Не могу разрядить акб срабатывает защита: Аккумулятор разрядился и не заряжается. Что делать?

Содержание

Аккумулятор разрядился и не заряжается. Что делать?

С таким вопросом сталкиваются многие люди, которые так или иначе используют аккумуляторные батареи. Конечно, однозначно на этот вопрос можно ответить только после проведения тщательно диагностики АКБ специалистами, но кое-что можно сделать и самостоятельно не используя сложные дорогостоящие диагностические устройства.

Частой причиной того, что аккумулятор разрядился и не заряжается, является даже не сам аккумулятор, а зарядное устройство, которым пытаются его зарядить и вот в чем тут дело:

Некоторые зарядные устройства имеют защиту, на случай того, если включить зарядное устройство и не подключить к нему аккумуляторную батарею для подзаряда. Поэтому чтобы зарядное устройство начало генерировать ток и направлять его для заряда, оно, это зарядное устройство, должно увидеть на своем выходе аккумулятор. Определить наличие АКБ, зарядное устройство может только по наличию напряжения между клеммами.

Более того, это напряжение должно быть выше определенной границы. Уровень этого минимального порога у разных зарядок различный и как правило может начинаться от 9-10В. Таким образом, если напряжение между клеммами АКБ ниже этих 9-10 Вольт, зарядное устройство его просто не увидит, поэтому и не начнет заряд.

Что же делать в такой ситуации?

Наиболее очевидный вариант оживления АКБ, это найти зарядное устройство без подобных защит – как правило это самые дешевые зарядные устройства, которые просто создают напряжение между клеммами на акб 14.5 Вольт и начинают накачивать ток. Однако тут нужно быть очень внимательным, поскольку если начать заряжать глубоко разряженный аккумулятор сразу большим током, это может его окончательно убить. Поэтому начинать оживление аккумулятора нужно с малых токов существенно меньше обычного зарядного тока, который составляет 1/10С (1/10 емкости акб). Так например аккумулятор в 60Ач, можно начать оживлять током в 1-2А.

Итак порядок следующий:

Для начала нужно обычным вольтметром замерить напряжение между клеммами АКБ – это даст нам понимание текущего состояния АКБ.
Далее через небольшие промежутки времени 10-15 минут нужно отключать зарядное устройство и проверять меняется ли напряжение на АКБ. Если напряжение увеличивается, значит заряд идет. Таким образом, мы постепенно поднимаем напряжение до уровня 9-10Вольт
Дальше можем подключить уже любое другое, более эффективное зарядное устройство, которое уже и выполнит окончательный заряд.

Что делать если у вас нет самого простого зарядного устройства?

Выход есть. Нужно параллельно к нашему «больному» аккумулятору, подключить «здоровый».

Напоминаем, какие бывают типы подключения АКБ, вы можете посмотреть ТУТ.

После того как мы соединили «Плюсы» и «Минусы» двух аккумуляторов, зарядное устройство гарантированно увидит эти аккумуляторы при подключении. Дальше как и в предыдущем варианте, нужно небольшими токами давать заряд на соединенные аккумуляторы и периодически проверять напряжение на «больном» АКБ, пока оно не поднимется до того уровня, чтобы зарядное устройство могло увидеть его отдельно от «здорового».

ВАЖНО! При данном способе нужно внимательно следить, чтобы во время заряда соединенных аккумуляторов, «здоровый» АКБ не грелся – т.к. при таком способе есть риск его закипания. Если вы почувствуете рукой, что один из аккумуляторов нагрелся так, что обжигает руку, необходимо прекратить процедуру и все же обратиться к специалистам.

Конечно, глубокие разряды вредны для аккумуляторов, но как показывает практика, после такой процедуры оживления, аккумуляторы могут служить еще достаточно долго, потому, что не всегда успевают пройти необратимые процессы, из-за которых срок службы АКБ сокращается.

И, напоследок, некоторые причины, из-за чего может произойти такой глубокий разряд:

Банально, но самая популярная причина, что подключили малую нагрузку, например светодиодную ленту, и забыли отключить.
Некоторые ИБП и инверторы имеют собственное потребление, и, в отсутствии внешнего питания и подключенных потребителей, могут достаточно глубоко разряжать АКБ не отключаясь автоматически. Как правило, современные ИБП имеют защиту от глубокого разряда АКБ, и при низком уровне заряда они отключаются, но все же такая причина не редкая.
Токи утечки – это потери энергии, которые могут произойти из-за неправильного заземления, загрязненных клемм, особенностей приборов подключенных к АКБ. Даже маленькая потеря в 1-2Вт, может за некоторое время разрядить аккумулятор практически до нуля.

Если у вас остались вопросы или вы хотите подобрать оборудование так, чтобы не сталкиваться с подобными проблемами – обращайтесь к нашим специалистам. Мы будем рады вам помочь!

Всё про пуско-зарядное устройство

Разряженный автомобильный аккумулятор – ситуация печальная. Мало того, что на горизонте появляется перспектива покупки новой батареи, так еще и планы на ближайшую поездку приходится срочно менять. Поскольку аккумуляторы, особенно хорошие, стоят недёшево, многие автолюбители покупают зарядные и пуско-зарядные устройства (ПЗУ).

Полная разрядка – одна из самых неприятных ситуаций для автомобильного аккумулятора. Даже если это случилось один раз, емкость батареи уменьшается из-за повреждения покрытия электодов, а разрядить «в ноль» аккумулятор два-три раза – прямой путь к его замене. Причем иногда достаточно просто не выключить на ночь фары, чтобы «убить» батарею.

Еще одна причина глубокого разряда аккумулятора – поломка генератора, в результате чего вся нагрузка во время поездки ложится именно на батарею.

И, наконец, аккумуляторы теряют емкость просто от времени: ничто не вечно, и даже самая качественная батарея со временем тихо умирает. Особенно заметны изменения зимой, когда и нагрузка на старте выше, и процессы саморазряда проходят быстрее.

В некоторых случаях вернуть к жизни аккумулятор помогает специальное зарядное устройство. Подзарядить батарею зимой, когда автомобиль долго простаивает на морозе, зарядить полностью разряженный аккумулятор или запустить двигатель – специальная зарядка нужна во всех этих случаях.

Кроме того, качественное зарядное устройство не допустит и перезаряда батареи, в отличие от дешевых поделок.

Прежде, чем выбирать зарядное устройство, нужно разобраться в важных технических характеристиках, которых довольно много.

Тип устройства

Прежде всего, нужно разобраться в терминологии. Существует три типа ПЗУ, предназначенных для автомобильного аккумулятора: зарядное, пусковое и пуско-зарядное устройства.

Пусковое устройство (оно же бустер) предназначено только для запуска двигателя. Фактически, это павербанк, способный выдавать большой ток. Ёмкости такой батареи хватает на один пуск мотора, что может решить проблему утренней поездки на работу, но может не решить проблему с разряженным аккумулятором из-за поломки генератора или сбоя в электропроводке автомобиля.

Пусковые устройства для автомобильных аккумуляторов

Зарядное устройство – это своего рода аналог обычной зарядки для гаджетов: включается в бытовую электросеть и заряжает подключенный к нему автомобильный аккумулятор. Это идеальный вариант для обслуживания аккумулятора в гараже или дома, когда не нужно никуда спешить.
То есть, если запустить двигатель нужно срочно, зарядное устройство ничем не поможет, но когда речь идет о регулярной подзарядке аккумулятора и сохранения его эксплуатационных свойств, это идеальный вариант.

Зарядные устройства могут настраиваться на разные типы аккумуляторов, а также снабжаться такими функциями, как десульфатация, восстановление после глубокого разряда, защита от перезаряда и ошибок при подключении аккумулятора.

Пуско-зарядное устройство совмещает функции двух предыдущих: может как зарядить аккумулятор, так и просто запустить двигатель. Производители предлагают ПЗУ со встроенным аккумулятором для старта двигателя или сетевое. Сетевые устройства дешевле и подходят для тех, кто живет в загородном доме или ставит машину в гараже.

Разница между пусковым и пуско-зарядным устройством:
во втором случае есть выбор функции “пуск двигателя”

Трансформаторные и импульсные

Следующее, в чём нужно разобраться, это классификация ПЗУ по типу работы. Они делятся на трансформаторные и импульсные (инверторные).

Трансформаторные представляют собой устройство с трансформатором-выпрямителем, преобразующим переменный ток от сети в постоянный. Аккумулятор заряжается постоянным током заданных параметров, после чего устройство отключается само или его нужно отключить вручную. Трансформаторные зарядки обычно очень простые, понятные даже новичку и практически неубиваемые. Хорошая зарядка переживёт не только несколько аккумуляторов, но и пару автомобилей. Большинство автолюбителей выбирают именно трансформаторные ПЗУ и пользуются ими долгие годы.

Импульсные устройства работают по принципу подачи малых импульсов высокочастотного тока. Это современные устройства, имеющие удобные функции полной автоматизации процесса зарядки, десульфатации и восстановления батареи после глубокого разряда, всевозможные защитные опции. Традиционной трансформаторной катушки внутри нет, так что размер импульсного ПЗУ обычно компактный, а вот цена очень даже немаленькая.

Трансформаторное и инверторное зарядные устройства Сила

Недостатки трансформаторных зарядных устройств связаны в основном с ограниченным функционалом. То есть, аккумулятор они заряжают без проблем, но процесс требует наблюдения и регулировки. Зато ремонт в случае поломки будет доступным, да и ломаются они редко.

Импульсные ПЗУ автономные удобные в работе, зато их ремонт в случае поломки будет стоить почти столько же, сколько покупка нового устройства. А поскольку электронной «начинки» внутри предостаточно, ломаться там есть чему даже при обычном скачке напряжения.

Для какого аккумулятора подходит ПЗУ

Сегодня на рынке представлены три типа автомобильных аккумуляторов: обычные кислотные, гелевые (GEL) и AGM, которые отличаются физическим состоянием электролита. В обычных кислотных залит жидкий электролит, и хоть такие аккумуляторы уже не нужно обслуживать и доливать воду, в них не так много изменилось за последние десятилетия.

Гелевые и AGM аккумуляторы – это новая технология заполнения электролитом. В AGM раствором кислоты пропитаны сепараторы из стекловолокна, разделяющие электроды, а в гелевых вместо стекловолокна используются микропористые материалы или силикагель. Независимо от состава сепараторов, такие аккумуляторы очень живучие, лучше переносят глубокий разряд, дольше служат и медленней теряют свои свойства. Если их еще и правильно и вовремя заряжать, можно не долго не беспокоиться о замене.

Однако не все аккумуляторы можно заряжать одинаково: для кислотных подходят традиционные трансформаторные и новые импульсные зарядные устройства. А вот для гелевых и AGM батарей нужны только зарядки с определенным набором автоматических функций. Тут обычное трансформаторное устройство использовать нельзя: неправильный режим работы приведет к перезаряду, вздутию и покупке нового аккумулятора.

Производители зарядных устройств указывают, для каких аккумуляторов оно подходит. Причем зарядки, подходящие для AGM и гелевых батарей, подходят и для кислотных, но далеко не все устройства для кислотных батарей подходят для новейших гелевых и AGM. Будьте внимательны при выборе!

Как указывают применимость зарядного устройства

Рабочее напряжение

Напряжение на выходе зарядного устройства должно соответствовать номинальному напряжению аккумулятора. В легковых автомобилях используются АКБ с напряжением 12 вольт, в грузовиках и крупной технике – 24 В, в скутерах, мопедах, газонокосилках и т.д. – 6 В. Можно выбирать ПЗУ с одним или двумя смежным показателями рабочего напряжения (24/12 В или 12/6 В).

Превышать при зарядке номинальное напряжение аккумулятора нельзя, так что если в хозяйстве есть какая-либо садовая техника, лучше взять зарядное устройство с возможностью переключения. Про запас, так сказать.

Ёмкость АКБ и максимальный ток зарядки

Чем выше ёмкость аккумулятора, тем больший требуется ток для его качественной зарядки. Есть и обратная зависимость: чем выше ток, тем быстрее заряжается батарея. Медленная зарядка батареи подходит, когда можно подключить ее на ночь и никуда не спешить. Чем медленней заряжается аккумулятор, тем дольше он сохраняет свою емкость (процесс восстановления активного слоя на электродах идем более качественно). Быстрая зарядка будет удобней тем, кого проблема с аккумулятором застала внезапно, и нужно скорее его привести в рабочее состояние. Однако слишком большая сила тока приведет к потерям емкости, а в особо неприятных случаях – к перезаряду и вздутию аккумулятора. Поэтому выбирать зарядное устройство нужно в зависимости от номинальной ёмкости батареи.

Оптимальный показатель силы тока считается как 10% от ёмкости аккумулятора. То есть, если вы ставите на свой автомобиль батарею 80 А·ч, то зарядное устройство должно выдавать ток 8 А. Причем желательно, чтобы это был не максимальный показатель и сила тока могла регулироваться. Иначе зарядное устройство будет постоянно работать на пределе мощности, что не очень хорошо сказывается на сроке его жизни.

Маркировка зарядного устройства: максимальный ток 8 А,
на быстрой зарядке 5,6 А, на медленной – 3,5 А

Многие производители указывают, для аккумуляторов какой ёмкости подходит зарядное устройство. Но это будет МАКСИМАЛЬНЫЙ показатель возможной ёмкости, а ток зарядки немного ниже, чем 10% от него.

Показатель пускового тока

Это ток, который пусковое или пуско-зарядное устройство способно кратковременно выдать для старта двигателя. Выбор этого показателя зависит от конфигурации автомобиля: чем мощнее двигатель, тем большей ёмкости и более мощным будет аккумулятор, тем большим должен быть пусковой ток от ПЗУ. Понять, какой пусковой ток понадобится, можно ориентируясь на ёмкость аккумулятора: показатель тока должен быть в 10 раз больше. То есть, если ваш аккумулятор 80 А·ч, то пусковой ток должен быть не больше 800 А. Однако такая мощность не всегда нужна: для дизельного двигателя достаточно будет 300 А, чтобы завестись. Так что меньше – можно, а вот больше – нет.

На что влияет номинальная мощность ПЗУ

Показатель мощности пуско-зарядного устройства говорит о том, какую силу тока оно может выдавать на максимуме. Для обычных зарядных устройств любительского (бытового) уровня нормальным показателем будет мощность до 1 кВт, которой более чем хватит для зарядки аккумулятора или запуска двигателя на любом автомобиле. Более мощные – это уже профессиональные устройства, способные заряжать несколько аккумуляторов сразу или запускать мощную технику.

Все ПЗУ с мощностью 5 кВт и выше нельзя включать в обычную бытовую розетку – слишком большая нагрузка на сеть.

Процесс зарядки

Есть три способа зарядки аккумуляторов, которые могут использоваться в ПЗУ: зарядка постоянным током, зарядка постоянным напряжением и комбинированная.

Зарядка постоянным током – самый быстрый способ. На устройстве настраиваются параметры тока (10% от ёмкости батареи), затем оно подключается к аккумулятору и на этом показателе тока работает до полной зарядки. При этом напряжение будет постепенно расти по мере зарядки АКБ. Вспоминаем закон Ома:

I = U / R,
где I – ток (А), U – напряжение (В), R – сопротивление (Ом).

При повышении внутреннего сопротивления аккумулятора (а оно растёт по мере зарядки), при подаче стабильного тока растёт и напряжение, достигая максимального показателя 16 В. Для аккумулятора это не лучший способ: слишком быстро идет процесс, электролит перегревается, что в итоге понижает номинальную емкость батареи.

Второй вариант – зарядка постоянным напряжением. Как правило, на ПЗУ выставляют напряжение около 14 В, и оно не меняется до завершения процесса. По тому же закону Ома

U = I · R,

получается, что при возрастании внутреннего сопротивления аккумулятора будет падать зарядный ток и к концу процесса он будет крайне низким. При этом аккумулятор быстро заряжается вначале (внутреннее сопротивление разряженной батареи низкое, ток высокий) и может недозарядиться в конце.

Современные зарядные устройства используют метод комбинированной зарядки: сначала процесс идёт на постоянном токе, затем переключается на постоянное напряжение. Так удается поддерживать оптимальный режим в течение всего времени зарядки. Управлять процессом можно вручную или же устройство делает это автоматически. «Автоматы» пользуются самым большим спросом у автовладельцев, поскольку не требуют каких-либо специальных знаний и навыков. За ними даже не нужно следить: устройство само регулирует параметры и отключает подачу тока при полном заряде батареи. А вот ручная регулировка больше подходит для профессиональных устройств, которые используются для различных задач.

Зарядные устройства с ручной и автоматической
регулировкой силы тока

Дополнительные функции ПЗУ

Помимо выдачи тока определенных параметров, современные пуско-зарядные устройства имеют множество дополнительных функций, облегчающих жизнь пользователю. Из них важнейшими являются всевозможные защитные функции:

Защита от короткого замыкания на клеммах – отключает подачу тока при замыкании плюса и минуса на зарядном устройстве до того, как оно подключено к аккумулятору. «Крокодилы» могут случайно соприкоснуться, и без такой защиты зарядное устройство выйдет из строя.
Защита от несоблюдения полярности – отличная идея для невнимательных пользователей. Аккумулятор не выйдет из строя, если при подключении ПЗУ перепутать «плюс» и «минус».
Защита от перезаряда аккумулятора – для тех, кто не хочет следить за процессом, но хочет иметь не убитую батарею. Зарядное устройство отключится само по достижении 100% показателя заряда.
Защита от перегрева – отключит прибор, если его температура достигла критического значения. Приборы, которые сильно греются при работе, имеют отверстия в корпусе для вентиляции.
Защита от перегрузки – отключит устройство, если показатель зарядного тока выше, чем его потенциал.

Следующие функции делают использование ПЗУ более удобным:

Режим непрерывной зарядки – «умный» режим, который будет поддерживать батарею, долго простаивающую без дела. Чтобы избежать саморазряда и потери ёмкости, её можно подключить к зарядке на «непрерывном режиме», и устройство будет непрерывно подавать очень малый ток, который не перезарядит батарею, а поддержит ее в рабочем состоянии.

Все указанные выше функции могут присутствовать и на трансформаторных, и на импульсных зарядных устройствах. Дальше указаны функции, которые есть только на импульсных ЗУ, оснащённых интеллектуальной системой управления:

Тестирование батареи – режим оценки состояния аккумулятора для выбора оптимального режима его зарядки. Иногда батарея разряжена так, что для ее восстановления нужен особый режим.
Режим бережной зарядки – применяется для глубоко ~~несчастных~~ разряженных аккумуляторов, которые уже нельзя зарядить обычным способом. В этом случае идет зарядка короткими импульсами, которые постепенно возвращают аккумулятор к жизни.
Режим десульфатации – восстановление аккумуляторов, которые давно в эксплуатации. Этот режим может использоваться и как регулярная профилактика батареи для продления срока ее работы. При включении этого режима зарядное устройство проводит диагностику батареи на предмет сульфатирования пластин, а затем включает специальный режим в общий цикл зарядки.
Буферный режим – поддержание заряда батареи в течение долгого времени. Это «продвинутый» вариант режима непрерывной зарядки, но отличие в том, что ток не подаётся постоянно. Зарядное устройство оценивает уровень заряда аккумулятора и включается только в том случае, если этот уровень снижается. Идеальный вариант для длительного хранения батареи!
Память – возможность внести в память зарядного устройства параметры своего аккумулятора и не настраивать их каждый раз заново.
Зарядка гаджетов – это дополнительная опция для ПЗУ со встроенным аккумулятором: они настолько компактные, что могут использоваться в качестве павербанка. Как правило, на них есть USB-разъёмы для подключения зарядных кабелей.

Тип клемм

Клеммы зарядного устройства должны надёжно соединяться клеммами аккумулятора. Универсальный вариант – медные «крокодилы», желательно достаточной толщины для передачи тока и достаточно цепкие для фиксации на любом аккумуляторе.

Дополнительно в комплекте ЗУ могут быть кольцевые клеммы под болт М8, которые применяются на некоторых аккумуляторах американского формата, а также на аккумуляторах для садовой техники.

Зарядное устройство Osram
с двумя комплектами клемм

Ёмкость встроенного аккумулятора

При покупке пусковых и пуско-зарядных устройств автономного типа важно обращать внимание на ёмкость встроенного аккумулятора. Чем она больше, тем больше вероятность запустить двигатель на морозе, когда нужно чуть больше времени на старт и чуть больше тока. В устройствах потребительского уровня ёмкость аккумулятора составляет от 6000 до 20000 мА·ч (иногда указывают в А·ч).

Современные аккумуляторные пусковые устройства используются не столько для запуска двигателя (хотя, конечно, сделают это, если понадобится), сколько для подзарядки электроники: телефонов, ноутбуков, фонариков и прочей мелочи. Некоторые имеют в комплекте переходники с коннекторами различных типов, так что становятся по-настоящему универсальным устройством на все случаи жизни.

Итоги подведем

Поддержание автомобильного (да и любого другого) аккумулятора в заряженном состоянии значительно продлевает срок его эксплуатации. На фоне стоимости новой АКБ цена даже самого «продвинутого» зарядного устройства выглядит вполне оправданной и даже умеренной. Поэтому сегодня всё больше автовладельцев пользуются ЗУ современного типа, с богатым функционалом и широкими возможностями.

Выбор такого устройства должен начинаться с оценки технических характеристик самого аккумулятора и подбора соответствующих параметров ПЗУ, и только затем – по предложенным дополнительным функциям. Тогда выбранное устройство будет действительно полезным и функциональным.

Цепь защиты литий-ионного аккумулятора 4,5 мкА

к Альберт Ли

На рис. 1 показана сверхмаломощная прецизионная схема блокировки при пониженном напряжении. Схема контролирует напряжение литий-ионной батареи и отключает нагрузку для защиты батареи от глубокого разряда, когда напряжение батареи падает ниже порога блокировки. Хранение изделия с батарейным питанием в разряженном состоянии может привести к полной разрядке батареи. В разряженном состоянии ток, подаваемый на схему защиты, постоянно разряжает батарею. Если батарея разряжается ниже рекомендуемого конечного напряжения разрядки, общая производительность батареи ухудшается, срок службы сокращается, и батарея может преждевременно выйти из строя. Напротив, если напряжение блокировки установлено слишком высоким, максимальная емкость батареи не реализуется.

Режим работы с низким зарядом батареи указывается, когда, например, сотовый телефон автоматически выключается после того, как индикатор низкого заряда батареи мигает в течение некоторого времени. Если телефон в таком состоянии утерян и найден спустя несколько месяцев, схема защиты, показанная на рис. 1, не приведет к перегрузке и повреждению аккумулятора, поскольку схема защиты потребляет ток менее 4,5 мкА. При таком низком токе время, необходимое литий-ионному аккумулятору для достижения конечного напряжения разряда, значительно увеличивается. Для других схем защиты, которые обычно требуют более высокого тока, скорость разряда выше, что позволяет напряжению батареи упасть ниже безопасного предела за более короткое время. Обратите внимание, что если батарея разряжается ниже безопасного предела, происходит необратимая потеря емкости.

LT1389 — это не просто еще одно опорное напряжение. Его очень низкое потребление тока делает его идеальным выбором для приложений, требующих максимального срока службы батареи и превосходной точности. Он потребляет всего 800 нА и обеспечивает погрешность начального напряжения 0,05 % и максимальный температурный дрейф 20 ppm/°C, что соответствует абсолютной точности 0,19 % в коммерческом диапазоне температур и 0,3 % в промышленном диапазоне температур. Работая с током, составляющим одну пятнадцатую от тока, необходимого для типичных эталонов, с сопоставимой точностью, LT1389является самым низким опорным напряжением, доступным на сегодняшний день. Прецизионный источник опорного напряжения шунта LT1389 доступен в четырех версиях с фиксированным напряжением: 1,25 В, 2,5 В, 4,096 В и 5,0 В. Он доступен в 8-выводном корпусе SO, в коммерческом и промышленном температурном классе.

Низкое энергопотребление (I _S < 1,5 мкА) и прецизионные характеристики делают операционный усилитель ввода-вывода LT1495 с шиной ввода-вывода идеальным дополнением к LT1389. Чрезвычайно низкий ток питания сочетается с превосходными характеристиками усилителя: максимальное входное напряжение смещения составляет 375 мкВ с типичным дрейфом всего 0,4 мкВ/°C, входной ток смещения составляет максимум 100 пА, а входной ток смещения составляет максимум 1 нА. Характеристики устройства мало изменяются в диапазоне напряжения питания от 2,2 В до ±15 В. Низкие токи смещения и тока смещения усилителя позволяют использовать истоковые резисторы мОм без внесения существенных погрешностей. LT1495 доступен в пластиковых 8-контактных корпусах PDIP и SO-8 со стандартной распиновкой двойного операционного усилителя.

Схема настроена для одноэлементной литий-ионной батареи, где напряжение блокировки — напряжение, при котором схема защиты отключает нагрузку от батареи — составляет 3,0 В. Это напряжение, заданное отношением R1 и R2, определяется в узле A. Когда напряжение батареи падает ниже 3,0 В, узел A падает ниже порогового значения в узле B, которое определяется как:

Затем на выходе U1 будет высокий уровень, выключая SW1 и отключая нагрузку от батареи. Однако, как только нагрузка снимается, напряжение батареи восстанавливается, что приводит к тому, что узел А поднимается выше опорного напряжения. Затем выход U1 переключается на низкий уровень, повторно подключая нагрузку к батарее и вызывая падение напряжения батареи ниже 3,0 В. Цикл повторяется, и возникают колебания.

Чтобы избежать этого состояния, добавляется R5, чтобы обеспечить некоторый гистерезис вокруг точки срабатывания. Когда на выходе U1 устанавливается высокий уровень, чтобы отключить SW1, узел B поднимается на 42 мВ выше узла A, предотвращая колебания вокруг точки срабатывания. Используя приведенную ниже формулу, величина гистерезиса для цепи рассчитывается как 92 мВ. Следовательно, V _BATT должно снова подняться выше 3,092 В, прежде чем батарея будет подключена.

Точность монитора напряжения в наихудшем случае лучше 0,4%. Интересно, что срок службы и емкость аккумулятора напрямую связаны с глубиной разряда. За счет частичной, а не полной разрядки литий-ионного аккумулятора можно получить больше циклов, и, наоборот, за счет полной разрядки литий-ионного аккумулятора можно получить больше времени использования. Отключение нагрузки при идеальном напряжении в конце разряда в идеале привело бы к лучшему из обоих случаев. Для выполнения этой задачи требуется точная общая система. Например, если оптимальное напряжение блокировки должно быть установлено на уровне 3,1 В, система с общей точностью 5 % даст ±155 мВ, отсечка при 2,9 В.45В или 3,255В. При напряжении блокировки 3,255В максимальная мощность не достигается. Кроме того, уменьшается рабочий диапазон, при этом напряжение полностью заряженной батареи составляет 4,1 В. Для системы с общей точностью 0,4 % напряжение блокировки будет составлять 3,088 В или 3,112 В, что более чем в двенадцать раз повышает точность и оптимально обеспечивает наивысшую производительность. Кроме того, нагрузка остается отключенной при токе всего 4,5 мкА на схему защиты. Таким образом, схема защиты работает, предотвращая глубокую разрядку аккумулятора.

Нет необходимости искать компромисс между производительностью и потреблением тока. Прецизионный шунтирующий источник опорного напряжения LT1389 nanopower и прецизионный операционный усилитель с линейным входом/выходом LT1495 1,5 мкА обеспечивают высочайшую производительность при практически нулевом потреблении тока.

Здравствуйте. В этом видео мы рассмотрим основы безопасности литий-ионных аккумуляторов, уделив особое внимание схемам и методам прошивки, используемым для реализации защиты. Мы расскажем, почему это необходимо, перенапряжение, переразряд, перегрузка по току, перегрев и некоторые решения. Литий-ионные элементы гораздо более опасны, чем другие типы батарей. Это связано с использованием в них органического электролита, который может вступать в реакцию с активными материалами в условиях высокой температуры, выделяя еще больше тепла и переходя по спирали в тепловой поток, что может вызвать пожар, взрыв и вентиляцию. В своей книге «Управление питанием от аккумуляторов для портативных устройств» Drs. Барсуков и Цянь представили увлекательный анализ, показывающий, что типичный аккумулятор для ноутбука содержит больше энергии сгорания, чем ручная граната. К счастью, он высвобождает эту энергию немного медленнее, иначе видео с пылающими блокнотами, которые мы все видели, имели бы гораздо более смертельный исход. Таким образом, литий-ионная защита заслуживает очень серьезного внимания благодаря лучшей в своем классе обработке, схемам защиты и отраслевым стандартам. В то время как современные литий-ионные элементы содержат свои собственные механические защитные устройства, мы сосредоточились здесь на дополнительной электронной защите. Они могут прийти нам на помощь в случае перенапряжения, переразряда, перегрузки по току и перегрева. Здесь мы видим блок-схему типичного трехрядного аккумуляторного блока. Теперь, хотя используются и другие типологии, эта наиболее распространена. ИС датчика газа или уровня топлива представляет собой микроконтроллер сверхмалого энергопотребления с АЦП высокого разрешения для измерения напряжения, тока и температуры. Это сопутствующая аналоговая входная схема, которая часто представляет собой отдельный краситель в одном и том же корпусе ИС, обеспечивает мультиплексирование измерения напряжения от каждого блока ячеек, LDL, высокоскоростных компараторов с контролем тока, драйверов защитных полевых транзисторов и внутренней балансировки ячеек. полевые транзисторы. А в соответствии со стандартом IEEE 1625 появилась вторая полностью независимая микросхема защиты от перенапряжения. Перенапряжение, независимо от того, подается ли оно на блок от неисправного зарядного устройства или на один элемент из-за дисбаланса, является наиболее опасной ситуацией. Перенапряжение вызывает тепловой разгон и возможный пожар и/или взрыв. Путь сигнала для защиты от перенапряжения двойной. Во-первых, мы переходим непосредственно ко второму устройству защиты от перенапряжения, на выходе которого загорается химический предохранитель при сильном перенапряжении. Кроме того, через мультиплексор аналогового входного каскада и АЦП напряжения в указателе уровня топлива, где прошивка сравнивает измеренные ударные напряжения ячейки с различными запрограммированными пороговыми уровнями. В зависимости от серьезности прошивка имеет три возможных уровня управления выводом. Во-первых, он может выдать предупреждение хост-контроллеру через линии связи SMBus или I2C; во-вторых, он может открыть зарядный полевой транзистор; или три, зажечь химический фитиль. Теперь давайте переключим передачу и поговорим о чрезмерном разряде. Переразряд, также иногда называемый «пониженным напряжением», — это состояние, при котором напряжение элемента падает ниже минимального значения, указанного производителем. Важно различать кратковременные перепады напряжения, вызванные скачками тока, и непрерывные состояния низкого напряжения, вызванные переразрядом. Переразряд потенциально опасен, а падение напряжения на транце — нет. Причина в том, что переходные перепады до низкого напряжения просто представляют собой кратковременную неравновесность в электролите и не способны вызвать химическую реакцию. Фактический переразряд, который лучше всего определяется путем измерения уровня заряда, а не только напряжения, ухудшает качество элементов и может привести к небезопасным условиям. Почему? Что происходит, так это то, что медные токосъемники начинают растворяться при низком напряжении и, следовательно, могут быть переосаждены обратно в последующем цикле заряда. Но вместо аккуратного повторного отложения они имеют тенденцию к росту металлических волокон, называемых «дендритами», которые могут проколоть сепаратор, что приведет к микрокороткому замыканию. Микрокороткие замыкания могут просто увеличить скорость саморазряда или, в худшем случае, привести к неприятному тепловому разгону. Таким образом, сигнальный путь для обнаружения чрезмерного разряда часто представляет собой сложный алгоритм: измерение напряжения, тока и температуры и их обработка в состояние заряда, которое падает ниже нормального уровня 0%. Но простое долгосрочное обнаружение пониженного напряжения также можно использовать в менее сложных системах измерения батарей. Перегрузка по току, величина которой сильно зависит от типа элемента, вызовет перегрев батареи. Перегрев может привести к сокращению срока службы в лучшем случае или термическому разгону в худшем случае. Допустимые пределы перегрузки по току зависят как от времени, так и от величины тока. Таким образом, сложная защита от перегрузки по току будет использовать несколько программируемых автоматических выключателей для отключения выхода через разрядную арматуру или даже для воспламенения химического предохранителя. Вот типичная схема защиты. Здесь мы имеем время по оси x и ток разряда по оси y. Здесь мы видим пять комбинаций времени и перегрузки по току, которые приводят к неисправности. Например, здесь, слева, мы видим большой ток в течение очень короткого периода в микросекундах. Это обрабатывается не прошивкой, а аппаратными компараторами и таймерами в AFE, что приводит к сигналу на открытие разрядного полевого транзистора. На другом конце справа мы видим гораздо меньший ток, давно определяемый прошивкой в ИС датчика уровня топлива. Эта неисправность также генерирует сигнал на открытие разрядного полевого транзистора. Оба вышеупомянутых могут быть автоматически восстановлены, если неисправность устранена. Интересно, что в этом центральном красном состоянии оно считается настолько опасным, что мы определяем его как постоянную неисправность. Загорается химический предохранитель, и блок постоянно отключается. Перегрузка по току при заряде из-за неисправного зарядного устройства также может вызвать перегрев и дополнительный набор проблем из-за отложений лития на поверхности анода. Порошок лития и дендриты, образующиеся при этом, чрезвычайно активны и способны вызывать высокотемпературные реакции до тысяч градусов. Затем, конечно, мы видим тепловой разгон, приводящий к пожару или взрыву. Сложная система управления батареями будет ограничивать зарядный ток и напряжение как при низких, так и при высоких температурах в соответствии с рекомендациями JEITA. Путь сигнала для перегрузки по току лежит от чувствительного резистора до аппаратных и встроенных схем защиты. Обратите внимание, что датчик температуры обычно изотермический с ячейками, и может быть несколько термисторов для определения самой горячей области. Итак, как мы видели, перегрев часто связан с зарядкой, но является независимой функцией безопасности. Некоторые аккумуляторные блоки включают в себя отдельный термистор, соединения которого выведены на разъем блока, который может считываться непосредственно хостом. TI предлагает широкий спектр защитных устройств для обеспечения безопасности литий-ионных элементов. Таким образом, литий-ионные элементы следует уважать за то, что они являются мощными источниками энергии, и их безопасность никогда не должна подвергаться риску.