Схема импульсной зарядки автомобильного аккумулятора: Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Содержание

Схема простого зарядного устройства для АКБ

Привет всем, я за свою практику делал множество схем зарядных устройств для самых разных аккумуляторов, но в последнее время заметил, что несмотря на огромную базу схем в интернете, люди хотят видеть простую схему зарядного устройства для

автомобильных аккумуляторов из очень доступных компонентов, поэтому я решил воплотить эту идею в жизнь.

Схема простого зарядного устройства для АКБ

Эта схема была снята из радиожурнала, которая стала очень популярной в последнее время, по сути это тиристорный регулятор напряжения, многие наверное будут осуждать мое решение об использовании именно этой схемы, ведь она не имеет узла контроля тока, защиты и многих других плюшек, которыми снабжены современные зарядные устройства.

Схема простого зарядного устройства

Вы конечно правы, но именно эта схема была повторена радиолюбителями, в том числе и мною множество раз и зарекомендовала себя с лучшей стороны.

Итак, о схеме; она отличается от обычных линейных схем, обратите внимание на транзисторы Q1 и Q2, на их базе собран генератор импульсов, то есть аккумулятор по сути заряжается импульсами тока, в этом можно убедиться подключив осциллограф, такой режим работы имеет множество плюсов.

Первый из них заключается в том, что силовой элемент схемы работает не в линейном, а в ключевом режиме, следовательно, нагреваться будет меньше, и ещё импульсная зарядка может быть полезной для десульфатации аккумулятора, а значит такая зарядка в теории может восстанавливать АКБ.

для консульфатации аккумулятора

Генератор импульсов собран на маломощной комплементарной паре, можно использовать буквально любые маломощные транзисторы, например наши КТ 361 и КТ 315. Выходной ток может доходить до 10 ампер, следовательно с ее помощью можно эффективно заряжать аккумуляторы с ёмкостью до 100 ампер\часов.

Диодный мост

Диодный мост нужен с запасом, советую использовать диоды ампер на 15-20, я ставил готовую сборку на 30 ампер. Сетевой понижающий трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение не менее 15 или 16 вольт и соответствующий ток.

Тут важно запомнить — эффективный ток заряда для автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов составляет десятую часть от ёмкости аккумулятора,  например аккумулятор на 60 ампер\часов эффективный ток заряда должен быть в районе 6 ампер и т.д.

 эффективный ток заряда

В моем варианте был использован готовый трансформатор от источника бесперебойного питания, по мне это хороший вариант. Мне повезло и обмотки трансформатора оказались медными, а не алюминиевыми как это бывает с бюджетными бесперебойниками.

Порывшись в старом хламе мне удалось найти только один тиристор, но к сожалению и тот оказался нерабочим, по идее можно собрать аналог тиристора, но я решил использовать обычный транзистор типа империи MJE13009 и всё прекрасно заработало.

переделал на транзистор

Печатная плата получилась довольно компактной, кстати исходный файл платы доступен для скачивания в конце статьи. Транзисторы и диодный мост устанавливают на радиатор, конструкцию также желательно дополнить кулером.  Индикаторы поставил стрелочные, амперметр на 1 ампер, но после замены шунта он стал отображать ток до 10 ампер, вольтметр на 15 вольт.

Хотел всё это дело собрать в корпусе от блока питания компьютера но на данный момент работаю над несколькими проектами и времени попросту нет, но в дальнейшем обязательно займусь изготовлением корпуса.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Выходное напряжение регулируется от чистого ноля. Процесс зарядки автомобильных аккумуляторов происходит следующим образом, включаем зарядное устройство в сеть и вращением переменного резистора добиваемся на выходе 14 и 14.4 вольт выходного напряжения.

Это напряжение полностью заряженного автомобильного аккумулятора, дальше подключаем зарядку к аккумулятору не забывая соблюдать полярность, то есть плюс к плюсу, а минус к минусу.

По мере заряда аккумуляторной батареи ток будет снижаться и в конце процесса значение будет близким к нулю, этим заряд можно считать завершенным.

Плохо то, что схема лишена защиты от коротких замыканий, может спасти только предохранитель, также отсутствует функция защиты от переполюсовки питания, но все это можно дополнить и позже, было бы желание))).

Плата в формате .lay; скачать…

Автор; АКА КАСЬЯН

АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОЕ

Хорошие цифровые зарядные для автомобильных аккумуляторов стандартного напряжения 12 вольт имеют немалую стоимость, хотя вопрос даже не в деньгах — просто найти действительно стОящую модель не легко. Чтоб и ток обеспечивало высокий, так сказать «на все случаи жизни», и управление позволяло гибко настроить необходимые режимы заряда, и удобный ЖК дисплей имелся — а не пару светодиодных циферок на амперы. А главное, нужна надёжность работы, с хорошим запасом по мощности. Чтоб объёдинить все вышеуказанные требования в одном ЗУ и пришлось разработать и внедрить в железе данную схему, способную заряжать аккумуляторы до 90 А/ч.

Схема импульсного зарядного

Теперь о сборке. Мощные резисторы такие использовал.

Мощные резисторы на плате

Схема импульсного зарядного для автоаккумулятора

Модуль управления в SMD исполнении. 

Модуль управления с ЖК дисплеем ЗУ

Здесь используется БП от компьютера с минимальной переделкой. Но я полностью импульсный блок питания собирал на своей плате. Брал с ИБП донора. Только дежурку другую собрал, на основе TYN26.

дежурное питание ТНИ

АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОЕ - генератор

Модуль управления ИБП

Полностью собрал зарядное устройство. Загнал в корпус — все работает.

Полностью собрал зарядное устройство своими руками 12в

Конечно блок питания весь собирать нет смысла, просто возьмите готовый ИБП от компьютера и переделайте на более повышенное напряжение, как это неоднократно описывалось на сайте.

АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОЕ 12В

АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОЕ

АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОЕ самодельное

При работе на LCD индикаторе показываются одновременно и текущий ток, и напряжение батареи. Сзади установлены 2 кулера от компьютера, для охлаждения всех элементов ИБП. Там же и кнопка сети 220 В. Зарядное работает успешно уже долгое время, в том числе и на холоде, правда в сильные морозы не пробовал. Архив с файлами скачайте тут. Автор проекта

sterc.

   Форум

   Обсудить статью АВТОМОБИЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОЕ


Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов

Трансформаторные ЗУ для автомобильных аккумуляторов с высоким КПД: простейшие на гасящих конденсаторах, а также импульсные на тиристорах, симисторах и мощных полевых транзисторах.

Для начала давайте разомнёмся и забудем про такой параметр, как КПД. Предположим, что есть острое желание зарядить автомобильный АКБ, но нет возможности ввиду полного отсутствия зарядки. Также сделаем предположение, что в хозяйстве затерялись: лампа накаливания на 220 вольт, диодный мост с допустимым током, превышающим ток, при котором мы будем заряжать аккумулятор, либо, на худой конец, просто силовой (выпрямительный) диод с таким же допустимым током и максимальным обратным напряжением — не менее 300В.
Зарядное устройство на лампе накаливания
Рис.1

Спаяв схему, приведённую на Рис.1 слева, и озадачившись соблюдением техники безопасности, а также полярности подключения ЗУ к АКБ, получаем вполне себе работоспособное устройство, обеспечивающее нормированный и постоянный ток заряда подопечного аккумулятора.
Поскольку 220 вольт — это действующее значение переменного напряжения сети, то силу тока, протекающую через АКБ можно рассчитать по простой формуле:
Iзар(А) = Pламп(Вт) / (220 — Uакб)(В) ≈ Pламп(Вт) / 220(В).
Параллельное соединение двух ламп — удваивает зарядный ток, трёх — утраивает и т. д. до разумной бесконечности.

Схема, изображённая на Рис.1 справа, выдаёт ток, вдвое меньший по сравнению с предыдущей.
Большим преимуществом приведённых схем является возможность зарядки любых аккумуляторов, независимо от собственных значений их напряжений.

Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.

Зарядное устройство на гасящих конденсаторах
Рис.2

Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4.
Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.

В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 кв. см.

Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.

В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.

Одними из первых импульсных ЗУ, появившихся на рынке, были тиристорные устройства.
Вообще, тиристор — это прибор достаточно капризный и требующий для надёжной работы соблюдения определённого набора условий. Именно поэтому — большинство простейших схем, приведённых в различных источниках, грешат не очень стабильной работой и необходимостью подбора элементов.

Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской братвой и изображённую на Рис.3.

Зарядное устройство на тиристоре
Рис.3

Вот что пишет автор:

Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI…VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1… VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24… 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.

Несколько лучше и надёжнее работают импульсные зарядные устройства, в которых коммутирующий элемент выполнен на симметричном (двухполярном) аналоге тиристора — симисторе.
На Рис.4 приведена схема подобного устройства из вышеупомянутой книги Т. Ходасевича.

Зарядное устройство на симисторе
Рис.4

Описываемое ниже простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.
Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт.
При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А.


Несколько упростить описанное выше устройство можно применив в его высоковольтной части динистор (Рис.5).
Симистор
Рис.5

Данную схему с диаграммами мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Поэтому повторяться не буду, скажу лишь, что наличие снабберной цепи, показанной на схеме синим цветом — обязательно. В качестве нагрузки выступает первичная обмотка сетевого трансформатора.

В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5 2011г на странице 44.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Рис.6

Блок управления зарядным устройством представляет собой импульсный генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 (см. схему на рис. 6) и позволяющий регулировать скважность импульсов, буферный усилитель — инвертор на элементах DD1.3 и DD1.4 и переключающий регулирующий элемент — полевой транзистор VT1.
При указанных на схеме номиналах элементов частота генератора — около 13 кГц. Так как сопротивление открытого канала транзистора VT1 очень мало (0,017 0м) и работает он в переключательном режиме, при токе зарядки до 5 А транзистор практически не нагревается — рассеиваемая тепловая мощность не превышает 0,55 Вт.
В качестве понижающего использован сетевой трансформатор габаритной мощностью 150 Вт с вторичной обмоткой, обеспечивающей постоянное напряжение 16… 17 В на конденсаторе С1 и зарядный ток до 6 А.
Выпрямительный мост собран на диодах Шоттки, VD1 — сдвоенный SBL4045PT, a VD2 и VD3 — одиночные 10TQ045.
Если вторичную обмотку сетевого трансформатора намотать с отводом от середины, число диодов в выпрямителе и тепловыделение от них можно уменьшить вдвое.
Чертёж платы представлен на Рис.7.

Зарядное устройство на полевом транзисторе

Рис.7

Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А.

 

азбука импульсного заряда / Хабр

Тема импульсного заряда свинцовых аккумуляторов (СА) и состоящих из них кислотных батарей (АКБ) в последние годы набирает актуальность. В продаже появляются инновационные зарядные устройства, публикуются статьи, на специализированных форумах идёт активная исследовательская работа с жаркими спорами на сотни страниц.

О чём спорим?


Важнейшими эксплуатационными характеристиками АКБ являются ёмкость, токоотдача, срок службы, надёжность. Новые методы заряда и реализующие их устройства призваны служить цели повышения этих характеристик. В чём суть таких методов, и почему они актуализируются именно сейчас, мы и рассмотрим.

В чём сложность?


СА — сложная физико-химическая система, в которой происходят, как минимум, десятки известных процессов, испытывающих взаимовлияние и влияние внешних факторов, прежде всего, электрического воздействия и температуры. Особую сложность добавляет то, что кинетика, то есть динамика скорости развития и распространения, у процессов разная.

На протяжении десятилетий исследователи изучали эти процессы и вырабатывали способы взаимодействия с ними, при помощи имевшегося в их распоряжении оборудования. Фиксировались осциллограммы, графики самописцев, таблицы результатов измерений, разрабатывались и испытывались экспериментальные установки, и вывод чаще всего был один: СА — предмет сложный для понимания и эксплуатации, многие теоретические и практические вопросы остаются открытыми.

Почему этого не придумали раньше?


Но техника и техническая культура не стоят на месте. Появились и стали доступными электронные вычислительные машины (ЭВМ), причём в виде не только персональных компьютеров, но и компактных, недорогих, экономичных микроконтроллеров (МК), представляющих собой микроЭВМ с развитой периферией, выполненную на одном кристалле кремния размером меньше тетрадной клетки, и при этом способную выполнять миллионы операций в секунду. Аналоговая микроэлектроника также не отставала в развитии, предоставив всем желающим компоненты с невиданными ранее характеристиками точности, стабильности, диапазона применений.

Итак, сегодня самое время вернуться к старому доброму изобретению Гастона Планте, вот уже много десятилетий несущему верную службу во множестве отраслей бытовой и профессиональной жизни, — свинцовому аккумулятору, — на предмет поиска более адекватных методов его эксплуатации с их реализацией на современной элементной базе.

Теория двойной сульфатации


Аккумулятор, он же вторичный химический источник тока (ХИТ), осуществляет накопление электрической энергии путём обратимого преобразования химического состава электродов (пластин), для дальнейшего полезного использования. В наипростейшем грубом приближении, называемом теорией двойной сульфатации, процессы заряда и разряда СА могут быть выражены следующей формулой.

PbO2 + Pb + 2H2SO4 = PbSO4 + PbSO4 + H2O

Реакция разряда происходит слева направо, заряда — справа налево. Активная масса (АМ) заряженной плюсовой (положительной) пластины, — ПАМ, — образована оксидом свинца, минусовой (отрицательной), — ОАМ, — губчатым свинцом. Как видим, и ПАМ, и ОАМ при разряде преобразуются в сульфат свинца, при образовании которого расходуется серная кислота и образуется вода.

Концентрация серной кислоты, а соответственно, плотность электролита, снижается при разряде и повышается при заряде. Это азбука свинцовых аккумуляторов. Но далее мы увидим, что одних букв азбуки недостаточно, их ещё надо связать в слова, предложения и текст, годный в качестве руководства к действию.

Упрощённые химические формулы носят статистический характер и не учитывают множества последовательных и параллельных переходных процессов, а также модификаций участвующих в них веществ, потому должны рассматриваться лишь как вводные данные, и ни в коем случае не как исчерпывающие и закрывающие вопрос ответы.

Структуры и функции


В отличие от школьного экзамена и конкурса эрудитов, на практике необходимы действующие и доступные к повторению способы (функции) и структуры (устройства) для их реализации. Это означает необходимость определиться, (и корректировать по ходу развития темы), с приоритетами: что, в данном приложении, мы учитываем прежде всего, а чем, опять же в данном приложении, можно пренебречь. Иначе получится презентация либо энциклопедия, но никак не прикладная, реализующая функцию структура. Презентации и энциклопедии тоже нужны, но это структуры для других функций.

Эта страшная сульфатация


Из рассмотрения самой упрощённой, азбучной формулы, мы уже видим, что сульфатация, да ещё и двойная, — отнюдь не побочный эффект, а самая основа процесса разряда СА, будь то саморазряд или полезный разряд, ради которого АКБ и строится. Каким образом сульфатация становится патологической и губит аккумулятор, и как этого избежать, наш текущий вопрос.

Поляризующее воздействие и зарядный ток


Сульфат свинца — труднорастворимый диэлектрик. Для его растворения, точнее, преобразования в активную массу пластин, необходимо приложить поляризующее воздействие, то есть разность потенциалов, она же электрическое напряжение, а также затратить электрический заряд для его усвоения в химической форме, т.е. пропустить зарядный ток в течение какого-то времени. Таким образом, электрическая энергия будет запасена в химической форме, и совершится заряд СА.

Упрощённо, напряжение (вольты), помноженное на ток (амперы), даёт мощность (вольт*амперы, ватты), ток на время — заряд (кулоны или ампер*часы, по 3600 кулон каждый), мощность на время или заряд на напряжение — энергию (джоули или ватт*часы, также равные 3.6 килоджоуля, т.к. в часе 60 минут по 60 секунд).

Что такое зарядное устройство


Поляризующее воздействие и зарядный ток образуют зарядное воздействие на АКБ, функция которого осуществляется структурой, называемой зарядным устройством (ЗУ), или встраиваемым контроллером заряда, или эксплуатационным контроллером (драйвером).
Казалось бы, чего проще: приложить напряжение и создать ток. Такое любой источник питания может. Но мы воздействуем на СА — сложную структуру, и для поддержания её полезных функций должны взаимодействовать адекватно, с обратной связью. Иначе воздействие будет разрушать структуру, а её функции деградировать, и это будет нехорошо.

Проводимость-Структура-Прочность


Ёмкость, токоотдача, срок службы, надёжность, с которых мы начинали нашу беседу, являются функциями АКБ. Выполнять функции призвана структура. Для токотдачи нужны высокая проводимость активной массы и токоведущих частей конструкции, причём эта проводимость должна быть сбалансирована для равномерного распределения токов и мощностей, а также контакт АМ с электролитом, позволяющий отдавать максимум полезной ёмкости при заданном токе. Потому активной массе необходима развитая поверхность, достигаемая разными конструкциями электродов. Конечно же, эта развитая структура должна быть механически прочной и долговечной при эксплуатации, то есть, приёме, хранении и отдаче аккумулятором энергии.

Формовка


Формовкой называется процесс и результат (состояние) подготовки электродов к приёму зарядного и отдаче разрядного тока, соответственно с накоплением и возвращением полезной энергии. Так как накопление и отдача энергии связаны с физико-химическими превращениями активной массы, напрашивается очевидный вывод, что формовка вторичного ХИТ, в отличие от первичного, происходит не единовременно при его производстве и вводе в эксплуатацию, а при каждом заряде.

Сульфаты свинца


Как уже упрощённо говорилось, сульфат свинца — диэлектрик, то есть, имеет высокое удельное сопротивление и низкую электропроводность. При саморазряде и полезном разряде он образуется на поверхности активной массы, изолируя её участки и электрически, и механически, препятствуя доступу к ней электролита. Таким образом он вредит упомянутым критериям проводимости и структуры СА, снижая и полезную ёмкость (энергию), и способность принимать и отдавать ток (мощность).

Найти общий язык с заклятым другом АКБ сульфатом представляется возможность двумя известными способами. Во-первых, снять его с активной массы возможно путём перенапряжения, или даже электрического пробоя. Последним занимаются энтузиасты экстремальной десульфатации, и эта тема, как и сомнительные, по мнению многих коллег, способы грубого разрушения сульфатной корки сверхтоками, а также химической промывки, выходят за рамки нашей беседы.

Напряжение зарядного воздействия: выше — лучше?


Пока просто отметим, что развивать повышенное напряжение между пластинами СА при заряде (обслуживании) весьма полезно для разрушения сульфата, причём при этом, (если избежать нежелательных побочных эффектов, о них ниже), он не выпадает в осадок (шлам), но возвращает свой, грубо говоря, сульфат-ион в серную кислоту электролита, а свинец, в виде металла или оксида, пластинам, то есть, совершается полезный заряд.

Зарядный ток: больше — лучше??


Во-вторых, оксиды свинца на положительной пластине могут образовываться при заряде АКБ в разных модификациях, из которых известны и важны для нас две, называемые альфа и бета. Альфа-оксид имеет меньшую удельную поверхность, а также изоморфную с сульфатом кристаллическую решётку, что при разряде ведёт к образованию плотного слоя сульфата. Всё это минусы для структуры и проводимости, по сравнению с бета-оксидом. Правда, альфа-модификация механически более прочна, но практика показывает это несущественным.

Итак, желательно заряжать СА таким образом, чтобы способствовать преимущественному формированию бета-оксида свинца, с более развитой поверхностью и отсутствием склонности обрастать плотным слоем сульфата. А способствует этому более высокая плотность зарядного тока.

Отметим: зарядные устройства, значительно снижающие ток к концу заряда, (а таковых большинство), и тем более «подзарядники», компенсирующие саморазряд малым током, формируют альфа-оксид, снижая эксплуатационные характеристики батареи.

Электролит и электролиз


Но мы пока начали разбираться только с пластинами, упомянув о важнейшей составляющей СА, — электролите, — лишь вскользь. Электролит свинцового аккумулятора представляет собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде, причём и кислота, и вода, как мы видели в уравнении двойной сульфатации, расходуются и образуются при заряде и разряде. Согласитесь, эта простая уравновешенная система вызывает восхищение. Но только пока она уравновешена.

Если разность потенциалов между пластинами достигнет так называемого водородного перенапряжения, в банке, т.е. ячейке АКБ, начнётся процесс электролиза воды, её разложения на кислород и водород. Этот нехитрый и почти экологически чистый процесс для СА, мягко говоря, вреден крайне и многогранно. Рассмотрим, почему.

Во-первых, это потеря воды, которую в обслуживаемые наливные аккумуляторы приходится доливать, а в так называемые необслуживаемые (maintenance free, MF), особенно гелевые (с загущённым электролитом) и AGM (с абсорбирующими сепараторами из стекловолокна) это сделать несколько проблематично.

Разработчики СА прилагают немало усилий для рекомбинации кислорода и водорода обратно в воду и её возвращения в электролит. Эта функция возложена на структуры в виде клапанов в герметичных, точнее, герметизированных клапанами VRLA, загущение электролита силикагелем в GEL батареях, впитывающие стекломаты AGM, а также специальные пробки-рекуператоры, характерные для стационарных решений. Способность возвращать воду у всех этих решений, кроме, пожалуй, громоздких и недешёвых спецпробок, сильно ограничена, и избыточное давление газов, если оно образовалось, просто стравливается в атмосферу.

Во-вторых, что это за газы? Кислород, в присутствии серной кислоты агрессивно и с выделением теплоты разъедающий свинец, причём не только отрицательных пластин, но и несущих и токоведущих элементов конструкции, и водород, экологичный, но в смеси с кислородом воздуха крайне пожаровзрывоопасный. А при потере воды, к пластинам открывается доступ ещё и атмосферного кислорода.

Если газовыделение из АКБ идёт полным ходом, («кипение» электролита), экологичным данный процесс уже не назвать, так как происходит разбрызгивание и распыление капель серной кислоты, да не чистой, а с пылинками шлама, содержащими, как легко догадаться, соединения свинца, сурьмы и других материалов, употребляемых в качестве присадок при производстве СА.

Как деды аккумуляторы кипятили


«Кипение» перемешивает электролит и разрушает, в частности, слой сульфата на поверхности электродов. Потому в старые дикие времена оно было нормой эксплуатации АКБ. Изношенный верхний слой активной массы отрывался пузырьками газов и оседал в шлам, для которого внизу банок было предусмотрено место, обнажались для работы свежие слои.

Критерии долговечности, экономичности и экологичности при этом страдали, зато аккумуляторы отрабатывали нормированные для них по тем временам характеристики, будучи заряжаемыми и обслуживаемыми простыми средствами. Трансформатор с диодами, хорошо, если есть амперметр и реостат или переключатель обмоток, ареометр с грушей, трубка-уровнемер, воронка да две бутыли, с раствором кислоты и дистиллированной водой, — вот и весь дедовский инструментарий. Вольтметр, нагрузочная вилка — уже роскошь. А в аккумуляторных мастерских батареи разбирали, из исправных пластин сваривали блоки, и собирали вновь.

Плотность электролита: чем выше, тем лучше???


Раз уж упомянули ареометр, или денсиметр, (один или несколько калиброванных поплавков, простейший из них — индикаторный глазок в некоторых АКБ), самое время поговорить о плотности электролита, состоящего, не забываем, из аккумуляторной кислоты и воды. Серная кислота тяжелее воды, потому плотность их смеси тем выше, чем больше её концентрация.

Согласно уже знакомому нам упрощённому уравнению Гладстона и Трайба, по концентрации кислоты, т.е. плотности электролита, можно судить о степени заряженности аккумулятора. Но это не исчерпывающий критерий, ведь потери и доливки воды и кислоты точно так же влияют на плотность, как и процессы заряда-разряда.

Существует формула, связывающая напряжение разомкнутой цепи (НРЦ), оно же электродвижущая сила (ЭДС) без нагрузки, с соотношением количества кислоты и воды в электролите, а также температурой. Формула эта тоже упрощённая, так как не учитывает других свойств СА, части которых мы коснёмся ниже. И приводить её здесь не будем, она есть в книгах, а нашу беседу только перегрузит.

Чем выше концентрация кислоты, а следовательно, ЭДС, тем большую полезную работу способен произвести каждый кулон и ватт-час, отдаваемый батареей, то есть, растёт энергоёмкость. Также, избыток кислоты в электролите повышает его стойкость к замерзанию, потому в автомобилях на зиму принято устанавливать повышенные плотность электролита и напряжение заряда.

При понижении температуры полезная ёмкость АКБ снижается, при повышении — растёт. Это учитывается при зимних пусках двигателя и серьёзно ограничивает эксплуатацию транспортных средств со свинцовыми тяговыми батареями в холодное время года, ведь в автомобиле с ДВС, как только он заведён, начинает работать генератор, компенсируя разряд, а тяговой АКБ придётся отдавать ток на протяжении всего пути.

Тяговый и буферный режимы


Коль заговорили, продолжим. Режимы работы АКБ подразделяются на тяговый, или циклический (cycle use), когда происходит разряд значительной части ёмкости средним (относительно последней) по величине током, после чего следует заряд, и буферный (standby), когда разряды относительно редки, (резервные батареи бесперебойного питания), и производится тем или иным образом компенсация саморазряда.

К буферному можно отнести и стартерный режим, когда за кратковременным неглубоким разрядом высоким током следует заряд в течение всей поездки автомобиля или мотоцикла. Близок к стартерному режим 15-минутного разряда резервных аккумуляторов компактных источников бесперебойного питания, служащих для безопасного завершения работы с сохранением данных, в отличие от тягового режима АКБ в мощных фонарях и ИБП для поддержания автоматики, связи, медицинского оборудования и др. в течение нескольких часов.

Характерный отличительный признак АКБ, специально предназначенных для 15-минутного разряда, — обозначение мощности в ваттах, отдаваемой одной банкой в этом режиме, маркировкой на корпусе и даже в артикуле батареи. Например, HR12-34W означает, что маленькая батарея «7-амперного» форм-фактора способна отдавать 6*34 = 204 ватта в течение четверти часа! На первый взгляд, это «всего-навсего» 4,25 ампер*часа, но знающих разрядные кривые СА и их природу такая характеристика порадует основательно, и весьма.

Накопители энергии в ветряной, и особенно солнечной энергетике, работают в тяговом, циклическом режиме. Когда энергия поступает, надо её по максимуму усвоить, чтобы затем отдавать, пока солнечные батареи и ветрогенераторы не дают ток. Габариты и масса стационарных накопителей, в отличие от транспортных, не критичны, потому стараются обеспечить по возможности избыточную их ёмкость и неглубокие циклы. Ведь чем глубже разряд, тем выше износ АКБ.

Вред перезаряда и повышенной концентрации кислоты


Если при повышенных температуре, ЭДС и концентрации кислоты аккумулятор выдаёт больше энергии и мощности, почему же его берегут, (должны, по крайней мере), от перегрева, и при наступлении тепла вручную или автоматически корректируют напряжение генератора и плотность электролита вниз?

Дело в том, что повышенная химическая активность кислоты в избыточной концентрации действует на активную массу, несущие и токоведущие части СА разрушительно. Способствует этому и высокая температура. Повышаются саморазряд, сульфатация, коррозия, могущие происходить с выделением тепла и газов.

Тот же самый эффект случается при избыточных напряжении, токе, мощности, энергии зарядного воздействия. Все те лишние кулоны, киловатт-часы и рубли на оплату последних, что не усваиваются активной массой, идут на электролиз воды, нагрев и разрушение батареи, причём в любом случае, хотя и с разной скоростью.

Маленький ток «подзарядника» будет подтачивать вашу АКБ исподтишка, вы даже не заметите нагрева и газовыделения, настолько слабого, что с ним, возможно, справится штатная рекомбинация. Но формовка активной массы из свинца тоководов и несущих конструкций происходить будет. И в результате, — нет, полезная ёмкость не возрастёт, зато рассыпется внутренняя структура.

Снимали когда-нибудь крышки и колпачки клапанов с отказавшей АКБ компьютерного ИБП? Видели, во что превратились токоведущие шины? Это оно самое.

Немного техники безопасности


Серная кислота едкая, водород взрывоопасен. Это надо иметь в виду при эксплуатации СА. Но самую большую опасность представляет активная масса, как «настоящая», так и «паразитная», наработанная коррозией держателей и тоководов. АМ обладает развитой поверхностью и по праву зовётся активной. Даже небольшая её крупица является системным ядом и нейротоксином, способным вызывать увечья (свинцовые параличи), потому категорически запрещается прикасаться к внутренностям АКБ голыми руками, допускать попадания на кожу, слизистые оболочки, внутрь. При попадании немедленно смыть большим количеством воды.

Теперь знаем об аккумуляторах всё?


Итак, слишком низкие и слишком высокие напряжения, токи, концентрации электролита, температуры для АКБ вредны. Это значит, что для циклического, буферного, стартерного и т.д. режимов работы можно определить оптимальные напряжения, токи, формализованные законы термокомпенсации, реализовать их в зарядном устройстве, реле-регуляторе, контроллере заряда, и мы тем самым повысим ёмкость, токотдачу, срок службы?

Да, значит. Но опять упрощённо. Данные о термокомпенсированных параметрах заряда производители размещают в справочных листках и на корпусах АКБ. Их соблюдение в эксплуатационных контроллерах значительно улучшает практику применения СА, но не является идеалом. Можно, и нужно совершенствоваться дальше.

Взглянем на целостную картину


Подытожим изученное. СА представляет собой два блока пластин с активной массой, имеющей развитую поверхность. Пластины окружены электролитом, — водным раствором серной кислоты, — путём погружения в жидкий раствор, разделения пропитанных последним сепараторами из стекловолокна, или помещения в желеобразный, загущённый силикагелем электролит.

Заряженная ПАМ образована оксидом свинца, ОАМ — свинцом. При разряде та и другая превращаются в диэлектрический и труднорастворимый сульфат свинца с затратой серной кислоты и образованием воды, при заряде — наоборот, с затратой воды и образованием кислоты. Свинец электродов, его оксид и сульфат не переходят в раствор, (по упрощённой теории; на самом деле образуют ионы, которые должны тут же осаждаться в АМ), зато из раствора берутся, и возвращаются ему ионы, а именно гидросульфат-ион и протон (ядро атома водорода).

И вот здесь начинается самое интересное. Ионы для токообразующих реакций должны поступать из электролита в активную массу, активность которой, как помним, обеспечивается структурой с развитой поверхностью, т.е. губкой. AGM-сепаратор — ещё одна впитывающая губка, служащая многим целям, в частности, повышению рекомбинации воды, а гель — вязкая субстанция, перемещения вещества в которой затруднены.

Итак, мы имеем смачивание и капиллярный эффект, как минимум, в двух губках АМ, к которому может добавляться влияние сепаратора и геля. В результате, движения вещества в банке аккумулятора замедлены, и для осуществления заряда и разряда, особенно глубинных слоёв АМ, требуется время, причём разное, зависящее от текущего состояния активной массы и электролита.

И это состояние отнюдь не исчерпывается НРЦ, плотностью и температурой! При работе СА электролит расслаивается, различные ионы движутся в электрическом поле с разной скоростью (электроосмос), встречают преграды структуры, а серная кислота ещё и тяжелее воды, за счёт чего стремится под действием силы тяжести опуститься вниз, вытеснив воду вверх!!! В случае геля и AGM этому мешает структура, а вот наливные АКБ страдают гравитационным градиентом плотности электролита в полной мере.

Где в розетке плюс и минус?


Итак, существует ли такое значение тока или напряжения, которое, будучи рассчитанным исходя из НРЦ, плотности электролита, (плотности где?! она неравномерна!), температуры, и приложенным к клеммам СА, обеспечит полный заряд, компенсацию саморазряда и десульфатацию, при этом избежав и медленно убийственного сульфатирующего недозаряда, и электролиза воды, и коррозии структуры?!

Нет, НРЦ, (хоть даже с таблицей замеров ЭДС под разными нагрузками), температура, (которая тоже очень даже бывает неравномерной в массивной неоднородной АКБ), и плотность электролита, хоть «средняя по больнице», хоть измеренная сверху банки или у дна, или обе разом, в статической совокупности не дают исчерпывающих данных о кинетике, динамике химических реакций в банке СА и всей батарее.

Они пригодятся для оценки состояния аккумулятора и принятия решения о его дальнейшем обслуживании, но оптимальных значений тока и напряжения, чтобы выставить на регуляторах зарядного устройства, не дадут. Потому что эти значения меняются в ходе взаимодействующих процессов, происходящих с разными скоростями!

Зато динамика изменения тока и напряжения может рассказать о ходе токообразующих реакций всё. Точнее, всё нужное для управления зарядным током и поляризующим воздействием. Если, конечно, уметь обрабатывать эти данные в реальном времени, (то есть, с нормированными задержками). Для этого и понадобится микроэлектроника, и скорее всего, даже вычислительная машина. К счастью, она бывает, как помним, размером с тетрадную клетку.

Вопрос о том, какое именно электрическое воздействие является потребностью АКБ в данный момент, сродни вопросу, где плюс и минус в розетке. Человек на него ответить не может: пока будет говорить, плюс и минус сменят друг друга 50 раз в секунду. Но для электронного прибора такое быстродействие пара пустяков. И мы можем точно определить фазы напряжения и тока, с нужной привязкой ко времени. Конечно, в СА мы увидим нечто посложней синусоид, сдвинутых друг относительно друга. И увидим уже скоро.

Повторенье — мать ученья. Это упрощёная формулировка третьего закона диалектики, частичного возврата к старому на новом уровне, и мы ею снова воспользуемся.

Имеем две губки активных масс, между которых жидкость, гель или ещё одна губка. Нам нужно, чтобы необходимые ионы для токообразующих реакций достигли каждого слоя губок, причём эти слои частично закупорены сульфатами, требующими перенапряжения для диссоциации, и без этого перенапряжения мы потеряем и ёмкость, и токоотдачу, и долговечность, вследствие хронического недозаряда, ведущего к прогрессирующей сульфатации.

Однако перенапряжение чревато перезарядом с электролизом и коррозией. Как общепринятый в седой древности дозаряд «кипячением» с терморазгоном и полезным, но слишком дорогой ценой, перемешиванием электролита, так и сменившее его снижение тока в конце заряда, смягчающее, но не исключающее вредные побочные явления, и вдобавок ведущее к замазыванию ПАМ орторомбическим оксидом свинца, нельзя считать решениями, адекватными в полной мере.

Чем заряжается аккумулятор?


И наконец, после первого знакомства с химией и физикой СА, настаёт время посмотреть на его электрические характеристики, а именно, отклик ХИТ на зарядное воздействие. Только сначала повторим характеристики самого этого воздействия: напряжение, ток, время, заряд, мощность, энергия.

Так как ХИТ имеет электродвижущую силу, то есть создаёт (сам устанавливает) разность потенциалов, естественно предположить, что зарядное воздействие осуществляется током. Действительно, при приложении тока от зарядного источника к клеммам СА, напряжение на последнем начинает расти, (предполагаем, что источник способен развить нужную ЭДС, на то он и зарядный), что и является критерием оценки хода заряда.

В начале пропускания тока, разность потенциалов клемм резко подскакивает на величину падения этого тока на внутреннем сопротивлении СА или батареи. По высоте получающейся ступеньки, зная силу тока, можно вычислить внутреннее сопротивление, что очевидно, и используется в экспресс-тестах. На этом «просто вольтамперная характеристика» заканчивается, и начинается сложный процесс изменения напряжения во времени. Силу тока будем считать постоянной, стабилизированной средствами источника.

Дальше на ленте самописца, экране осциллографа с медленной развёрткой или диаграмме с логгера мы увидим суперпозицию (наложение) нескольких откликов на зарядное воздействие, главных из которых два. Очень медленная экспонента собственно полезного заряда АМ, состоящая из суперпозиции разных слоёв, и ещё одна экспонента, гораздо более быстрая, напоминающая заряд конденсатора.

Два подхода к двойному слою


Это и есть конденсатор, точнее, ионистор, иногда называемый паразитным, а чаще ёмкостью двойного электрического слоя. Ёмкость эта сложна, так как в её образовании участвует расслоение электролита, нами уже упоминавшееся. Но для первого приближения к пониманию перспективных путей оптимизации эксплуатационного взаимодействия с СА, достаточно просто уяснить факт её существования.

Зарядное воздействие вызывает поляризацию двойного слоя, и отношение к этому у разных теоретиков и практиков разное. Одни считают паразитный ионистор вредным явлением, препятствующим максимально эффективному, с точки зрения скорости, заряду АКБ, и предлагают осуществлять в паузах между импульсами заряда деполяризующее воздействие в виде разрядного импульса.

Воздействие асимметричным (переменным с постоянной составляющей) током, или с применением разрядной нагрузки, включаемой только в паузах или подключенной постоянно, используется для заряда и восстановления свинцово-кислотных батарей уже давно.

При заряде никелевых аккумуляторов асимметричное воздействие настоятельно рекомендуется, а для экспериментального восстановления марганцево-цинковых элементов обязательно необходимо, так как препятствует росту дендритов, характерному для этих ХИТ, и вызывающего их аварийные отказы вследствие короткого замыкания.

Для СА активная деполяризация может обрести смысл в свете актуализации исследования полупроводниковых свойств сульфатированных пластин в поисках новых способов десульфатации и подведения теоретической базы под уже известные в течение многих лет. С другой стороны, разрядное воздействие снижает КПД заряда, а ускорение последнего таким способом может снижать срок службы АКБ, потому применимость подобных методов следует признать ограниченной.

Для восстановительного обслуживания и экспресс-заряда при нормированном износе использование принудительной деполяризации двойного слоя может быть одобрено, но не для профилактики и повседневного заряда с приоритетами энергоэффективности и продления жизни АКБ.

Волшебный ионистор


Что произойдёт с ионистором двойного слоя, если просто снять с аккумулятора внешнее зарядно-поляризующее воздействие, разорвав цепь, например, транзисторным ключом? — Он деполяризуется (релаксирует), разряжаясь и отдавая накопленные заряд и энергию активной массе, то есть, совершая полезный заряд СА!

Более того, поляризация двойного слоя зарядными импульсами с последующей релаксационной паузой позволяет создать десульфатирующее перенапряжение, и если импульсы достаточно коротки, газообразование при этом не успеет начаться! Те кислород и водород, что выделились за период перенапряжения, успеют рекомбинировать и вернуться в электролит, вместо участия во вредных и опасных явлениях.

Это и есть принцип релаксационного, импульсного или прерывистого заряда, разрешающий целый клубок диалектических противоречий, например, необходимости и недопустимости перенапряжения. То же и с плотностью тока: амплитуду зарядного импульса можно (и нужно) установить равной двойному току 20-часового разряда, или даже выше, если есть уверенность в алгоритме контроллера.

Закон сохранения энергии?


Здесь вдумчивого читателя одолеют сомнения. Двойной ток 20-часового разряда — это 0.1C20, тот самый ток, что рекомендован для заряда СА в непрерывном режиме, и заряжает полностью разряженную АКБ за 10-12 часов.

Прерывистый заряд предполагает между импульсами тока паузы для усвоения заряда активной массой, поступления ионов в её глубину, выравнивания в ней плотности электролита. Сколько же тогда ждать завершения заряда? Ведь средний ток, совокупные заряд и энергия, сообщённые аккумулятору зарядным устройством, за, например, час, при прерывании паузами окажутся ниже, чем в случае «нормальной» непрерывной подачи тока той же силы!

Продвинутое релаксационное ЗУ зарядит полностью разряженную исправную АКБ током 0.1С20 за 8-12 часов, в зависимости от её состояния. То есть, даже быстрее, чем если бы ток не прерывался. Как такое возможно, и можно ли этому верить?

Дело всё в том, что при классической CC (constant current) зарядке «лишняя» энергия, которую не успевает усвоить активная масса, идёт в нагрев АКБ, электролиз воды, коррозию структуры. А умное ЗУ эти лишние кулоны и джоули просто не подаёт, ожидая готовности ХИТ принять новую порцию заряда, либо снижая параметры модулированного воздействия.

Это не означает КПД 100 «и более» процентов, абсолютного пресечения газообразования и нагрева, гарантии быстрого заряда при любом состоянии батареи. Изношенные, сульфатированные, предаварийные и аварийные АКБ могут немного нагреваться и шуршать пузырями при восстановлении, которое может продлиться долго или очень долго, если с одной или несколькими банками всё совсем плохо. Что совсем не означает лишних затрат времени и денег: ЗУ ведь автоматическое, и электроэнергией распоряжается добросовестно, экономно.

Зато на порядки повышается вероятность успешного восстановления аккумулятора, который в противном случае однозначно пошёл бы в утиль, создавая нагрузку на экологию и экономику, т.е. ваше здоровье и кошелёк, (а ещё точнее, ресурсы свободы плодотворной счастливой жизни). А если беречь АКБ смолоду, получим и повышение, по сравнению с традиционной практикой заряда, её эксплуатационных характеристик, (также являющихся упомянутыми ресурсами).

Так как же реализовать этот импульсный заряд?


На сегодняшний день существует множество способов осуществления импульсного или модулированного зарядного воздействия, управления им с помощью различных обратных связей, устройств для их реализации. Актуальность высока и растёт, идёт постоянное совершенствование, текущими и прекрасными результатами которого можно пользоваться уже сейчас.

Выше мы упомянули о суперпозиции нескольких, (опять упрощённо, число на самом деле не целое), электрических сигнатур в сигнале напряжения с клемм аккумулятора при подаче зарядного импульса. Сигнал в паузе также образован наложением сигнатур токообразующих реакций и побочных явлений в банке СА. А таких банок в самой распространённой 12-вольтовой АКБ целых 6, соединённых последовательно, и подключиться к перемычкам между ними чаще всего невозможно или неудобно.

Добавим к этому наводки помех, прежде всего, из электросети и самого источника питания ЗУ, и мы поймём, что задача аналоговой и цифровой обработки электрического сигнала с клемм АКБ для определения амплитудных и временны́х параметров оптимального зарядного воздействия нетривиальна. Надо знать, что именно искать, и суметь научить этому автомат.

Можно просто приобрести современное зарядно-восстановительное устройство, но даже в этом случае желательно иметь представление о сути его работы, без которого трудно выбрать наиболее подходящий для себя инструмент и пользоваться им по максимуму. А можно поставить собственные эксперименты, на радость и пользу себе и окружающему миру. В любом случае не помешает составить краткую классификацию зарядных методов и устройств.

CC/CV


Constant current, constant voltage — стабилизация или ограничение тока и/или напряжения на заданных уровнях. Может дополняться термокомпенсацией, а также реализацией многоступенчатого заряда, с переключением критериев стабилизации по достижении некоторых условий, таких как: напряжение или ток на клеммах, время с начала заряда, сообщённые АКБ количество электричества или энергия, а в эксплуатационных контроллерах учитывать и предшествовавший разряд АКБ.

Усложнение логики работы таких устройств может (должно) давать лучшие, по сравнению с простой зарядкой от стабилизированного или нестабилизированного блока питания, однако не разрешает в полной мере упомянутых выше диалектических противоречий, не учитывает тонкостей кинетики и не даёт гарантии адекватности зарядного воздействия текущим потребностям АКБ, то есть способности принимать полезный заряд, не говоря уже о десульфатации.

Качели


Если добавить к CC/CV ЗУ критерии окончания и возобновления заряда, например, по напряжению на клеммах, получится один из простейших способов и приборов прерывистого заряда, называемый «качелями», «двухпороговым компаратором» или «компаратором с гистерезисом», в честь основных управляющих элементов. По достижении, например, 14.22 вольта, ЗУ отключает заряд, а при падении НРЦ до, например, 13.1В, возобновляет. Получается релаксационный генератор.

Так должны достигаться и неснижение зарядного тока в конце, компенсация саморазряда при хранении, и оптимизирующий дозаряд глубинных слоёв АМ («добивка ёмкости»), и десульфатирующее перенапряжение, причём со значительным снижением (предотвращением) нагрева, газовыделения и коррозии.

Периодичность качелей может быть от секунд до часов и более, и они нуждаются в ручной или автоматизированной, например, запоминанием достигнутых данной АКБ уровней, подстройке, а также и термокомпенсации. Без чуткого контроля компетентным человеком, (который вынужден следить за процессом), или цифровой обработки электрических сигнатур происходящих в СА процессов, опираясь на одно лишь напряжение или ток, простые качели зачастую не дают того эффекта, который могли бы при лучшем управлении.

Неподходящие для данной конкретной АКБ настройки прерывистого и/или модулированного (см. ниже) заряда могут не замедлить или обратить вспять, а напротив, ускорить, усугубить её деградацию, например, короткое замыкание (КЗ) отдельных банок.

Моргалка


Одной из проблем качелей является слишком быстрое достижение или слишком долгое, (вплоть до бесконечности), ожидание неверно установленного, или переставшего быть верным в ходе процессов, порога, что может вести как к затягиванию обслуживания и недозаряду, так и перезаряду, со всеми вытекающими. Вариант решения этой проблемы — отведение для импульса и паузы определённого времени.

Простейшие устройства прерывистого заряда вообще имеют только таймер (мультивибратор, прерыватель) включения и отключения зарядного тока, и носят название мигалок или моргалок, хотя моргалкой иногда называют любое импульсное ЗУ, в том числе реализующее сложный алгоритм при помощи микроконтроллера.

Использование автомобильного реле поворотов для подачи зарядного воздействия импульсами известно давно, и многим помогло осуществить восстановительный предзаряд аварийно разряженных и сильно засульфатированных АКБ. Это и были первые моргалки.

Модуляция


А вот устройствами модулированного заряда, как ни странно, являются и дедовский выпрямитель, и автомобильный или мотоциклетный генератор, опять же с выпрямителем, дающим несглаженный пульсирующий ток. Чем же прерывистый заряд отличается от модулированного? — Терминологическим критерием. Там, где частоты ниже нескольких герц, говорят о прерывистом заряде, выше — модулированном. Тот и другой относят к импульсным, пульсирующим.

Одно не исключает другого, и в циклах с периодом единицы-сотни секунд импульс зарядного воздействия может представлять собой пачку импульсов более высокой частоты. Это может создавать как дополнительные возможности для дозаряда глубинных слоёв, выравнивания концентрации реактивов и десульфатации, так и сложности, связанные, например, с электромагнитными помехами, влиянием проводов и разъёмов, побочные явления, которые ещё предстоит исследовать и научиться применять или предотвращать. Разные авторы пишут о разных частотах, принимая во внимание кинетику разных процессов, составляющих заряд АМ или влияние на него.

Уже дедовский выпрямитель и генератор авто создают возможности для релаксационных явлений в СА, улучшающих его характеристики в сравнении с насильственной подачей стабилизированного сглаженного тока или, того хуже, удержанием сглаженного напряжения, (причина, по которой в недалёком прошлом некоторые пришли к выводу о непригодности импульсных источников питания, не путать с импульсными ЗУ, для заряда АКБ).

Выводы и перспективы


Исследование реактивных характеристик СА и их откликов на всё совершенствующиеся методы воздействий продолжает открывать перед нами всё расширяющийся и углубляющийся спектр релаксационных, квазирезонансных, резонансных и волновых явлений. Всё это просто захватывающе интересно и приносит полезные плоды.

Сегодня является актуальным, к примеру, изучение явления задержки распространения электричества в свинцовом аккумуляторе, ведущего к часто наблюдаемому многими усиленному износу крайних (электрически) банок и батарей, причём это нельзя списать на одну лишь неравномерность температуры. Пора вырабатывать методы и устройства для обслуживания СА с АМ, легированной углеродными нанотрубками, а также исследовать возможности создания на её основе компактных «сухих» аккумуляторов для лёгких мобильных применений.

В краткой беседе мы так и не коснулись разрядных характеристик, а ведь режимом разряда можно тоже управлять. Предстоит в скором времени испытать возможности рекуперативного торможения с возвратом энергии в тяговую свинцовую батарею, изучить, насколько значительную мощность при продвинутом управлении процессом она способна принять без вреда для себя, а также проверить гипотезу о том, что импульсы зарядного воздействия могут позволить использовать больше полезной ёмкости, скомпенсировав известный эффект снижения последней при повышении тока разряда.

Свинец и серная кислота — наши добрые друзья, если обращаться с ними чутко и добросовестно. Волшебный мир свинцово-кислотных аккумуляторов ждёт своих исследователей, изобретателей и просто всех тех, кому скромные массивные ящички принесут пользу, свободу и радость!

Импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора: схема, инструкция

Широкую популярность получили импульсные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов. Схем таких устройств довольно много – одни предпочитают собирать их из подручных элементов, другие же используют готовые блоки, например от компьютеров. Блок питания персонального компьютера можно без особого труда переделать во вполне качественное зарядное для автомобильного аккумулятора. Буквально за пару часов можно сделать устройство, в котором можно будет проводить замер напряжения питания и тока зарядки. Нужно только добавить в конструкцию приборы для измерения.

Основные характеристики зарядников

импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора схема

Всего существует два типа зарядных устройств для аккумуляторных батарей:

  1. Трансформаторные – у них очень большой вес и габариты. Причина – используется трансформатор – у него внушительные обмотки и сердечки из электротехнической стали, у которой большой вес.
  2. Импульсные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов. Отзывы о таких устройствах более положительные – габариты у приборов небольшие, вес тоже маленький.

Именно за компактность и полюбились потребителям зарядные устройства импульсного типа. Но кроме этого, у них более высокий КПД в сравнении с трансформаторными. В продаже можно встретить только такого типа импульсные зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов. Схемы у них в целом похожи, отличаются они только используемыми элементами.

Элементы конструкции зарядника

При помощи зарядного устройства восстанавливается работоспособность аккумуляторной батареи. В конструкции используется исключительно современная элементная база. В состав входят такие блоки:

  1. Импульсный трансформатор.
  2. Блок выпрямителя.
  3. Блок стабилизатора.
  4. Приборы для измерения тока зарядки и (или) напряжения.
  5. Основной блок, позволяющий осуществлять контроль процесса зарядки.

Все эти элементы имеют маленькие габариты. Импульсный трансформатор небольшой, наматываются его обмотки на ферритовых сердечниках.

Самые простые конструкции импульсных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов Hyundai или других марок машин можно выполнить всего на одном транзисторе. Главное – сделать схему управления этим транзистором. Все компоненты можно приобрести в магазине радиодеталей или же снять с блоков питания ПК, телевизоров, мониторов.

Особенности работы

По принципу работы все схемы импульсных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов можно разделить на такие подгруппы:

  1. Зарядка аккумулятора напряжением, ток при этом имеет постоянное значение.
  2. Напряжение остается неизменным, но ток при зарядке постепенно уменьшается.
  3. Комбинированный метод – объединение двух первых.

Самый «правильный» способ – это изменять ток, а не напряжение. Он подходит для большей части аккумуляторных батарей. Но это в теории, так как зарядники могут осуществлять контролирование силы тока только в том случае, если напряжение на выходе будет иметь постоянное значение.

Особенности режимов зарядки

Если ток остается постоянным, а меняется напряжение, то вы получите массу неприятностей – пластины внутри аккумуляторной батареи будут осыпаться, что приведет к выходу ее из строя. В этом случае восстановить АКБ не получится, придется только покупать новую.

Наиболее щадящим режимом оказывается комбинированный, при котором сначала происходит зарядка при помощи постоянного тока. Под конец процесса происходит изменение тока и стабилизация напряжения. С помощью этого возможность закипания аккумуляторной батареи сводится к минимуму, газов тоже меньше выделяется.

Как подобрать зарядное?

Чтобы АКБ прослужила как можно дольше, необходимо правильно выбрать импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. В инструкциях к ним указываются все параметры: ток зарядки, напряжение, даже схемы в некоторых приводятся.

Обязательно учитывайте, что зарядник должен вырабатывать ток, равный 10 % от суммарной емкости аккумуляторной батареи. Также вам потребуется учесть такие факторы:

  1. Обязательно учитывайте у продавца, сможет ли конкретная модель зарядника полностью восстановить работоспособность аккумулятора. Проблема в том, что не все устройства способны делать это. Если в вашей машине стоит аккумулятор на 100 А*ч, а вы покупаете зарядник с максимальным током 6 А, то его явно будет недостаточно.
  2. Исходя из первого пункта, внимательно смотрите, какой максимальный ток может выдать устройство. Не лишним будет обратить внимание и на напряжение – некоторые устройства могут выдавать не 12, а 24 Вольта.

Желательно, чтобы в заряднике присутствовала функция автоматического отключения при достижении полного заряда аккумулятора. С помощью такой функции вы избавите себя от лишних проблем – не нужно будет контролировать зарядку. Как только достигнет зарядка максимума, устройство само отключится.

Несколько советов для работы с зарядниками

Обязательно во время эксплуатации подобного рода приборов могут возникнуть проблемы. Чтобы этого не произошло, нужно придерживаться простых рекомендаций. Главное – добиться того, чтобы в банках аккумуляторной батареи было достаточное количество электролита.

Если его мало, то долейте дистиллированной воды. Заливать чистый электролит не рекомендуется. Обязательно также учитывайте такие параметры:

  1. Величину напряжения зарядки. Максимальное значение не должно превышать 14,4 В.
  2. Величину силы тока – эту характеристику можно без особого труда регулировать на импульсных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов «Орион» и аналогичных. Для этого на передней панели устанавливается амперметр и переменный резистор.
  3. Длительность зарядки аккумуляторной батареи. При отсутствии индикаторов сложно понять, когда аккумуляторная батарея заряжена, а когда разряжена. Подключите амперметр между зарядным устройством и аккумулятором – если его показания не изменяются и крайне малы, то это свидетельствует о том, что зарядка полностью восстановилась.

Какой бы зарядник вы ни использовали, старайтесь не переборщить – больше суток не держите аккумулятор. В противном случае может произойти замыкание и закипание электролита.

Самодельные устройства

За основу можно взять схему импульсного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов «Аида» или аналогичных. Очень часто в самоделках применяют схему IR2153. Ее отличие от всех остальных, которые используются для изготовления зарядников, в том, что устанавливается не два конденсатора, а один — электролитический. Но у такой схему есть один недостаток – с ее помощью можно сделать только маломощные устройства. Но эта проблема решается установкой более мощных элементов.

импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора bosch

Во всех конструкциях применяются транзисторные ключи, например 8N50. Корпус у этих приборов изолирован. Диодные мосты для самодельных зарядников лучше всего использовать те, которые устанавливаются в блоках питания персональных компьютеров. В том случае если готовой мостовой сборки нет, можно сделать ее из четырех полупроводниковых диодов. Желательно, чтобы величина обратного тока у них была выше 10 ампер. Но это для случаев, когда зарядное будет использоваться с аккумуляторными батареями емкостью не более 70-8-0 А*ч.

Цепь питания зарядного устройства

В импульсных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов Bosch и аналогичных обязательно используется в схеме цепи питания резистор для гашения тока. Если вы решили самостоятельно изготовить зарядник, то потребуется устанавливать резистор сопротивлением около 18 кОм. Далее по схеме находится выпрямительный блок однополупериодного типа. В нем применяется всего один полупроводниковый диод, после которого устанавливается электролитический конденсатор.

импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора орион

Он необходим для того, чтобы отсекать переменную составляющую тока. Желательно использовать керамические или пленочные элементы. По законам Кирхгофа составляются схемы замещения. В режиме переменного тока конденсатор заменяется в ней отрезком проводника. А при работе схемы на постоянном токе – разрывом. Следовательно, в выпрямленном токе после диода будут две составляющие: основная – постоянный ток, а также остатки переменного, их нужно убрать.

Импульсный трансформатор

В конструкции импульсного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов «Кото» используется специальной конструкции трансформатор. Для самоделок можно воспользоваться готовым – снять из блока питания персонального компьютера. В них применяются трансформаторы, которые идеально подходят для реализации схем зарядных устройств – они могут создать высокий уровень тока.

Также они позволяют обеспечить сразу несколько значений напряжений на выходе зарядника. Диоды, которые устанавливаются после трансформатора, должны быть именно импульсными, другие работать в схеме попросту не смогут. Они быстро выйдут из строя при попытке выпрямить высокочастотный ток. В качестве фильтрующего элемента желательно установить несколько электролитических конденсаторов и ВЧ-дроссель. Рекомендуется применить термистор сопротивлением 5 Ом, чтобы обеспечить снижение уровня бросков.

Кстати, термистор тоже можно найти в старом БП от компьютера. Обратите внимание на емкость электролитического конденсатора – ее нужно подбирать исходя из значения мощности всего устройства. На каждый 1 Ватт мощности требуется 1 мкФ. Рабочее напряжение не менее 400 В. Можно применить четыре элемента по 100 мкФ каждый, включенных параллельно. При таком соединении емкости суммируются.

Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.

Недавно под заказ попросили сделать высоковольтный генератор. Сейчас некоторые спросят себя — какое отношение имеет высоковольтный генератор к зарядному устройству? Должен заметить, что один из самых простых импульсных зарядников можно построить на базе приведенной схемы и в качестве наглядной демонстрации я решил собрать

инвертор на макете и изучить все основные достоинства и недостатки данного инвертора.

Автоэлектрика. Мощное импульсное зарядное устройство для АКБ.

Ранее, я уже выкладывал статью про зарядное устройство на основе полумостового инвертора на драйвере IR2153, в этой статье тот же драйвер, только чуть иная схематика, без использования емкостей полумоста, так, как с ними было много вопросов и многие просили схему без конденсаторов.


Но без конденсаторов и тут не обошлось, он нужен для сглаживания помех и бросков после сетевого выпрямителя, емкость я подобрал 220 мкФ, но можно и меньше — от 47 мкФ, напряжение 450 Вольт в моем случае, но можно ограничиться 330-400 Вольт.
Мощное импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.

Диодный мост можно собрать из любых выпрямительных диодов с током не менее 2А (желательно в районе 4-6А и более) и с обратным напряжением не менее 400 Вольт, в моем случае был использован готовый диодный мост из компьютерного блока питания, обратное напряжение 600 Вольт при токе 6 Ампер — то, что надо!

Напомню, что это самый простой вариант подключения микросхемы и самый простой ИБП от сети 220 Вольт, который может вообще существовать, если хотите долговечное зарядное устройство, то схему придется доработать.

Для обеспечения нужных параметров питания микросхемы использован резистор 45-55кОм с мощностью 2 ватт, если таковых нет, то можно подключить последовательно 2-3 резисторов, конечное сопротивление которых, будет в пределе указанного.


Диод от 1-ой к 8-ой ножке микросхемы должен быть с током не менее 1 А и с обратным напряжением не ниже 300 Вольт, в моем случае был использован быстрый диод на 1000 Вольт 3 Ампер, но он не критичен, можно использовать диоды HER107, HER207, HER307, FR207 (на крайняк), UF4007 и т.п.

Полевые транзисторы нужны высоковольтные, типа IRF840 или IRF740. Трансформатор был взят готовый, от компьютерного блока питания. На входе питания стоят два пленочных конденсатора до и после дросселя, дроссель взят готовый, он имеет две одинаковые обмотки (независимые друг от друга) каждая по 15 витков провода 0,7мм.


Термистор, предохранитель, резистор на входе — тут только для защиты схемы от резких бросков напряжения, не советую их убрать, но схема и без них прекрасно работает. Выпрямляется выходное напряжение мощным сдвоенным диодом, который тоже можно найти в компьютерном блоке питания.

На выходах трансформатора образуется разное напряжение (3,3/5/12Вольт). Шину 12 Вольт найти очень легко, обычно это два вывода с одного края, нужную обмотку найти легко, если использовать галогенную лампу на 12 Вольт, судя по свечению можно сделать вывод о напряжении.

Готовый блок можно дополнить регулятором мощности и защитой от перегруза и короткого замыкания и получить полноценное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, напомню, что ток с шины 12 Вольт доходит до 8-12 Ампер, зависит от конкретного типа трансформатора.

Цепи питания

:: Next.gr

— Страница 9

  • Следующая схема показывает электрическую схему зарядного устройства для солнечной батареи с ограничением тока. Эта принципиальная схема зарядного устройства для свинцово-кислотных или никель-кадмиевых аккумуляторов использует солнечную энергию для зарядки 6-вольтовой аккумуляторной батареи 4 5 Ач для различных применений. Это отличный ….

  • Можно с уверенностью сказать, что большинству часов Bulle потребуется обновить магнит, прежде чем они начнут нормально работать с обычного сингла 1.Ячейка 5В. Первым «настоящим» материалом магнита была кобальт-хромовая сталь в 1921 году [1]. До этого углеродистая сталь была ….

    .
  • Схема была построена на плате Vero и протестирована с использованием электролитического конденсатора большой емкости вместо батареи. Предустановленный резистор на 500 Ом устанавливает фактическое выходное напряжение. Предустановка 47k контролирует гистерезис и устанавливает напряжение, при котором зарядное устройство….

  • Electronic Design имеет схему интеллектуального зарядного устройства, использующего только один транзистор. Это интересно, поскольку аналогичные схемы теперь содержат простые интегральные схемы. Когда заряд аккумулятора падает ниже порогового напряжения, он автоматически заряжается ….

  • Вот принципиальная схема простого и понятного зарядного устройства 12 В со схемой.Эта схема может использоваться для зарядки всех типов аккумуляторных батарей 12 В, включая автомобильные и мотоциклетные …

  • ..

  • Полезная информация о схеме USB-зарядного устройства для сотового телефона Вы можете узнать и скачать USB-схему зарядного устройства для мобильного телефона здесь….

  • ..

  • Номинальное напряжение модуля схемы солнечного зарядного устройства определяется количеством заряжаемых аккумуляторных элементов.Из-за типичного падения напряжения на диоде Шоттки D1 ​​от 0,3 до 0,4 В номинальное напряжение должно превышать напряжение заряда, установленное на P1 ….

Схема зарядки щелочной батареи — M0UKD — Блог любительского радио

Вот слаботочное зарядное устройство, которое я разработал в попытке продлить срок службы / перезарядить обычные неперезаряжаемые щелочные батареи. Уловка для этого состоит в трех вещах.

  • Используйте слабый ток в течение более длительного периода
  • Зарядить до того, как они станут слишком истощенными
  • Заряжать не более чем на 110% емкости элементов (например, 1.5в зарядить до 1.65в и остановиться)

Преимущество использования щелочных батарей в том, что они не имеют внутреннего разряда, в отличие от никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, и поэтому подходят для устройств с низким потреблением тока, таких как пульты дистанционного управления, часы или вещи, которые вы не часто используете. В своих тестах я обнаружил, что чем ниже скорость заряда, тем лучше заряд и меньше вероятность утечки электролита в ячейке. Кроме того, если элемент становится слишком плоским или полностью плоским, он не будет брать хороший заряд, а также, вероятно, будет протекать электролит и, возможно, даже откроется.Идея здесь в том, чтобы они пополнялись. Допустим, у вас есть свежие батарейки в фонарике, и вы какое-то время использовали их. Например, элементы разряжены примерно до 1,3 В. Поместите их на осторожную зарядку с помощью этой схемы, следите за напряжением и остановите, когда оно достигнет 110%. Это будет 1,65 В для одной ячейки или 3,3 В для двух последовательно соединенных элементов. Не заряжайте более 110%, иначе существует риск протечки элемента или даже лопания / взрыва. Также не рекомендуется заряжать полностью разряженную щелочную батарею.По моему опыту, они не поглощают заряд и просто просачиваются. Некоторые из моих тестов, которые я проводил на улице зимой (около 2 ° C), я обнаружил, что элементы довольно быстро достигают 1,65 В, но не поглощают большую часть из-за высокого внутреннего сопротивления при низких температурах. Зарядку следует проводить при комнатной температуре, около 20 ° C.

Вот принципиальная схема источника постоянного тока с использованием регулятора переменного напряжения LM317. Это очень простая схема для зарядки щелочных батарей.Он обеспечит стабильный постоянный ток, который можно регулировать переключением резисторов разных номиналов. Входное напряжение должно быть как минимум на 6 В выше, чем у батареи, которую вы хотите зарядить. Светодиод, BC548 и резистор 470 Ом обеспечивают индикацию протекания тока, чтобы показать, что соединения с батареей исправны. Их можно опустить, если вы хотите упростить схему. Я использовал 12-позиционный поворотный переключатель, установленный в 5-позиционное положение, чтобы выбирать различные резисторы, чтобы получить выходные токи около 5, 10, 20, 30 и 40 мА.Идея в том, что для типов PP3 с напряжением 9 В я бы использовал 5 мА. Для AAA 10 мА. 20 мА для AA, 30 мА для C и 40 мА для D. Это всего лишь мой совет, вы можете попробовать то, что вам нравится! Просто помните, что больший ток не подходит для зарядки щелочных неперезаряжаемых батарей.

Вы можете не использовать переключатель и фиксировать ток или использовать простой тумблер для переключения между 2 или 3 разными

Аккумулятор и зарядка | Документы Microsoft

  • 27 минут на чтение

В этой статье

Зарядка аккумулятора для пользователя

В этом разделе приведены рекомендации по аккумулятору и зарядке в Windows 10.Все устройства под управлением Windows имеют стабильную зарядку аккумулятора независимо от форм-фактора, набора инструкций или архитектуры платформы. В результате пользователи получают стабильный и качественный опыт зарядки аккумулятора.

  1. Зарядка всегда происходит при подключении к зарядному устройству.

    За исключением случаев отказа аккумулятора, устройство под управлением Windows всегда может заряжать аккумулятор, когда оно подключено к зарядному устройству.

  2. Windows всегда может загрузиться при подключении к зарядному устройству.

    • Windows 10 для настольных версий (Home, Pro, Enterprise и Education):

      Если устройство находится в состоянии S5 (выключенное состояние), оно всегда может загрузиться в Windows при подключении к зарядному устройству, независимо от уровня заряда аккумулятора и наличия аккумулятора, если аккумулятор съемный.

    • Windows 10 Mobile:

      Аккумулятор должен присутствовать и иметь достаточный уровень заряда для загрузки системы.

  3. Аппаратное обеспечение автономно управляет зарядкой.

    Аппаратное обеспечение заряжает аккумулятор устройства, не требуя прошивки, Windows, драйверов или другого программного обеспечения, работающего на основном процессоре (ах). Это требование применимо только к Windows 10 для настольных систем. Системам Windows 10 Mobile может потребоваться поддержка приложения для зарядки UEFI и / или других программных компонентов для зарядки аккумулятора.

  4. Зарядка прекращается автоматически, когда аккумулятор полностью заряжен или возникает неисправность.

    Оборудование автоматически прекращает зарядку, когда аккумулятор полностью заряжен.Это делается без необходимости прошивки, Windows, драйверов или другого программного обеспечения, работающего на основном процессоре (ах). В случае неисправности аккумулятора или перегрева зарядка также автоматически прекращается.

Зарядка происходит при подключении к зарядному устройству

Пользователи ожидают, что их устройство будет заряжаться всякий раз, когда оно подключено к зарядному устройству. Таким образом, оборудование должно всегда пытаться зарядить аккумулятор всякий раз, когда устройство подключено к зарядному устройству, независимо от состояния питания.Это ожидание справедливо для всех состояний питания, включая активное (S0), спящий (S3), спящий режим (S4), выключение (S5), полное отключение (G2 / G3) и S0 в режиме ожидания. Зарядка может прекратиться после полной зарядки аккумулятора или при возникновении неисправности.

Мы не рекомендуем конструкцию, которая заряжает аккумулятор с пониженной скоростью, когда Windows или микропрограмма не загружена или не запущена. Например, аккумулятор может заряжаться медленнее, когда система полностью выключена и подключена к зарядному устройству, и заряжаться быстрее, когда устройство загружается, а встроенное ПО ACPI может использоваться для периодического мониторинга аккумулятора.

Наконец, конструкция может заряжать аккумулятор с меньшей скоростью, когда система находится в тепловом состоянии. В этом случае нагрев может быть уменьшен за счет замедления или полного отказа от зарядки аккумулятора. Температурные условия — исключение в любой хорошей конструкции системы.

Windows всегда загружается при подключении к сети переменного тока

  • Windows 10 для настольных версий

    Пользователи ожидают, что они могут сразу загрузиться и использовать свое устройство, когда оно подключено к зарядному устройству.Таким образом, устройство должно всегда загружаться и быть полностью готовым к использованию при подключении к сети переменного тока. Это справедливо независимо от уровня заряда аккумулятора, состояния аккумулятора / зарядного устройства и наличия аккумулятора (если аккумулятор съемный).

    Если устройству требуется минимальная емкость аккумулятора для загрузки микропрограммы и Windows, оборудование должно гарантировать, что емкость аккумулятора всегда резервируется платформой. Зарезервированная емкость аккумулятора не должна открываться Windows.

  • Windows 10 Mobile

    Когда система подключена к источнику переменного тока и в ней присутствует аккумулятор, система должна попытаться загрузить операционную систему, пока аккумулятор имеет достаточно заряда для питания системы во время процесса загрузки.

Аппаратное обеспечение автономно управляет зарядкой

Как указано выше, пользователи ожидают, что их устройство будет заряжаться, когда оно подключено к зарядному устройству. В результате аппаратное обеспечение должно заряжать аккумулятор, не требуя прошивки, Windows, драйверов или другого программного обеспечения, работающего на основном процессоре (ах), поскольку один или несколько из этих компонентов могут не работать или могут находиться в состоянии сбоя в любой момент времени. . Это требование применимо только к Windows 10 для настольных систем. Системам Windows 10 Mobile может потребоваться поддержка приложения для зарядки UEFI и / или других программных компонентов для зарядки аккумулятора.

Зарядка прекращается автоматически при полной зарядке или при возникновении неисправности

Оборудование автоматически прекращает зарядку, когда аккумулятор полностью заряжен или при возникновении неисправности. Как и в случае зарядки, это необходимо делать без необходимости прошивки, Windows, драйверов или другого программного обеспечения, работающего на основном процессоре (ах). Кроме того, оборудование должно соответствовать всем нормативным требованиям безопасности батарей.

Индикаторы питания и зарядки

Windows предоставляет источник питания и индикатор состояния батареи с помощью значков, которые пользователь может видеть в нескольких местах.Места включают значок батареи на панели задач и экран блокировки.

Устройство также может иметь физический индикатор, например светодиод, указывающий состояние зарядки. Этот показатель не должен иметь большого влияния на энергопотребление.

Значки питания и зарядки Windows

Windows отображает источник питания и состояние зарядки в трех местах:

  • На экране блокировки:

    Windows отображает значок батареи с источником питания и состоянием заряда.

  • Панель задач рабочего стола (только Windows 10 для настольных версий):

    Windows отображает значок батареи с источником питания и состоянием заряда.Когда пользователь щелкает значок батареи, он может просматривать такую ​​информацию, как оставшаяся емкость, расчетное оставшееся время и сведения о батареях (если они оснащены несколькими батареями).

  • Строка состояния (только для мобильных устройств):

    Windows отображает значок батареи с источником питания и состоянием заряда. Когда пользователь смахивает вниз от верхнего края экрана, чтобы развернуть центр действий, он может увидеть фактический процент заряда батареи.

  • Настройки энергосбережения:

    На странице настроек экономии заряда батареи (Настройки -> Система -> Экономия заряда) Windows отображает общий процент заряда батареи, состояние батареи (Зарядка иРазряд) и расчетное оставшееся время до зарядки / разрядки.

Для платформ, поддерживающих S0 Idle, если дисплей виден, Windows на короткое время включает дисплей, когда система подключена к зарядному устройству или отключена от него, чтобы уведомить пользователя об изменении источника питания.

Индикаторы зарядки оборудования платформы

Значки, встроенные в Windows, относятся только к сценариям, в которых Windows работает и дисплей виден пользователю. Однако экранные индикаторы не видны, когда система выключена или в состоянии ожидания S0, когда дисплей выключен.Поскольку пользователь не может видеть визуальные подсказки на экране, платформа может включать в себя индикатор физической зарядки, указывающий на наличие питания.

В следующем разделе представлены наши рекомендации по внедрению клавиатур и мышей / сенсорных панелей на платформах S0 Idle с решениями для стыковки. В этом разделе также рассказывается о проблемах и принципах, а также о возможных решениях. Оба возможных решения применимы к мобильным и стационарным докам с питанием от кондиционера.

Открытие подсистемы питания и зарядки для Windows

Каждое мобильное устройство под управлением Windows включает в себя одну или несколько батарей и источник питания, например адаптер переменного тока.Информация из этих подсистем передает пользователю статус управления питанием. Состояние включает в себя оставшуюся емкость аккумулятора в любой момент, состояние адаптера переменного тока и зарядки аккумулятора, а также приблизительное оставшееся время работы аккумулятора. Информация о подсистеме питания отображается в индикаторе батареи Windows и других диагностических утилитах управления питанием.

В следующем разделе представлены наши рекомендации по внедрению клавиатур и мышей / сенсорных панелей на платформах S0 Idle с решениями для стыковки. В этом разделе также рассказывается о проблемах и принципах, а также о возможных решениях.Оба возможных решения применимы к мобильным и стационарным докам с питанием от кондиционера.

Типовая топология оборудования подсистемы питания

Обычно Windows предполагает одну из двух аппаратных топологий для подсистемы питания и зарядки.

На следующем рисунке показана первая топология, в которой используется встроенный контроллер платформы, который является обычным для существующих устройств под управлением Windows. Встроенный контроллер выполняет несколько функций в мобильном устройстве, включая управление источником питания, управление зарядом аккумулятора, обнаружение кнопки / переключателя питания и ввод с клавиатуры и мыши, совместимых с PS / 2.Встроенный контроллер обычно подключается к микросхеме ядра через шину Low Pin Count (LPC). Windows запрашивает информацию о подсистеме питания и получает уведомление через интерфейс встроенного контроллера ACPI.

На следующем рисунке показана вторая топология, в которой используется контроллер заряда аккумулятора и датчик уровня топлива, подключенные непосредственно к кремнию ядра платформы через легкую периферийную шину, такую ​​как I²C. В этой конфигурации Windows запрашивает и получает уведомление об изменениях в подсистеме питания через связь по шине I²C.Вместо использования драйвера устройства для аккумулятора или подсистемы зарядки среда метода управления ACPI расширена за счет поддержки простой периферийной рабочей области (SPB). Рабочая область SPB позволяет коду метода управления ACPI обмениваться данными с контроллером заряда аккумулятора и компонентами датчика уровня топлива, подключенными к кремнию ядра через I²C.

Драйвер батареи и подсистемы питания модели

Windows имеет надежный аккумулятор и модель драйвера устройства подсистемы питания.Информация об управлении питанием передается диспетчеру питания Windows через драйвер устройства батареи, затем объединяется и предоставляется пользовательскому интерфейсу Windows через пакеты IRP устройства батареи и набор программных API управления питанием.

Модель драйвера батареи — это модель порта / минипорта, то есть модель батареи и интерфейсы определены таким образом, что новые типы батарей могут быть доступны через минипорт. Однако на практике есть только два минипорта, которые имеют сколько-нибудь значимое применение в экосистеме Windows — драйвер минипорта батареи, поддерживающий батареи с методом управления ACPI, и драйвер минипорта батареи HID для устройств бесперебойного питания (ИБП) с подключением через USB.

Ожидается, что все ПК будут открывать батареи и подсистему зарядки через интерфейс метода управления ACPI. Интерфейс минипорта аккумулятора не следует использовать для подсистем зарядки аккумуляторов на платформе. Существуют определенные в спецификации ACPI методы управления, которые позволяют Windows запрашивать информацию и состояние батареи. Точно так же существует модель, управляемая событиями, позволяющая аппаратной платформе уведомлять Windows об изменениях батареи и источника питания, например о переходе с переменного тока на питание от батареи.

Статус опроса

Диспетчер питания Windows периодически запрашивает информацию о состоянии батареи, включая оставшуюся емкость заряда и текущую скорость разряда. Этот запрос исходит от диспетчера питания, компонента пользовательского интерфейса более высокого уровня или приложения. Диспетчер питания превращает запрос в пакет запроса ввода-вывода (IRP) для аккумуляторных устройств. Когда батарея выставляется через интерфейс метода управления ACPI, драйвер батареи метода управления (cmbatt.sys) выполняет соответствующие методы управления ACPI. В случае информации о состоянии выполняется метод _BST (состояние батареи).

Метод _BST требует, чтобы встроенное ПО ACPI получило текущую информацию от подсистемы питания, а затем упаковало эту информацию в буфер с форматом, указанным в спецификации ACPI. Конкретный код, необходимый для доступа к состоянию батареи либо от встроенного контроллера, либо от зарядного устройства, подключенного через I²C, содержится во встроенном ПО ACPI и является частью кода, составляющего метод _BST.Конечный результат метода _BST — это буфер необходимой информации, который возвращается драйверу батареи метода управления. Драйвер батареи метода управления наконец преобразует буфер в формат, требуемый драйвером батареи и диспетчером питания Windows.

Уведомления об изменении состояния

Подсистема питания и аккумулятора будет генерировать несколько уведомлений в Windows об изменениях состояния, включая переходы с переменного тока на питание от аккумулятора. Опрос Windows для этих изменений состояния непрактичен, учитывая высокую частоту, с которой может потребоваться опрос.Следовательно, аппаратная платформа должна использовать управляемую событиями модель для уведомления Windows о значительных изменениях состояния батареи.

При изменении состояния батареи, включая оставшуюся емкость или состояние зарядки, микропрограмма ACPI выдает уведомление (0x80) на устройство батареи метода управления. Затем драйвер батареи метода управления Windows оценивает метод _BST и возвращает обновленную информацию диспетчеру питания.

При изменении статических данных батареи, включая последнюю полную емкость заряда, расчетную емкость и количество циклов, встроенное ПО ACPI выдает уведомление (0x81) на устройство батареи метода управления.Затем драйвер батареи метода управления Windows оценивает метод _BIX и возвращает обновленную информацию диспетчеру питания.

Платформа прерывает среду микропрограмм ACPI через прерывание управления системой (SCI) в случае платформы, оснащенной встроенным контроллером, и через GPIO в случае платформ с аппаратным обеспечением аккумуляторной подсистемы, подключенным непосредственно к основному кристаллу.

Работа ACPI со встроенным контроллером

Платформы

, аккумулятор и подсистема питания которых подключены к типичному встроенному контроллеру, используют рабочую область встроенного контроллера ACPI для облегчения связи между средой метода управления ACPI и аппаратным обеспечением платформы.

Прошивка ACPI должна определять встроенный контроллер в пространстве имен ACPI, как описано в разделе 12.11.1 спецификации ACPI, включая:

  • Узел Device () для встроенного контроллера.
  • Объект _HID, указывающий, что устройство является встроенным контроллером.
  • Объект _CRS для обозначения ресурсов ввода-вывода для встроенного контроллера.
  • Объект _GPE, определяющий SCI для встроенного контроллера.
  • Операционная область, описывающая информацию, содержащуюся во встроенном контроллере, к которой может получить доступ другой код метода управления ACPI в пространстве имен, включая состояние батареи и методы информации.

Полная информация описана в разделе 12 спецификации ACPI.

Доступ к информации о батарее из встроенного контроллера

Метод управления ACPI получает доступ к информации от встроенного контроллера, считывая значения, описанные в рабочей области встроенного контроллера.

Уведомление операционной системы об изменении состояния батареи

Когда встроенный контроллер обнаруживает изменение состояния батареи, включая изменение состояния зарядки или оставшейся емкости, как указано в _BTP, встроенный контроллер генерирует SCI и устанавливает бит SCI_EVT в регистре команд состояния встроенного контроллера (EC_SC).Драйвер Windows ACPI будет взаимодействовать со встроенным контроллером и выдавать команду запроса (QR_EC), чтобы запросить конкретную информацию об отправляемом уведомлении. Затем встроенный контроллер устанавливает значение байта, соответствующее выполняемому методу _QXX. Например, встроенный контроллер и встроенное ПО ACPI могут определять значение 0x33 как обновление информации о состоянии батареи. Когда встроенный контроллер устанавливает значение 0x33 в качестве уведомления, драйвер ACPI выполнит метод _QXX.Содержимое метода _QXX обычно будет Notify (0x80) на устройстве батареи метода управления в пространстве имен.

Работа ACPI с подключенной системой зарядки I²C

Платформы

также могут подключать свои батареи и подсистему питания к базовому набору микросхем через маломощную последовательную шину, такую ​​как I²C. В этих проектах рабочая область ACPI GenericSerialBus используется для обмена данными между методами управления ACPI и оборудованием подсистемы аккумуляторов. Подключение оборудования подсистемы батарей к прерыванию GPIO позволяет выполнять методы управления ACPI при изменении состояния батареи.

Когда аккумуляторная батарея и оборудование подсистемы питания подключены через I²C, прошивка ACPI должна определять:

  • Узел Device () для устройства контроллера GPIO, к которому подключено прерывание I²C, включая:

    • _HID объект, описывающий идентификатор оборудования контроллера GPIO.
    • _CSR Объект, описывающий прерывания и аппаратные ресурсы контроллера GPIO.
    • _AEI объект, который отображает одну или несколько линий GPIO на выполнение метода события ACPI.Это позволяет выполнять методы ACPI в ответ на прерывания линии GPIO.
  • Узел Device () для контроллера I²C, к которому подключены датчик уровня заряда аккумулятора и оборудование для зарядки, в том числе:

    • Объекты _HID и _CSR, описывающие идентификатор оборудования и ресурсы контроллера I²C.
    • Область действия GenericSerialBus в рамках устройства I²C, описывающая регистры виртуальных команд для устройства I²C.
    • Определения полей в регионе работы GenericSerialBus.Определения полей позволяют коду ASL вне устройства I²C получать доступ к виртуальным регистрам команд для устройства I²C.

Описание контроллера GPIO и сопоставление линий GPIO с событиями ACPI позволяет выполнять методы управления состоянием батареи и уведомления при возникновении прерывания GPIO от устройства I²C. Описание рабочей области GenericSerialBus позволяет коду ACPI для состояния батареи обмениваться данными по шине I²C и считывать регистры и информацию с указателя уровня заряда батареи и подсистемы зарядки.

Доступ к информации об аккумуляторе из системы зарядки

Состояние батареи может быть выполнено методами управления ACPI путем отправки и получения команд по шине I²C, к которой подключено оборудование подсистемы батареи. Код метода управления, поддерживающий методы статической информации о состоянии и батарее, считывает и записывает данные из рабочих областей GenericSerialBus, описанных в пространстве имен ACPI. Код метода управления считывает данные с датчика уровня топлива или статическую информацию о емкости аккумулятора и счетчиках циклов по шине I²C через рабочую область GenericSerialBus.

Уведомление Windows об изменении состояния батареи

Аппаратное обеспечение аккумуляторной подсистемы может сгенерировать прерывание, когда состояние изменяется, и прерывание физически подключено к линии GPIO на кристалле ядра. Линия GPIO может быть сопоставлена ​​с выполнением определенного метода управления с помощью объекта _AEI в контроллере GPIO, описанном в ACPI. Когда происходит прерывание GPIO, подсистема Windows ACPI запускает метод, связанный с конкретной линией GPIO, который, в свою очередь, может выполнить Notify () на устройстве батареи метода управления, заставляя Windows повторно оценить методы состояния и статической информации для обновления заряд батареи.

Реализация ACPI объекта электроснабжения

Прошивка ACPI должна реализовывать устройство источника питания ACPI. Этот объект должен сообщать о себе с идентификатором оборудования (_HID) «ACPI0003». Этот объект также должен реализовывать метод ACPI _PSR (Power Source). Этот метод возвращает состояние источника питания и сообщает, находится ли источник питания в настоящий момент в сети (питание переменного тока) или в автономном режиме (питание от батареи). Все входные источники питания для системы должны быть мультиплексированы с помощью одного метода _PSR.Например, _PSR должен передаваться онлайн, если система запитана через цилиндрический разъем постоянного тока или отдельный разъем док-станции. Не используйте несколько источников питания ACPI.

Метод _PSR должен сообщать онлайн (питание переменного тока) только тогда, когда система подключена к электросети. При изменении состояния _PSR платформа должна генерировать прерывание и уведомление (0x80) на устройстве в пространстве имен ACPI. Это должно быть выполнено сразу после того, как платформа обнаружит изменение физического состояния.

Реализация ACPI статической информации о батарее

Прошивка ACPI должна реализовывать метод ACPI _BIX для каждой батареи, который предоставляет статическую информацию о батарее, включая расчетную емкость, количество циклов и серийный номер.Таблица ниже расширяет определения полей, описанных в спецификации ACPI, и перечисляет специфичные для Windows требования к этой информации.

Поле Описание Требования для Windows
Редакция Обозначает версию _BIX Должен быть установлен на 0x0
Блок питания Определяет единицы, сообщаемые оборудованием. Либо: MA / MAh или mW / mWh. Должен быть установлен на 0x0, чтобы указать, что единицы измерения — мВт / мВтч
Расчетная мощность Показывает первоначальную емкость аккумулятора в мВтч Должно быть установлено точное значение и не может быть 0x0 или 0xFFFFFFFF
Последняя полная зарядка Показывает текущую полную емкость аккумулятора

Должно быть установлено точное значение и не может быть 0x0 или 0xFFFFFFFF

Это значение должно обновляться каждый раз, когда увеличивается счетчик циклов.

Аккумуляторная техника Указывает, является ли батарея аккумуляторной или одноразовой. Должен быть установлен на 0x1, чтобы указать, что батарея перезаряжаемая
Расчетное напряжение Указывает расчетное напряжение АКБ

Должно быть установлено на расчетное напряжение новой батареи в мВ.

Не может быть установлен в 0x0 или 0xFFFFFFFF.

Расчетная мощность предупреждения Указывает, что уровень предупреждения о низком уровне заряда батареи предоставляется изготовителем. Это значение игнорируется Windows.
Расчетная мощность Низкая Указывает критический уровень заряда батареи, при котором Windows должна немедленно выключиться или перейти в спящий режим, прежде чем система выключится. Необходимо установить значение от 0x0 до 5% от проектной емкости батареи.
Уровень детализации емкости аккумулятора 1 Указывает минимальную величину оставшегося изменения заряда, которое может быть обнаружено оборудованием между Проектной емкостью предупреждения и Проектной емкостью низкой. Должно быть установлено значение не более 1% от расчетной емкости батареи.
Уровень детализации емкости аккумулятора 2 Указывает минимальную величину оставшегося изменения заряда, которое может быть обнаружено оборудованием между последней полной зарядкой и проектной мощностью предупреждения. Должно быть установлено значение не более 75 мВт (приблизительно 0,25% от 25 Втч батареи), что составляет (1/400) расчетной емкости батареи.
Счетчик циклов Обозначает количество циклов батареи. Должно быть установлено значение больше 0x0. Не может быть установлено в 0xFFFFFFFF.
Точность измерения Указывает на точность измерения емкости аккумулятора. Должен быть установлен на 95 000 или лучше, что означает точность 95% или лучше.
Максимальное время выборки Максимально поддерживаемое время выборки между двумя последовательными оценками _BST, которые покажут разницу в оставшейся емкости. Нет особых требований.
Мин. Время выборки Минимальное поддерживаемое время выборки между двумя последовательными оценками _BST, которые покажут разницу в оставшейся емкости Нет особых требований.
Максимальный интервал усреднения Максимальный интервал усреднения в миллисекундах, поддерживаемый датчиком уровня заряда аккумулятора. Нет особых требований.
Мин. Интервал усреднения Минимальный интервал усреднения в миллисекундах, поддерживаемый датчиком уровня заряда аккумулятора. Нет особых требований.
Номер модели Номер модели аккумуляторной батареи, предоставленной изготовителем оборудования Не может быть NULL.
Серийный номер Серийный номер аккумулятора, предоставленного производителем оборудования Не может быть NULL.
Тип батареи Информация о типе аккумуляторной батареи, предоставляемая изготовителями оборудования Нет особых требований.
Информация об OEM Информация, предоставленная изготовителями оборудования Нет особых требований.

Реализация ACPI информации о состоянии батареи в реальном времени

Прошивка ACPI должна реализовывать метод ACPI _BST для каждой батареи, который предоставляет информацию о состоянии батареи в режиме реального времени, включая оставшуюся емкость и текущую скорость разряда. Таблица ниже расширяет определения полей, описанных в спецификации ACPI, и перечисляет специфичные для Windows требования к этой информации.

Поле Описание Требования для Windows
Состояние батареи Указывает, заряжается ли аккумулятор в данный момент, разряжается или находится в критическом состоянии. Состояние аккумулятора должно сообщать о зарядке, только если аккумулятор заряжается. Аналогично, состояние батареи ДОЛЖНО сообщать о разряде, только если батарея разряжается. Батарея, которая не заряжается и не разряжается, не должна сообщать ни бита.
Уровень заряда батареи Показывает текущую скорость разряда батареи в мВт.

Должно быть больше 0x0 и меньше 0xFFFFFFFF.

Должен быть точным в пределах значения точности измерения в _BIX.

Оставшаяся емкость аккумулятора Показывает оставшуюся емкость аккумулятора в мВтч.

Должно быть больше 0x0 и меньше 0xFFFFFFFF.

Должен быть точным в пределах значения точности измерения в _BIX

Текущее напряжение батареи Указывает текущее напряжение на клеммах аккумулятора. Должно быть между значением от 0x0 до 0xFFFFFFFF в мВ.

При изменении каких-либо данных в _BST платформа должна сгенерировать прерывание и уведомление (0x80) на аккумуляторном устройстве в пространстве имен ACPI.Это должно быть выполнено сразу после того, как платформа обнаружит изменение физического состояния. Это включает в себя любые изменения в поле состояния батареи для битов зарядки (например, Bit0) или разрядки (например, Bit1).

Кроме того, платформа должна реализовывать метод _BTP-Battery Trip Point-метод. _BTP позволяет Windows указать порог оставшейся емкости, при превышении которого платформа должна генерировать прерывание и уведомление (0x80) на аккумуляторном устройстве в пространстве имен ACPI. Метод _BTP предотвращает необходимость периодического опроса аккумулятора Windows.

Методы управления аккумулятором

Спецификация ACPI предоставляет методы управления, зависящие от устройства и операционной системы, с помощью метода, зависящего от устройства или метода управления _DSM. _DSM описан в разделе 9.14.1 спецификации ACPI.

Windows поддерживает следующие методы _DSM для устройств с батарейным питанием.

Направление скорости теплового заряда

Поле Значение Описание
UUID 4c2067e3-887d-475c-9720-4af1d3ed602e GUID, указывающий на расширение поддержки драйвера батареи метода управления Windows
Идентификатор редакции 0x0 Первая редакция этой возможности
Индекс функции 0x1 Установить дроссель заряда аккумулятора
Аргументы Температурный предел

Целочисленное значение от 0 до 100, указывающее предел теплового заряда.

Значение 40% означает, что аккумулятор должен заряжаться на 40% от максимальной скорости.

Значение 0% указывает, что зарядка аккумулятора должна быть остановлена ​​до повторного вызова этого метода.

Возвращаемое значение Нет н / д

Аккумулятор, обслуживаемый пользователем

Поле Значение Описание
UUID 4c2067e3-887d-475c-9720-4af1d3ed602e GUID, указывающий на расширение поддержки драйвера батареи метода управления Windows
Идентификатор редакции 0x0 Первая редакция этой возможности
Индекс функции 0x2 Указывает, что этот _DSM предназначен для OSPM, чтобы определить, подлежит ли батарейное устройство обслуживанию пользователем или нет.
Аргументы Нет Аргументы не требуются.
Возвращаемое значение Пакет, содержащий одно целое число.

0x0, если аккумулятор не подлежит обслуживанию пользователем и не может быть заменен конечным пользователем или может быть заменен конечным пользователем с помощью дополнительных инструментов.

0x1, если аккумулятор может быть заменен конечным пользователем без дополнительных инструментов.

Требуется сторожевой таймер зарядки

Поле Значение Описание
UUID 4c2067e3-887d-475c-9720-4af1d3ed602e GUID, указывающий на расширение поддержки драйвера батареи метода управления Windows
Идентификатор редакции 0x0 Первая редакция этой возможности
Индекс функции 0x3 Указывает, что этот _DSM предназначен для OSPM, чтобы определить, требует ли батарея метода управления периодической перезагрузки сторожевого таймера для поддержания сильноточной зарядки и периода, в течение которого сторожевой таймер должен быть сброшен.
Аргументы Нет Аргументы не требуются.
Возвращаемое значение Пакет, содержащий одно целое число. 0x0, если аккумулятор не требует обслуживания сторожевым таймером.

Значения, включая 0x0000001e и 0x12C, указывают максимальный интервал опроса в секундах.

Все остальные значения игнорируются и обрабатываются как 0x0, и сброс сторожевого таймера не требуется.

Если задан допустимый интервал сторожевого таймера, Windows будет выполнять метод _BST с интервалом, не превышающим заданное значение сторожевого таймера, всякий раз, когда значение BatteryState в методе _BST установлено на зарядку.

Динамическое обновление этого значения не поддерживается.

Драйверы минипорта батарей сторонних производителей

В Windows 10 OEM-производители и IHV могут разрабатывать собственные драйверы минипорта батареи сторонних производителей, чтобы заменить драйвер Microsoft cmbatt.sys и напрямую взаимодействовать с оборудованием батареи. Образец драйвера батареи предоставляется Microsoft на GitHub и как часть набора образцов WDK.

USB-зарядка (Windows 10 для настольных версий)

Корпорация Майкрософт признает ценность предоставления возможности поддержки зарядки мобильного устройства через USB.Благодаря усилиям по стандартизации, таким как переход ЕС к стандартизации зарядных устройств для мобильных телефонов, зарядные устройства USB стали широко доступны и работают с широким спектром устройств, включая телефоны с Windows, MP3-плееры, устройства GNSS и т. Д. Microsoft понимает ценность предложения одного зарядного устройства, которое может использоваться для зарядки нескольких устройств, включая устройство под управлением Windows. Кроме того, учитывая широкую отраслевую поддержку зарядки через USB, есть дополнительные преимущества, которые снижают затраты и воздействие на окружающую среду.

Начиная с Windows 8, мобильное устройство могло питаться и / или заряжаться через USB при условии соблюдения требований к зарядке аккумулятора, изложенных ниже.Кроме того, существует ряд требований, связанных с USB, которые должны быть выполнены для обеспечения качественного взаимодействия с пользователем.

  1. Питание / зарядка через USB должны быть полностью реализованы во встроенном ПО платформы. Для поддержки не требуется операционная система, драйвер или приложение.

  2. Устройство НЕ ДОЛЖНО выполнять перечисление при подключении к другому устройству. В результате устройство не будет заряжаться при подключении к стандартному USB-порту ПК, так как эти порты по умолчанию ограничены до 500 мА.Единственное исключение — когда этот порт используется для отладки и для начального программирования заводской прошивки.

  3. Устройство поддерживает зарядку через специальный USB-порт для зарядки. Устройство должно заряжаться при подключении к зарядному устройству, которое соответствует спецификации USB-зарядки аккумулятора версии 1.2. Устройство не должно потреблять более 1,5 А в соответствии со стандартами зарядки при подключении к стандартному зарядному устройству USB. Изготовитель оборудования может выбрать поддержку более высоких уровней тока при соблюдении следующих условий:

    • Устройство автоматически определяет тип зарядного устройства и заряжается с соответствующей скоростью для конкретного типа зарядного устройства.
    • Устройство и зарядное устройство соответствуют всем применимым стандартам по электротехнике и безопасности.
    • Производитель поставляет зарядное устройство и соответствующий кабель вместе с устройством.
  4. USB-зарядка поддерживается либо через стандартную розетку micro-AB, USB-C (рекомендуется), либо через фирменный разъем док-станции. Розетки micro-B НЕ допускаются на устройстве. При использовании проприетарного разъема для док-станции изготовитель оборудования должен поставлять с устройством соответствующий кабель для зарядки от стандартного зарядного устройства USB.

  5. Если реализован порт micro-AB, устройство должно автоматически определять тип кабеля, конфигурацию и принимать на себя соответствующую роль. Если вставлен штекер micro-B, а отладка на порту не включена, следует взять на себя роль зарядного устройства. Если вставлен штекер micro-B и на порту включена отладка, следует взять на себя роль отладки (т.е. зарядка не поддерживается). Если вставлен штекер micro-A, роль USB-хоста предполагается, когда подключенные USB-устройства распознаются Windows.

  6. Если порт micro-AB также функционирует как порт отладки, устройство должно предоставлять средства через встроенное ПО для переключения между зарядным устройством и ролью отладки. В настройках по умолчанию, поставляемых конечному пользователю, отладка должна быть ОТКЛЮЧЕНА.

  7. Если порт micro-AB также функционирует как порт отладки, устройство должно обеспечивать альтернативный путь входного питания через специальный цилиндрический соединитель или собственный соединитель док-станции.

USB-зарядка (Windows 10 Mobile)

См. Раздел USB в руководстве по разработке оборудования для Windows Phone.

Контрольные списки разработчика и исполнителя платформы

Вы можете использовать следующие контрольные списки для проверки соответствия конструкции платформы и микропрограммного обеспечения системы требованиям к батарее и подсистеме зарядки, изложенным в общих чертах.

Подсистема аккумулятора и контрольный список внедрения прошивки ACPI

Разработчики системы должны убедиться, что они выполнили следующие задачи в своей прошивке ACPI, чтобы обеспечить правильную передачу информации о батарее и подсистеме питания в Windows:

  • Добавьте объект Device () для каждого аккумуляторного устройства в пространстве имен ACPI.

  • Каждое аккумуляторное устройство должно обеспечивать следующие методы и объекты контроля:

    • _HID со значением PNP0C0A.

    • _BIX-Расширенная информация о батарее:

      Передает статическую информацию о батарее, включая последнюю полную емкость заряда, расчетную емкость и количество циклов.

    • _BST-Состояние батареи:

      Передает текущее состояние батареи, включая оставшуюся емкость, скорость разряда и состояние зарядки.

    • _ Точка срабатывания батареи BTP:

      Включает модель состояния батареи, управляемую событиями, для сокращения периодической работы по опросу. _BTP позволяет Windows указать порог оставшейся емкости заряда, при котором платформа должна выдавать уведомление (0x80) на аккумуляторном устройстве, чтобы запросить Windows на обновление информации о состоянии аккумулятора.

    • _STA-Общий статус:

      Позволяет Windows узнать, присутствует ли батарея в устройстве, где она может быть съемной или где может быть батарея в портативной док-станции.

  • Добавьте один объект Device () для адаптера переменного тока / источника питания в пространство имен ACPI.

  • Устройство источника питания должно обеспечивать следующие методы и объекты управления:

    • _HID со значением ACPI0003

    • _PSR-Источник питания:

      Сообщает, находится ли источник питания в настоящее время в сети (питание переменного тока) или в автономном режиме (питание от батареи). Все входные источники питания для устройства должны быть мультиплексированы методом _PSR.Например, _PSR должен передаваться в оперативный режим, если устройство питается через цилиндрический разъем постоянного тока или отдельный разъем док-станции. Не используйте несколько источников питания ACPI.

  • Метод _BIX должен поддерживать поля и ограничения, описанные в статической информации батареи выше:

    • Поле Revision должно быть установлено в 0x0.
    • Поле Power Unit должно иметь значение 0x0.
    • Расчетная емкость и емкость последней полной зарядки Значения должны быть установлены на точные значения от батареи и подсистемы зарядки, а не равны 0xFFFFFFFF или 0x00000000.
    • Поле Battery Technology должно быть установлено в 0x1.
    • Поле Design Voltage должно быть установлено точно и не равно 0x00000000 или 0xFFFFFFFF.
    • Для Design Capacity Low необходимо установить минимальное значение, необходимое для перехода в спящий режим или выключения системы из полностью включенного состояния.
    • Гранулярность емкости батареи 1 и Степень детализации емкости батареи 2 Поля должны быть установлены на значение не более 1% от расчетной емкости батареи.
    • Поле Cycle Count должно быть точно заполнено из подсистемы батареи.
    • Поле Точность измерения должно быть установлено на 80 000d или лучше.
    • Поля Номер модели и Серийный номер не должны быть установлены в NULL.
  • Предоставляет метод _BST, который позволяет Windows опрашивать состояние батареи в реальном времени. Все поля в методе _BST должны динамически возвращаться из базовой подсистемы питания и зарядки аккумулятора.Их точность должна быть в пределах значения точности измерения в методе _BIX.

  • Предоставьте метод _BTP, который позволяет Windows указать порог оставшейся емкости заряда, при достижении которого платформа прерывает работу Windows с уведомлением (0x80) на аккумуляторном устройстве.

  • Убедитесь, что уведомление (0x80) выдается только в ответ на изменение состояния батареи или отключение ограничения емкости заряда _BTP. Не выполняйте периодически уведомление (0x80).

  • Когда уровень заряда батареи достигает значения, указанного в _BIX.DesignCapacityofLow, платформа должна генерировать уведомление (0x80) на устройстве батареи метода управления.

  • Для систем с несколькими батареями, полностью внедрите батарейное устройство метода управления для каждой батареи.

    • Первая батарея в пространстве имен должна быть основной батареей системы, чтобы помогать в целях отладки.
  • Реализуйте метод _DSM для каждого аккумуляторного устройства, чтобы указать, может ли аккумулятор обслуживаться пользователем.

  • Реализуйте метод _DSM, если во время зарядки требуется периодический сброс сторожевого таймера и Windows гарантирует периодическое выполнение метода _BST в этом окне опроса.

  • Внедрите метод _DSM, если для тепловой модели платформы требуется управление скоростью заряда аккумулятора.

Использование велосипедного генератора для подзарядки аккумуляторной батареи (энергетический форум в Перми)

Привет, Майкл, я понимаю, что общие определения необходимы для передачи и проверки идей, но я также понимаю, что некоторые из определений со временем были изменены, чтобы соответствовать картина реальности, которую хотят другие. Я слушаю и являюсь поклонником Dr.Ричард Алан Миллер, который собирает докторские степени для развлечения и имеет степени по физике, физике плазмы, метафизике и нескольким другим дисциплинам, и он говорит, что большая часть того, что преподают в колледжах, является манипулируемой и недоказанной «научной религией». Он говорит, что за все годы своих исследований он не встретил ни одной «теории» физики, которая просуществовала бы более 20 лет и не была бы доказана ошибочностью. Вся математика зародилась в человеческом разуме, который сам по себе несовершенен.

Подобно тому, как «калории» — это единица измерения энергии, которая содержится в пище, чтобы обеспечить организм энергией, «калория» также является единицей измерения количества энергии, которое содержится в ведре масла или в сухом масле. придерживаться.«Калории» могут высвобождаться при сгорании в случае нефти, дерева, угля или других физических вещей, но они усваиваются человеком в результате потребления. Конечно, переваривание происходит в нашем кишечнике, но это химический огонь, а не плазменный. Если человек потребляет масло, дрова, уголь или что-то еще, если «калория есть калория», тогда не должно быть проблем. Точно так же «ватт», произведенный механическими средствами как математическая производная от сжигаемых калорий по отношению к выходной мощности, никоим образом не то же самое, что измеряемое умножение напряжения на ампер в электрической цепи.Есть ли математическая связь между калориями и ваттами? Конечно, где-то есть, и если что-то не работает с точным производным продуктом, то говорят, что это 40% или что-то еще «эффективное».

Я посмотрю на опубликованную вами статью, но просто взглянув на заголовок, там написано, что «электрическая и механическая энергия были сохранены», что означает, что это две разные вещи, или просто сказано «энергия была сохранена». Я согласен с тем, что общие определения очень необходимы, но должны быть различия, когда одно и то же слово используется для описания разных вещей, иначе в продукт вносится путаница.Конечно, оба типа энергии могут выполнять работу, но измерения производятся в калориях и лошадиных силах в одном, а в напряжении и в амперах — в другом, но все же в некоторой степени оба выхода определяются одним и тем же словом «ватт».

Я не ученый и не претендую на какие-либо особые знания, я просто умею замечать двусмысленность в языке и искать причины, по которым они существуют. Я бросил школу после года обучения в колледже из-за этого «недостатка». В раннем возрасте я решил, что игра сфальсифицирована, и после 60 лет жизни, наблюдая за своим собственным образованием, самостоятельно исследуя предметы, я по-прежнему испытываю неоднозначность языка.Я постоянно ищу слова в нескольких словарях и ищу их этимологию, и меня поражает, насколько много двусмысленности в языке, и большая часть того, что мне встречается, относится к «науке».

Сегодня на этой планете существуют технологии, которые были изобретены и были изолированы теми, кто желает сохранить власть, и школы ОТКЛОНЯЮТ учащихся от знаний, необходимых для того, чтобы заново открыть для себя то, что уже было изобретено. Бегущий по воде багги Стэна Мейерса — лишь один из примеров.Если технология, с которой он столкнулся, преподается ученикам в школе, они смогут улучшить ее, и власть имущие потеряют ее. Если бы все открытия Теслы когда-либо были бы обнародованы, наука вскружила бы голову. Двусмысленность в языке — лучшая форма массового контроля над сознанием, чтобы держать стадо в подчинении. Просто посмотрите, куда движется язык сегодня с «политкорректностью», и вы сможете спроецировать и увидеть будущее. Технологии также были ограничены из-за того, что путали определения и учили студентов видеть вещи только в одном свете с помощью одной книги «одобренных» определений.Если бы Стэн Мейерс или Тесла руководствовались утвержденными определениями, они бы никогда не создали то, что делали. Ой, подождите, они? Возможно, мы никогда не узнаем всей правды.

Все «эксперты» говорят, что методы Зеппа Хольцера безумие и не работают. Они говорят то же самое о Павле в книге «Назад в Эдем» «Садоводство с древесной щепой», но оба эти человека продолжают прокладывать тропы против течения «науки» и учат других, которые принимают знания, бегут с ними и учат других.Да, я признаю, что я пристрастен, и что я иду к другому барабанщику. Будущее будет заново изобретено теми, кто уже пользуется. Возможно, я никогда не внесу большой вклад, как Тесла и Стэн Мейерс (о, подождите, мы не должны знать о них), но я буду много работать, много учиться, извлекать уроки из своих ошибок (а их много) и пытаться делать лучше, пока я здесь, определяя вещи для себя по пути. Все, что я мог когда-либо надеяться для мира, — это то, что остальное человечество сделает то же самое.

Схема зарядного устройства

Зарядное устройство Nicad
30 ноября 2010 г.

его простое зарядное устройство использует единственный транзистор в качестве источника постоянного тока.Напряжение на паре диодов 1N4148 смещает базу транзистора средней мощности BD140. [подробнее]

Автомобильное зарядное устройство на 6 или 12 В
4 августа 2010 г.

Эта схема может автоматически, быстро и правильно заряжать аккумуляторы 6В и 12В. Основным фактором успеха в работе схемы является использование трансформатора [T1] хорошего качества с очень хорошей изоляцией … [подробнее]

3.6-вольтный измеритель заряда аккумулятора сотового телефона
4 августа 2010 г.

Это схема, аналогичная приведенной выше, и имеет гистограмму с 4 светодиодами, показывающую напряжение 3,6-вольтовой литий-ионной аккумуляторной батареи сотового телефона. Опорное напряжение обеспечиваются … [ещё]

2-элементное литий-ионное зарядное устройство
4 августа 2010 г.

Эта схема была построена для зарядки пары литиевых элементов (3,6 В каждый, емкость 1 ампер-час), установленных в портативном транзисторном радиоприемнике. [подробнее]

Зарядное устройство постоянного тока
4 августа 2010 г.

Простой метод зарядки аккумулятора от аккумулятора с более высоким напряжением показан на схеме внизу слева. Только один резистор необходим для установки желаемого зарядного тока и рассчитывается … [подробнее]

Цепь защиты аккумулятора 12 В
4 августа 2010 г.

Не попадайтесь с разряженным аккумулятором; Эта простая в сборке схема может отключить питание холодильника или автомобильной стереосистемы на 12 В, если напряжение батареи упадет ниже критического уровня.Электрохолодильники в фургонах … [подробнее]

Калькулятор времени зарядки аккумулятора и тока в мА

Сколько времени нужно, чтобы перезарядить аккумулятор?

Формула для расчета времени зарядки аккумуляторов:

ч = мАч / мА

« часов » равно « емкость аккумулятора в миллиампер-часах », разделенная на « выходная мощность зарядного устройства в миллиампер »

(потребность Подробная информация о формуле начисления платы приводится ниже с примерами.)

Зарядка аккумуляторных батарей.

Введите в калькулятор номер емкости аккумулятора , обычно он может быть красным на корпусе аккумулятора, например 1700 мАч (миллиампер-часы). Затем выберите тип / размер батареи в левом столбце (NiMH — NiCd — AAA — AA — C — D — 9 В (9 В)), а в правой части выберите выходной ток (выходная электрическая мощность) вашего зарядного устройства в мА ( миллиамперы).

Введите значение емкости только одной батареи.Без изменения результата по часам / мА можно заряжать 1-4 батареи.

Вы можете выбрать и использовать батареи определенного / особого размера в нижней части поля, а затем, при необходимости, установить другой выходной ток от зарядного устройства, выбрав ток 1 мА и умножив результат в обратном направлении — фактически разделив на существующее текущее значение, при котором работает ваше зарядное устройство.

Перезарядка аккумуляторных батарей 9 В

Контроль времени для зарядки обычных аккумуляторов 9 В (NiCd и NiMH 9 В.Таймер занимает больше времени, потому что их можно заряжать только при гораздо более низком уровне тока 0,1C или 1 / 10C (мАч / 10 = время зарядки в часах) от их значения емкости мАч. Обычно от 30 мА до 100 мА в зависимости от емкости аккумулятора 9 В в мАч. С этим все еще приятно мириться, учитывая, что 9-вольтовые неперезаряжаемые батареи стоят руки и ноги, но это не обязательно.

Капельная зарядка, метод непрерывной зарядки

Это делается с очень низким зарядным током, чтобы батарея или батареи постоянно оставались активными, как и в случае с аккумуляторным блоком беспроводного телефона, который устанавливается в базу станции.

Давайте рассмотрим жизненную / живую зарядку примеров, но прежде все же в краткой теории, чтобы убрать с пути некоторую практическую терминологию.

Общепринятые сокращения — символы — префиксы

Международные аббревиатуры, которые могут встретиться при использовании батарей и их чейнджеров:

  • никель-металлогидрид (элемент) — NiMH
  • никель-кадмиевый аккумулятор (элементы) — NiCd
  • Аккумулятор 9 В — 9 В — 9 В
  • миллиампер-час — миллиампер-час — мАч — мАч — мАч
  • миллиампер — мА (1/1000 ампер | 1 А = 1000 мА)
  • ампер — А (измерение количества электрического заряда)
  • аккумулятор, ток или емкость —
  • С
  • час — час — час
  • часов —
  • часов

Как рассчитать время зарядки аккумулятора вручную?

Формула для ручного расчета процессов зарядки аккумуляторов

Аккумуляторы размера AAA — AA — C — D:
часов (время зарядки) равно 12 x Ahr = часам ИЛИ 12/1000 x mAh = часам
(12/1000 x мАч = часы зарядки)

Пример расчетов по этой ручной формуле; рассчитать время зарядки для NiMH AA типоразмера 1 2400 мАч.Аккумуляторы 2 В с зарядным устройством на 100 мА и, во-вторых, с зарядным устройством с выходом тока 350 мА в 3,5 раза более мощным:

Зарядное устройство 100 мА :
12: 1000 = 0,012
0,012 x 2400 = 28,8 (часов)

Требуется 28,8 часов (28 часов 48 минут) для зарядки или подзарядки аккумуляторов емкостью 2400 мАч с зарядным устройством с токовым выходом 100 мА .

Зарядное устройство 350 мА :
12: 1000 = 0,012
0,012 x 2400 = 28,8
28.8: 3,5 = 8,2 (часов)

Зарядка или перезарядка аккумуляторов на 2400 мАч с помощью зарядного устройства с токовым выходом 350 мА занимает 8,2 часа (8 часов 12 минут).

Вот второй пример того, сколько времени нужно заряжать батареи, но на этот раз для зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов емкостью 1800 мАч 1,2 В типа aa и с такими же зарядными устройствами:

Зарядное устройство 100 мА :
12: 1000 = 0,012
0,012 x 1800 = 21,6 (час)

Зарядка или перезарядка аккумуляторов емкостью 1800 мАч с помощью зарядного устройства с токовым выходом 100 мА занимает 21,6 часа (21 час 36 минут). .

Зарядное устройство на 350 мА :
12: 1000 = 0,012
0,012 x 1800 = 21,6
21,6: 3,5 = 6,2 (час)

Всего для зарядки или перезарядки аккумуляторов 1800 мАч требуется 6,2 часа (6 часов 12 минут). зарядное устройство с выходным током 350 мА.

Перезаряжаемые батареи 9 В (9 В):
часов соответствует аккумулятору мАч / 10 (мАч / 10 = час)

Основы

время зарядки аккумулятора = емкость аккумулятора / выходной ток зарядки зарядного устройства

ч = мАч / мА

Поиск страниц при преобразовании в с помощью системы пользовательского поиска Google в Интернете

Как заряжать аккумуляторы? Рассчитайте время, необходимое для полной зарядки аккумулятора с помощью зарядных устройств для аккумуляторов с определенным током.

Для совместной работы в Интернете для улучшения »Время зарядки аккумулятора по сравнению с калькулятором тока в мА. , запросы на новые устройства или добавления веб-инструментов, отправьте свой отзыв.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *