вновь. Чтобы включить зарядку, отсоедините блок питания или батарею и подключите вновь.
Таблица 1.1 - Эксплуатационные свойства аккумуляторов
ПрименениеБытовая и специальная мобильная техника: сотовые телефоны, ноутбуки, фото- и видеокаме