Неисправности литий ионного аккумулятора
Попробуй подписаться !
Аккумуляторы
для мобильных устройств:
проблемы и решения
Типовые дефекты (неисправности) аккумуляторов
Знакомство с возможными дефектами никель-кадмиевых NiCd, никель-металл гидридных NiMH, литий-ионных Li-ion, литий-полимерных Li-Pol, герметичных свинцово-кислотных SLA аккумуляторов, распознаваемых анализатором Cadex 7000, поможет Вам глубже познакомиться с проблемами, имеющими место при эксплуатации аккумуляторов, и определиться в целесообразности приобретения анализатора.
Ниже приведены перечни возможных дефектов аккумуляторов, сгруппированные в несколько таблиц, а также причины и рекомендации по их устранению. В левой колонке каждой таблицы приведен цифровой код дефекта, индицируемый на дисплее анализатора Cadex 7000.
Кроме того, приведены возможные неисправности анализатора, сказывающиеся на определениии дефектов аккумуляторов.
Исправимые дефекты позволяют анализатору продолжать выполнение программы обслуживания аккумулятора, при этом анализатор индицирует код дефекта для привлечения внимания оператора. Эти дефекты часто могут быть устранены дополнительным циклированием аккумулятора.
CHARGE CURRENT REDUCED — уменьшенный ток заряда.
Примечание: анализатор автоматически снижает зарядный ток наполовину и делает новую попытку заряда. Если напряжение на аккумуляторе снова увеличивается, сообщение об ошибке 118 выдается.
Напряжение на аккумуляторе во время заряда увеличивается до слишком высокого значения вследствие:
— установленный зарядный ток слишком велик для данного типа аккумулятора;
— аккумулятор новый, после длительного хранения и не формован;
— в аккумуляторе недостаточно электролита.
Дефекты по напряжению
Дефекты по напряжению вызваны короткозамкнутыми или «мягкими» элементами в аккумуляторе. Такие дефекты не могут быть исправлены циклированием и аккумуляторы необходимо заменить.
Аккумулятор не способен держать напряжение заряда вследствие:
— NiCd, NiMH элементы сухие;
— SLA элементы сульфатированы или корродированы.
Проверьте правильность установки напряжения аккумулятора.
Аккумулятор с высоким внутренним сопротивлением изъять из эксплуатации.
— Аккумулятор полностью разряжен;
Заряд прерван.Правильное напряжение не может быть получено в отведенное время вследствие:
— емкость аккумулятора слишком велика для установленного тока заряда;
— неправильно установлено напряжение аккумулятора;
— аккумулятор имеет короткозамкнутые элементы.
Проверьте установку напряжения, номинальной емкости и зарядного тока аккумулятора.
Замените аккумулятор, если данный дефект не исчезает.
Напряжение на аккумуляторе во время заряда увеличивается до слишком высокого значения вследствие:
— зарядный ток слишком большой для аккумулятора данного типа;
— аккумулятор новый или после длительного хранения;
— в аккумуляторе недостаточно электролита;
— аккумулятор не предназначен для быстрого заряда.
Проверьте установку значения тока заряда.
Если аккумулятор холодный, то подождать дотех пор, пока он согреется до комнатной температуры.
Попробуйте применить программу Prime при небольшом токе заряда.
Если дефект сохраняется — замените аккумулятор.
Электрический контакт с аккумулятором прерывается пять раз в течение одной минуты вследствие:
— плохого электрического контакта аккумулятора с адаптером;
— сухого или испорченного элемента в аккумуляторе;
— сульфатации или коррозии SLA аккумулятора;
— аккумулятор имеет встроенную схему защиты по току (взрывобезопасность);
— зарядный или разрядный ток слишком велик.
Проверьте контакт аккумулятора с адаптером.
Проверьте правильность установки тока заряда и разряда.
Взрывобезопасные аккумуляторы могут потребовать применения специальных адаптеров.
Если дефект сохраняется — замените аккумулятор.
Если сообщение сохраняется при установленном аккумуляторе, то:
— возможно переключатель на аккумуляторе установлен в положение «выключено»;
— контакты аккумулятора не соосны контактам адаптера;
— несоответствие типа аккумулятора используемому адаптеру;
— у аккумулятора сработала внутренняя схема защиты;
— контакты аккумулятора имеют неровности.
Установите переключатель в положение «включено», если переключатель электрически задействован.
Проверьте качество поверхности контактов аккумулятора.
Обеспечьте соприкосновение контактов аккумулятора и адаптера.
Очистите все контакты.
Дефекты временных интервалов (ограничений по времени)
Любой режим обслуживания аккумуляторов имеет ограничение на время выполнения каждой определенной операции. Если операция не может быть завершена в отведенное для нее время, анализатор выдает следующие коды ошибок.
Время заряда превышает расчетное значение вследствие того, что емкость аккумулятора слишком велика для установленного тока заряда.
Время восстановления превышает расчетное вследствие:
— ток в режиме восстановления слишком мал;
— сильных элементов в аккумуляторе с несогласованными элементами;
-устройство защиты внутри аккумулятора возможно препятствует глубокому разряду.
Используйте рекомендоанные установки. Проверьте электронное устройство защиты внутри аккумулятора.
Этот дефект не является фатальным и программа продолжает выполняться в нормальном режиме.
Температурные дефекты имеют место в случае использования адаптеров, приспособленных для измерения температуры.
Проверьте контакты; произведите выдержку аккумулятора до достижения им комнатной температуры ; запретите температурный датчик в параметрах расширенного C-кода.
Используйте правильные установки;
устраните внешний нагрев.
Дефекты по электрическим параметрам
Ошибка калибровки. Нет прохождения тока через выводы адаптера.
Возможна неисправность адаптера.
Дефекты, устраненые в процессе обслуживания
Источник
Кратко о том, как восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда
В общем, ситуаций может быть только две:
- Аккумулятор вроде бы работает, но очень быстро разряжается.
- Аккумулятор сел в ноль и вообще не хочет заряжаться.
Первая ситуация: потеря емкости
В первом случае у аккумулятора упала емкость и с этим придется смириться. Полное восстановление аккумуляторов после глубокого разряда невозможно (это касается всех Li-ion аккумуляторов: 18650, 14500, 10440, аккумуляторов от мобильников и т.д.). Даже теоретически нельзя вернуть емкость литиевого аккумулятора.
Снижение емкости — абсолютно нормальный процесс. Это происходит во время каждого цикла заряда/разряда, независимо от того, насколько правильно эксплуатируется аккумулятор. Однако, если в процессе эксплуатации часто допускаются глубокие разряды или, наоборот, длительные перезаряды (более 500%), то скорость потери емкости может существенно возрасти.
Последние исследования показали, что литиевые аккумуляторы теряют свою емкость даже если вообще не эксплуатируются. Например, во время обычного хранения на складах. По данным исследований, аккумулятор теряет примерно 4-5% емкости в год.
Вторая ситуация: не хочет заряжаться
Теперь рассмотрим второй случай — аккумулятор не заряжается.
Обычно эта ситуация возникает, когда какое-либо устройство (телефон, планшет, мп3-плейер) долго лежали без дела с разряженным аккумулятором. Или если литиевые аккумулятор подвергся глубокому охлаждению.
В принципе проблем с зарядкой таких аккумуляторов быть не должно. Внутри каждого аккумулятора — между самой банкой аккумулятора и теми клеммами, которые мы видим — находится модуль защиты, который отключает банку от клемм при снижении напряжения ниже определенного порога. Внешне это проявляется как полное отсутствие напряжение на выходе аккумулятора (ноль вольт).
На самом деле, как правило, на самой банке в этот момент напряжение составляет около 2.4-2.8 Вольта.
Все современные модули защиты устроены таким образом, что даже в случае блокировки аккумулятора от дальнейшего разряда, его все-таки можно зарядить. Это происходит благодаря паразитному диоду, встроенному в ключ на полевом транзисторе. Вот типовая схема модуля защиты аккумулятора 18650:
Так как при глубоком разряде закрывается только транзистор FET1, а второй MOSFET при этом остается открытым (пропускает ток в обоих направлениях), то зарядный ток спокойно протекает от плюсовой клеммы батареи через FET2, паразитный диод внутри FET1 к минусовой клемме.
В случае блокировки аккумулятора по перегрузке (КЗ в нагрузке), модуль защиты также запирает транзистор FET1. Нет никакой разницы от чего сработала защита — от переразряда или от короткого замыкания. Результат один — открытый транзистор FET2 и закрытый полевик FET1.
Таким образом, при глубоком разряде плата защиты литий-ионного аккумулятора ни в коей мере не препятствует заряду аккумулятора.
Проблема лишь в том, что некоторые зарядные устройства считают себя слишком умными и когда видят, что на аккумуляторе слишком низкое напряжение (а в нашем случае оно вообще будет равно нулю), они считают, что произошла какая-то недопустимая ситуация и напрочь отказываются выдавать зарядный ток.
Это сделано исключительно в целях безопасности. Дело в том, что при внутреннем коротком замыкании аккумулятора, заряжать его становится опасно — он может сильно перегреться и вспучиться (со всякими спецэффектами вроде вытекания электролита, выдавливания крышки планшета и т.п.). В случае же обрыва внутри аккумулятора, заряжать его становится совершенно бессмысленно. Так что логика работы таких умных зарядников вполне понятна и оправдана.
О том, как обхитрить зарядку и восстановить работоспособность литиевого аккумулятора после глубокого разряда читайте далее.
Как заставить заряжаться?
По сути, восстановление литий ионных аккумуляторов после глубокого разряда сводится к тому, чтобы вернуть его в штатный режим работы. Надо понимать, что потерю емкости это никоим образом не компенсирует (это невозможно в принципе).
Чтобы все-таки заставить слишком хитрое зарядное устройство заряжать наш сильно севший аккумулятор, необходимо сделать так, чтобы напряжение на нем превысило некий порог. Как правило, достаточно 3.1-3.2 Вольта, чтобы ЗУ посчитало ситуацию штатной и разрешило зарядку.
Поднять напряжение на аккумуляторе можно только с помощью сторонней (более глупой) зарядки. В народе это называется «толкнуть» аккумулятор. Для этого достаточно просто подключить к клеммам аккумулятора внешний блок питания, ограничив при этом максимальный ток.
Для наших целей подойдет любое зарядное устройство для сотового телефона. Чаще всего современные зарядники имеют выход в виде USB-гнезда и, соответственно, выдают 5В. Нам осталось только лишь подобрать резистор, ограничивающий ток заряда.
Сопротивление резистора рассчитывается по закону Ома. Возьмем худший сценарий — на внутренней банке литий-ионного аккумулятора напряжение составляет 2.0 Вольта (померить его, не разбирая аккумулятор, мы не сможем, поэтому просто предположим, что это так).
Тогда разница между напряжением источника питания и напряжением на аккумуляторе будет составлять:
Рассчитаем сопротивление токоограничивающего резистора, чтобы ток заряда не превышал 50 мА (этого вполне достаточно для первоначального заряда и в то же время вполне безопасно):
R = 3В / 0.050А = 60 Ом
Теперь узнаем, какова мощность будет рассеиваться на этом резисторе, в случае внутреннего короткого замыкания аккумулятора (тогда на резисторе будет падать все напряжение блока питания):
P = (5В) 2 / 60 Ом = 0.42 Вт
Таким образом, чтобы восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда, берем любой блок питания на 5В, ближайший подходящий резистор — 62 Ом (0.5Вт) и подключаем все это к аккумулятору следующим образом:
Подойдет источник питания и на другое напряжение, достаточно будет пересчитать сопротивление и мощность ограничительного резистора. И нужно помнить, что в схемах защиты li-ion, как правило, используются полевые транзисторы с небольшим напряжением сток-исток, поэтому брать блок питания с большим выходным напряжением нежелательно.
Если заряд не идет (резистор не греется, а на аккумуляторе полное напряжение блока питания), то либо схема защиты ушла в совсем глубокую защиту, либо она просто вышла из строя, либо имеет место внутренний обрыв.
Тогда можно попробовать снять наружную полимерную оболочку аккумулятора и подключить нашу импровизированную зарядку напрямую к банке. Плюс к плюсу, минус к минусу. Если и в этом случае заряд не пошел, то аккумулятору кранты. Зато если пошел, то нужно дождаться пока напряжение поднимется до 3+ Вольт и дальше можно заряжать уже как обычно (штатной зарядкой).
Теперь другая ситуация — резистор, наоборот, ощутимо нагревается, но на аккумуляторе нулевое напряжение, значит где-то внутри имеется короткое замыкание. Потрошим аккумулятор, отпаиваем модуль защиты и пытаемся зарядить саму банку. Если дело пошло, значит плата защиты неисправна и подлежит замене. Впрочем, можно использовать аккумулятор из без нее.
Источник