Контроллер заряда li ion аккумулятора 18650 – специальная микросхема, обеспечивающая защиту батареи от негативного воздействия, вызванного параметрами зарядки. Это обязательный элемент схемы, без которого использование литий-ионной батареи считается опасным.
Контролер заряда Li-Ion аккумулятора обеспечивает защиту батареи от негативного воздействия при изменении параметров зарядки.
Устройство li-ion аккумулятора 18650
Контроллер зарядки литий-ионного аккумулятора производят корпорации: Sony, LG, Sanyo, Panasonic, Samsung, ATL, HYB. Остальные производители перекупают элементы и выдают за собственный продукт.
Максимальная емкость ионных аккумуляторов 18650 – 3600 мА-ч.; они, в отличие от батарей, могут многократно перезаряжаться. Цифра 18650 – форм-фактор, указывающий на длину аккумулятора (65 мм) и его диаметр (18 мм).
Основные характеристики литий-ионного аккумулятора 18650:
- максимально допустимое напряжение – 4,2 В (небольшие перезарядки губительно сказываются на сроке службы);
- минимально допустимое напряжение – 2,75 В (при понижении до 2 В заряд не подлежит восстановлению);
- минимально допустимая температура –20 °C 0С (зарядить на морозе невозможно);
- максимально допустимая температура +60 °C 0С (при превышении показателей возможны взрыв и возгорание);
- измерение емкости в ампер-часах – полная зарядка выдает 1 А тока в течение 60 минут, 2 А тока – 30 минут, 15 А тока – 4 минуты.
Литий-ионный АКБ преобразовывает химическую энергию в электрическую, поэтому возникает ток, приводящий в действие то или иное устройство. Такие батарейки оснащаются специальной защитной схемой, которая контролирует уровень ее нагрева и циклы работы. При перегреве и спаде напряжения до 2,7 В – контроллер автоматически прекращает работу АКБ.
Li-ion батарейки очень взрывоопасны, поэтому в них встроены защитные платы. Глубокий разряд таких батарей наступает через 2–3 года их неиспользования, после чего восстанавливаются они проблематично и не отличаются долгим сроком службы
.
Возможна ли реанимация
Потенциально можно реанимировать АКБ, у которой произошёл действительно глубокий разряд, и продолжить её эксплуатацию на благо автомобиля.
Для этого применяют разного рода методы и приборы.
Многое зависит от того, насколько сильным оказался разряд, как долго батарея находилась в таком состоянии, и сколько полных разрядов источник питания пережил до этого.
Производители обычно указывают в технической документации количество глубоких разрядов, которые может пережить тот или иной жидкостный свинцово-кислотный стартерный аккумулятор.
Обычно фигурируют цифры в диапазоне 15–20 циклов. Но в действительности даже 10 циклов достаточно, чтобы зимой аккумуляторная батарея уже не смогла выполнить свои функции.
Потому совет предельно простой.
А есть и такие батареи, которые вовсе не боятся подобных ситуаций.
Предназначение контроллера зарядки
Контроллер регулирует процесс заряда и разрядки аккумулятора. Если напряжение падает ниже 3 В, защита отключает банку от потребителя тока: устройство выключается. Также защитная схема предотвращает короткие замыкания. Некоторые виды защитных плат имеют терморезистор, который защищает элементы АКБ от перегрева.
Все платы осуществляют контроль за:
- переразрядом батарейки;
- перезарядом;
- током нагрузки;
- температурой.
Имея под рукой защитную плату, можно переделать старые АКБ шуруповерта, дрели на литиевые батареи, отличающиеся долгим сроком службы.
Особенности контроллера для зарядки li-ion аккумулятора 18650
Контроллер для литиевых аккумуляторов 18650 расположен сверху корпуса, чем удлиняет само устройство. Плата расположена впереди отрицательной клеммы, защищая АКБ от перезарядки/переразрядки. Основная страна-производитель – Китай.
Предназначение контролера зарядки
Как только защита будет установлена, корпус помещают в специальную пленку с термоусадкой. Из-за дополнительной защитной конструкции корпус удлиняется и утолщается, в редких случаях – не помещается в гнездо. В случае применения аккумулятора 18650 для создания тока в 12 В с общим контроллером заряда прерыватели не устанавливаются.
Основная функция такой защиты – сохранение работы источника энергии в установленных параметрах.
Виды контроллеров
Контроллеры для li-ion аккумуляторов отличаются ценой, производителем и внутренними элементами.
Самые популярные:
- HX-3S-A02 (цена – 150 рублей). Производитель – Китай, внутри чип S-8254AA, который защищает литий-ионные элементы от сильного заряда/разряда, короткого замыкания. К нему можно подключить три АКБ типа 18650 (максимальный ток – 10 А). Размер защиты – 50х16 мм.
- FDC-2S-2 (цена – 50 рублей). Производитель – Китай, чип – HY2120, предотвращает сильный заряд/разряд, короткие замыкания. Возможно подключение двух АКБ типа 18650 (максимальный ток – 3А). Параметры защиты – 36х6х1 мм.
- HX-2S-01 (цена – 70 рублей). Производство – Китай, чип – HY2120, уберегает от сильного заряда/разряда, короткого замыкания. Подключаются две АКБ типа 18650 (максимальный ток – 3 А). Размер защиты – 36х6х1 мм.
- HX-3S-D01(цена – 220 рублей). Производство – Китай, чип S-8254AA, контролирует сильный заряд/разряд, короткое замыкание. К нему можно подсоединить три АКБ типа 18650 (максимальный ток – 20 А). Размер защитной платы – 51х23 мм.
- HX-3S-D02 (цена – 200 рублей). Производитель – Китай, внутри чип S-8254AA, защищает от сильного заряда/разряда, короткого замыкания. К нему подключаются три АКБ типа 18650 (максимальный ток – 10 А). Размер схемы – 50х16 мм.
- HX-4S-A01 (цена – 250 рублей). Производитель – Китай, внутри чип S-8254AA, защищает от сильного заряда/разряда, короткого замыкания. Можно подсоединить четыре АКБ типа 18650 (максимальный ток – 6 А). Размер микросхемы – 67х16мм.
Схемы контроллеров
Ошибочно думать, что контроллеры заряда-разряда существуют: разрядом управлять не нужно, ток находится в прямой зависимости от нагрузки. Главное – это контроль за напряжением и температурой, временем завершения заряда. Под таким контроллером подразумевают плату, защищающую АКБ от глубокой зарядки/разрядки.
Схема контроллера литий-ионного аккумулятора
Микросхемы состоят из различных электронных элементов, поэтому имеют вариации:
- DW01-Plus. Самая популярная и простая микросхема, находится под самоклейкой с надписями, которой обернут аккумулятор. Плата шестиногая, полевые транзисторы соединены в один корпус восьминогой сборкой. Сопротивление транзисторов создает измерительный шунт: возникает большой порог срабатывания от одного устройства к другому. В полевики встроены паразитные светодиоды, благодаря которым АКБ заряжается даже при срабатывании защиты от глубокой разрядки.
- S-8241 Series. Разработчик микросхемы – фирма SEIKO, специализирующаяся на литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторах. Защитные ключи срабатывают при 2,3 и 4,35 вольтах и при спаде напряжения на FET1-FET2 до 200 мВ.
- LV5114OT. Защитная плата срабатывает при 2,5 и 4,25 вольтах, что предотвращает переразряд/перезаряд.
- R5421N Series. Среднее потребление энергии в рабочем состоянии – 3 мкА, в состоянии покоя – 0,3 мкА. Данная микросхема имеет ряд модификаций, которые разнятся величиной напряжения срабатывания при перезаряде.
ПОРЯДОК УСТАНОВКИ
Для установки устройства СтопРазряд вам потребуется гаечный ключ (чаще всего достаточно одного ключа на 10) для ослабления и затяжки крепления клемм.
2.1. Ослабьте крепление и снимите минусовую клемму.
2.2. Установите и закрепите устройство СтопРазряд на минусовой клемме аккумулятора, а минусовой кабель соедините с верхней клеммой, как показано на картинке
ВНИМАНИЕ !!! не нужно затягивать клеммы аккумулятора слишком сильно. Материал клемм достаточно пластичен
Слегка покачивайте устройство одной рукой во время затягивания гайки. Остановите затяжку как только устройство перестанет поддаваться.
2.3. Подключите питающий провод к плюсовой клемме АКБ. Например, можно ослабить гайку крепления полюсовой клеммы аккумулятора, зафиксировать контакт питающего кабеля устройства (как показано на картинке выше). Снова, аккуратно и без лишних усилий, затянуть крепление плюсовой клеммы аккумулятора.
Причины блокировки контроллером li-ion аккумулятора 18650
Главная причина – возникновение короткого замыкания из-за превышения предельно допустимого напряжения тока внутри АКБ. Микросхема разрывает электрическую цепь. Для разблокировки батареи достаточно зарядить ее.
Вторая причина – глубокий разряд аккумулятора. При глубоком некритичном разряде батарейку можно разблокировать с помощью зарядного устройства.
При разряжении до критичного состояния устройство не включится: внутренние химические процессы приводят к образованию металлических литиевых кристаллов, которые создают опасный контакт между положительным и отрицательным полюсами, приводящий к взрыву.
Что допустимо использовать в качестве нагрузки
Наиболее доступный и простой в использовании вариант – автомобильная лампочка на 60 Вт. Если в вашей кладовке имеется реостат, рассчитанный на нагрузки порядка 5 А и более, можно использовать и его.
Нагрузка включается в цепь по последовательной схеме, как и амперметр. Подключение вольтметра – параллельное, напрямую к клеммам батареи. Используя рукоятку реостата, добиваемся, чтобы стрелка амперметра установилась на отметке 5 А и наблюдаем за показаниями вольтметра – они должны упасть ниже 10 В. Время разряда будет зависеть от многих факторов, но обычно это промежуток 6-12 часов.
Второй способ, как быстро и правильно разрядить аккумулятор автомобиля, заключается в использовании одного вольтметра, который и будет выступать в качестве нагрузки – вам достаточно его подключить и наблюдать за показаниями. Однако такая процедура отличается большой длительностью из-за малого нагрузочного сопротивления, поэтому более предпочтительным вариантом считается использование мощного ремонтного тестера.
Самым надёжным считается использование многофункциональной заводской зарядки. Зарядное устройство позволяет разряжать АКБ любого типа, причём в автоматическом режиме, без необходимости постоянного контроля. От вас требуется только ввести начальные значения тока зарядки и напряжения, при котором прибор должен выключиться, проинформировав водителя об окончании процесса звуковым сигналом.
Это же ЗУ можно использовать и для последующей зарядки аккумулятора. Подключение мощной нагрузки не рекомендуется – разрядка будет происходить быстрее, но и с большим вредом для батареи.
Разряд батареи без снятия её с автомобиля
Самый примитивный метод – при заглушенном моторе включить любой потребитель электроэнергии: печку, фару, обогрев стекла. Процедуру можно выполнять только на автомобилях, имеющих вольтметр на панели приборов. Окончание разрядки контролируется по его показаниям, при уменьшении вольтажа батареи до 10,9 В.
Разряд подручными средствами вне автомобиля
Вне транспортного средства можно использовать автомобильную лампу мощностью 60 Вт – именно она даст значение тока разряда в 5 ампер. Предварительно нужно измерить плотность электролита – нормальным считается значение порядка 1,27-1,29.
Лампа включается в цепь параллельно, как и мультиметр – напрямую к клеммам аккумулятора. Прибор установите в режим измерения напряжения, установив верхний предел на уровне не более 20 В. Разрядка продолжается на тех же условиях – пока вольтаж не снизится до 10,9 В. Учтите, что лампа будет сильно греться, положите её на безопасный с точки зрения противопожарной безопасности материал.
Балансировочная плата для li-ion аккумулятора 18650
Какую функцию выполняет балансир в литийных аккумуляторах? Если последовательно соединять несколько банок, их напряжение складывается в общую сумму, а емкость батареи равняется самой низкой из всех элементов.
Чтобы предотвратить перезаряд самой «ленивой» части, ее отключают от питания, что позволяет оставшимся частям продолжать заряжаться. Балансир контролирует равномерно распределяющийся заряд, поэтому его включают в цепи с последовательным соединением элементов. При параллельном соединении в балансировке нет необходимости: здесь равномерное распределение заряда. Балансировочная плата обычно входит в общий защитный корпус MBS и носит название «балансировочный шлейф».
Как восстановить Li-ion АКБ
При полном выходе из строя батареи лучшее решение – утилизация, в ситуации крайней необходимости ее можно реанимировать различными способами:
- Помещение АКБ в морозильник: резкая смена температуры в ряде случаев приводит к его временному запуску. В морозильной камере необходимо держать ее в течение 40–50 минут, после чего извлечь и незамедлительно подключить к зарядному устройству на 5 минут. Подождать разогрева батарейки до комнатной температуры и полностью зарядить.
- Вскрытие АКБ и отсоединение защитной микросхемы. Процедура проводится крайне осторожно. Для начала необходимо измерить тестером напряжение на контактах (дальнейшие действия возможны только при нулевом показателе), отсоединить защитную плату, замерить показатели напряжения. Дальше подключить зарядное устройство к аккумулятору на 10–15 минут, установив такие показатели: 100 мА, 4,2 В. При перегреве батареи зарядку следует отсоединить. Как только она полностью зарядится, защитная схема возвращается на место.
Перед разбором посмотрите на дату выпуска li-ion аккумулятора. Если ему больше 3–4 лет, не стоит пытаться реанимировать его.
Итак, контроллер для литий-ионных батарей выполняет важную функцию – не позволяет напряжению вырасти до 4,2 В и понизиться до 2,75 В (оптимальное напряжение для АКБ на литии – 3,7 вольта). Сильная разрядка и повышенная зарядка приводят к выходу устройства из строя.
Где я применяю литиевые батареи
Давно переделал шуруповерт и электроотвертку на литий. Пользуюсь этими инструментами нерегулярно. Теперь даже через год неиспользования они работают без подзарядки!
Маленькие батареи ставлю в детские игрушки, часы и т.д., где с элемента. Там где нужно ровно 3V добавляю один диод последовательно и получается как раз.
Ставлю в светодиодные фонарики.
В тестер вместо дорогой и малоёмкой «Кроны 9V» установил 2 банки и забыл все проблемы и лишние затраты.
Вообще ставлю везде, где получается, вместо батареек.
