ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

принцип работы аккумуляторной батареи, устройство АКБ автомобиля, типы устройств

Независимые элементы питания сейчас стали одними из наиболее востребованных устройств, изобретённых людьми. Конструкция большинства гаджетов и их назначение часто предполагает отсутствие непрерывного доступа к электросети, поэтому и стали необходимыми такие устройства, как аккумуляторы. Они дают возможность пользоваться нужными приборами в любых требуемых условиях.

Что называют аккумулятором

Аккумулятором в самом общем значении этого понятия называется техническое приспособление, которое используется для накопления какого-либо вида энергии с целью её последующей равномерной отдачи в течение достаточно длительного периода времени (в отличие от конденсатора, который отдаёт накопленный заряд моментально). Конденсатор сохраняет непосредственно электрический заряд, в отличие от аккумулятора, который при зарядке преобразует электрическую энергию в энергию химической реакции, а когда будет работать под нагрузкой, превратит накопленную химическую энергию в электрическую.

Принцип работы аккумуляторной батареи заключается в том, что постоянно происходит химическая реакция между жидкостью-электролитом и металлическими пластинами-электродами. Единичные аккумуляторы очень слабы и не могут давать ток, достаточный для работы большинства устройств. Поэтому чаще всего они объединяются в аккумуляторные батареи, в которых используется последовательное или параллельное соединение отдельных элементов питания.

Разряд элемента питания

Конструкция подобных источников питания предполагает наличие двух клемм: плюса и минуса. Их работа происходит таким образом: при отсутствии нагрузки электрическая цепь разомкнута, а при подключении к полюсам какого-либо устройства цепь замыкается и начинается разрядка АКБ. Ток разряда, протекающий по батарее в таких условиях, возникает за счёт перемещения между электродами ионов: анионов и катионов.

Более подробно процесс разрядки батареи удобнее всего будет рассмотреть на конкретном примере. Катод (положительный электрод в источнике тока) состоит из гидрата закиси никеля, в который для улучшения проводимости добавляется графитовый порошок.

Для изготовления анода (отрицательного электрода) в батареях такого типа применяются железные сетки с губчатым кадмием. Электролитом в таком устройстве будет смесь гидроксидов калия и лития. Оксид-гидроксид никеля в таком щелочном источнике питания вступает в химическое взаимодействие с атомами кадмия и молекулами воды. В результате такой реакции образуются гидроксиды кадмия и лития, а также выделяется электроэнергия.

Цикл заряда батареи

Для начала зарядки от клемм аккумулятора необходимо отключить нагрузку. На свободные клеммы батареи подаётся постоянный ток со значением напряжения большим, чем выходное напряжение заряжаемого устройства.

При осуществлении зарядки следует строго соблюдать полярность, то есть должны совпадать положительные и отрицательные контакты батареи и зарядного устройства. Важно учитывать, что устройство для зарядки необходимо выбирать с большей мощностью, чем сам аккумулятор, для того, чтобы преодолевать сопротивление оставшейся в нём энергии и производить электрический ток с направлением, противоположным току разряда. В результате обратимые химические реакции, протекающие в АКБ, поменяют своё направление.

Для рассмотрения примера можно взять также никель-кадмиевую батарею. В реакцию вступают гидроксиды кадмия и никеля, образовавшиеся при цикле разряда. Продуктами этой реакции будут оксид-гидроксид никеля, вода и восстановленный кадмий.

Из всего вышесказанного следует, что во время рабочего цикла меняется только химический состав электродов. Электролит лишь создаёт требуемую для протекания реакций среду. С течением времени он может испаряться, что не самым лучшим образом скажется на продолжительности работы батареи. Рассмотренный принцип работы верен для любого типа аккумуляторов, будет изменяться только химический состав электродов и электролита.

Типы соединения аккумуляторов

Отдельные аккумулирующие элементы позволяют получать малые напряжение и силу тока. Например, чаще всего значение напряжения будет находиться в пределах 1−2 вольта. Для работы большинства устройств таких значений явно недостаточно. Чтобы повысить получаемое напряжение или силу тока, нужно устроить соединение аккумуляторов в батарею. Нужно подробнее остановиться на описании этих способов.

Параллельное соединение

Для соединения аккумулирующих элементов в батарею или нескольких АКБ требуется соединять их положительные клеммы с положительными, а отрицательные с отрицательными. К нагрузке присоединяются соединённые выводы всех элементов. При таком способе соединения напряжение в цепи будет таким же, как у каждой батареи по отдельности (если использовать батареи с одинаковым напряжением). А ёмкость станет равна сумме ёмкостей всех входящих в батарею элементов. Соответственно, вырастет и сила тока, которую такое устройство будет способно давать за определённый период до полной разрядки.

Последовательный способ

При использовании последовательного способа соединения АКБ следует связывать разнополярные контакты. Положительную клемму одного устройства соединяют с отрицательной клеммой другого, а электрическая схема подключается к свободным контактам первой и последней батарей. Итоговое выходное напряжение при применении такого вида соединения будет равняться сумме выходных напряжений всех задействованных источников электрического тока.

Например, чтобы получить АКБ с выходным напряжением двенадцать вольт, следует соединить последовательно четыре источника с напряжением три вольта или десяток аккумуляторов с выходным напряжением 1,2 вольта. Общая ёмкость собранных при помощи последовательного соединения АКБ будет равна ёмкости каждого аккумулятора по отдельности, то есть не изменится.

Типы источников тока

АКБ различаются по своему предназначению, характеристикам, тому как устроен аккумулятор и материалам, используемым при их изготовлении. На сегодняшний день в мире производится более трёх десятков типов различных аккумуляторов, основное различие между которыми заключается в химическом составе электродов, а также используемым видом электролита. Так, к примеру, в группу литий-ионных аккумуляторов входит двенадцать различных моделей. Наиболее популярными из всех производимых являются следующие типы:

  • свинцово-кислотные;
  • литиевые;
  • никель-кадмиевые.

На них приходится значительная часть рынка элементов питания. Для лучшего представления о том, из каких материалов могут изготавливаться современные аккумуляторы стоит привести их полный список:

  • железо;
  • свинец;
  • титан;
  • литий;
  • кадмий;
  • кобальт;
  • никель;
  • цинк;
  • ванадий;
  • серебро;
  • алюминий;
  • целый ряд прочих металлов, которые, правда, используются крайне редко.

Применение при производстве различных материалов оказывает значительное влияние на итоговые эксплуатационные показатели и, как следствие, на область возможного использования. Например, литий-ионные АКБ часто устанавливаются в мобильные компьютеры и другие гаджеты.

В то время как никель-кадмиевые аккумуляторы в основном используются как альтернатива простым одноразовым батарейкам. В теории аккумуляторные батареи любого типа могут сочетаться с любым устройством. Дело лишь в целесообразности и себестоимости производства.

Основные характеристики

Выше были рассмотрены материалы, применяющиеся при изготовлении перезаряжаемых элементов питания, основные принципы их работы и способы соединения. Теперь можно перейти к их эксплуатационным качествам. Важнейшими эксплуатационными характеристиками являются:

  • Плотность энергии АКБ. Этот показатель равен отношению полного количества электроэнергии, которую аккумулятор способен отдать, к его массе или объёму.
  • Ёмкостью называют максимальный отдаваемый аккумулятором заряд во течение цикла разрядки, до достижения минимального значения напряжения на клеммах. В метрической системе такая величина выражается в кулонах (Кл), но в повседневной жизни гораздо чаще применяется внесистемная единица ампер-час (Ah) или, для слабых элементов питания миллиампер-час. Также в некоторых случаях может использоваться показатель, называемый энергетической ёмкостью. Он выражается в джоулях (система СИ) или в ватт-часах. Ёмкость показывает прибор какой мощности и в течение какого времени может питаться от конкретной АКБ.
  • Температурный режим — диапазон значений температуры окружающей среды, в котором производитель рекомендует использование этого аккумулятора. При значительном отклонении от рекомендуемого изготовителем диапазона эксплуатационных температур, сильно возрастает вероятность того, что источник питания придёт в негодность. Это можно объяснить влиянием пониженных и повышенных температур на скорость течения химических реакций, а также на изменение давления внутри батареи.
  • Саморазрядом АКБ называют потерю заряда, происходящую в заряженной батарее, при условии отсутствия нагрузки, подключённой к контактам. Величина этого показателя определяется, в основном, конструкцией батареи. Она может со временем возрастать из-за нарушения изоляции межу электродами по целому ряду причин.

Все эти параметры аккумуляторных батарей предоставляют наибольший интерес для конечного пользователя.

Устройство электродов

В качестве примера можно использовать свинцово-кислотную батарею. Каждая ячейка такого аккумулятора содержит пару электродов и разделительные пластины, которые изготовляются из пористого материала, не вступающего в химическое взаимодействие с кислотой. Такие пластины призваны препятствовать короткому замыканию погруженных в электролит электродов, и называются сепараторами.

Электроды в таких аккумуляторах выполняются в виде плоских свинцовых решёток. В ячейки таких решёток запрессовывается порошкообразная двуокись свинца (в пластинах-анодах) и металлический свинец в порошковой форме (в пластинах-катодах). Применение порошков обусловлено стремлением увеличить площадь поверхности раздела на границе электролит — электрод, что значительно повышает ёмкость такого источника тока.

Имеются экспериментальные образцы аккумуляторов, в которых свинцовые решётки замешены электродами, состоящими из сплетённых нитей углеволокна, которые покрываются тончайшим свинцовым напылением. Такая технология позволяет использовать значительно меньше свинца за счёт распределения его по большой площади, что делает аккумуляторную батарею не только миниатюрнее и легче, но и повышает её эффективность. КПД выше, чем у традиционных, а время зарядки сильно снижено.

Проводящее вещество

Пластины электродов и сепараторов опущены в электролит, в качестве которого в свинцово-кислотных аккумуляторах используется серная кислота, разведённая дистиллированной водой. Такая вода применяется для приготовления раствора потому, что она не оказывает влияния на кислотность среды. Проводимость получаемого таким образом раствора зависит лишь от концентрации серной кислоты и комнатных условиях будет максимальной при значении плотности жидкости-электролита в 1,23 грамма на кубический сантиметр.

Проводимость электролита обратно пропорциональна внутреннему сопротивлению источника питания, и, соответственно, повышение проводимости снижает потери энергии и увеличивает КПД. Стоит отметить, что в областях холодного климата часто используют повышенные до 1,29−1,31 грамма на кубический сантиметр концентрации серной кислоты. Это делается для предотвращения замерзания электролита. Ведь образующийся лёд может повредить корпус аккумулятора.

В батареях, которые устанавливаются в бытовые источники бесперебойного питания, системы сигнализации и другие бытовые приборы, жидкий электролит иногда сгущается до состояния пасты раствором силиката натрия. Но принцип работы АКБ остаётся тем же.

Области применения АКБ

Аккумуляторные батареи получили широчайшее распространение во всех видах технических устройств. Без них не обходится ни одно портативное электронное устройство: от наручных часов до ноутбуков. Даже в простых электрических фонарях производители предпочитают использовать встроенные АКБ вместо сменных элементов питания.

Не стали исключением и автомобили. В машинах привычных конструкций автомобильный аккумулятор используется для запуска двигателя и бесперебойного питания бортовой электрики и электроники. В набирающих всё большую популярность гибридных и электромобилях аккумуляторы играют ещё более важную роль. Причём в этом случае требования, предъявляемые к устройству АКБ автомобиля, ещё выше.

Крайне важны такие параметры: ток запуска, глубина разряда и максимальное количество циклов перезарядки, которое способен выдержать аккумулятор. Можно смело утверждать, что современный образ жизни был бы невозможен без аккумуляторных батарей.

Аккумуляторная батарея: устройство, принцип работы, типы

Мы не представляем жизни без них. Они окружают нас повсюду. Лежат у людей в карманах, висят дома на стенах, установлены в каждом автомобиле и общественном транспорте, даже стационарные компьютеры не работают без них, не говоря уже о ноутбуках. Человечество в окружении этих элементов под названием аккумуляторы. Но несмотря на такое разнообразие источников энергии, единицы знают, как они устроены и как ими правильно пользоваться. В этой статье рассмотрены некоторые виды аккумуляторных батарей, применяемых в большинстве сферах человеческой жизни.

История

Впервые свет увидел аккумулятор в 1859 году. Изобретенный блестящим физиком и профессором имя которого Луи́ Гасто́н Планте́. Это имя широко известно в узких кругах. Человечество уже на протяжении 160 лет пользуется этим изобретением, которое серьезно облегчает жизнь каждого человека. Начиная от часов на руках и заканчивая сложными аппаратами поддерживающими жизнь в больницах.

С каждым годом электромобили сильнее заполняют улицы городов. Самый дорогой элемент такого транспорта — аккумуляторная батарея. Работали над созданием и усовершенствованием батарей ученые умы, такие как Томас Эдисон, Камилл Фор, Пейкер, и другие. Подобные исследования продолжаются по сегодняшний день.

Обзор автомобильных аккумуляторов

Сурьмянистый АКБ

Название «Сурьмянистый» происходит из того факта, что в этом источнике питания большое количество сурьмы (Sb) – это вещество, которое придает свинцу твердость. Устройство батареи основано на сплаве сурьмы со свинцом (5-15% Sb), из которого изготовляют пластины применяемые. Когда в АКБ напряжение достигает 12 В — происходит бурная активизация процесса электролиза благодаря сурьме. В процессе выделяются водород и кислород. При такой работе понижается уровень электролита из которого начинают выступать пластины электродов. Как результат — частая доливка воды в аккумулятор. Это устаревший вид батарей, который уже не применяют, кроме старой аппаратуры. Современные АКБ содержат сурьму, но в меньшем количестве.

Малосурьмянистые АКБ

Это аккумуляторы идентичные описанным выше, но содержащие меньше пяти процентов сурьмы. Это сделали для меньшего испарения вода, в результате – проблема частой доливки воды уходит. Еще было достигнуто уменьшение уровня саморазряда батареи при простоях. Данный вид батарей принято называть необслуживаемыми, но через полгода лучше проверять уровень дистиллированной воды, т.к. в ходе химической реакции она испаряется.

Важно! Клеммы аккумуляторов «плюс» и «минус» изготавливают разной толщины. Преследовалась цель не дать клиенту перепутать контакты местами и сделать «короткое замыкание» в электрике автомобиля.

Модернизация вызвала повышение уровня стабильности батареи при нестабильности в сети автомобиля.  Данный вид батареи по стабильности стоит на первом месте среди других АКБ.

Кальциевый АКБ

Устройство аккумулятора этого типа отличается тем, что сурьму заменили кальцием, что привело к еще меньшему испарению воды, которое стремится к нулю. Обозначение Са/Са на корпусе свидетельствует, что это кальциевый аккумулятор причем Са расположен в решетках как положительных так и отрицательных электродов. Если сравнить такой накопитель с сурьмянистым, то мы заметим, что саморазряд батареи с кальцием на семьдесят процентов понизился. Еще увеличилось напряжение с 12 вольт до 16.

Гелиевые АКБ

Гелиевые аккумуляторы разработали, чтобы уйти от опасности вытекания электролита, который токсичен для человека. При повреждении этого источника энергии химический состав не вытекает как в других АКБ из-за вязкой структуры электролита. Преимущества таких АКБ положение установки, их можно устанавливать под углом, но меру знать тоже нужно. Еще такие аккумуляторы лучше других выдерживают вибрацию и способны до полной разрядки выдавать большой ток. Гелиевые батареи не боятся полной разрядки и способны восстанавливаться. Такие накопители лучше ставить на исправную машину в плане стабильности бортовой электрики, такой как генератор и др.

Принцип работы свинцово-кислотного АКБ

Это распространенные источники энергии, применяемые для механических транспортных средств. В первую очередь используются для заводки автомобиля и питания всей бортовой электрики.

Как работает аккумулятор? Принцип выглядит следующим образом: в сосуд с серной кислотой помещены свинец и диоксид свинца. В спокойном состоянии процесс не протекает, но как только к электродам подключается нагрузки происходит электрохимический процесс взаимодействия серной кислоты с оксидом свинца, который окисляется до сульфата свинца. Больше 60 химический реакций протекает во время этого процесса.  Формула выглядит так:

Принцип работы литий-ионного аккумулятора

Литий-ионные батареи зарекомендовали себя на мировом рынке лучшие накопители для современной техники, такой как смартфоны, ноутбуки, электромобили и другие виды домашней и производственной техники. В 1991 году впервые была выпущена литий-ионная батарея.

Напряжение такого источника составляет 3.7 В, около 800 циклов разряда/заряда способна выдержать это изобретение. Саморазряд составляет 2% в месяц. Работать такие элементы способны на температуре от -20 °C до +60 °C.

Принцип действия основан на электрохимической реакции лития при внедрении в кристаллическую решетку других материалов с образованием химической связи. Еще основной особенностью таких батарей является то, что они почти на 100% без эффекта памяти. Для определения этого факта проводили множество экспериментов и определили, что эффект памяти есть, но он настолько незначительный, что принято считать его нулевым.

Формула: 

Совет! Для водителей, которые желают быстро запускать свой автомобиль на морозе. За несколько минут до запуска двигателя включите ближний свет фар или другой потребитель. При этих действиях батарея «просыпается» и приходит в рабочее состояние. Были проведены эксперименты и установлено, что этот метод работает на практике.

Отличие Li-Pol, щелочных аккумуляторов от Ni-Cd и Ni-Mh.

Ni-Cd Никель-кадмиевые аккумуляторы

Данный вид аккумуляторов широко применяли несколько лет назад для различного инструмента. Такие источники в своей структуре содержат кадмий, который является тяжелым металлом и токсичен, но хорошо ведет себя на морозе и имеет не высокую стоимость.

Новые модели аккумуляторов раньше приходят в негодность, чем батареи выпущенные 20 лет назад. Но уровень технических характеристик присущий современным решениям намного выше, чем у их предшественников.

Ni-MH Никель-металлогидридные аккумуляторы

Такие батареи претерпели некоторые изменения по сравнению с Ni-Cd Никель-кадмиевыми. Избавились от токсичных металлов, стали легче по весу и теперь можно не боятся причинить вред окружающей среде при ликвидации таких аккумуляторов. Еще удалось повысить энергоемкость и уменьшить эффект памяти.

Li-Pol Литий-полимерный аккумуляторы

Вид этих аккумуляторов — улучшенная модернизация литий-ионных. Электролит был заменен полимерными материалами. Такие батареи установлены в смартфонах, планшетах, ноутбуках, цифровой фототехнике и др. Особенность таких источников энергии состоит в форме изготовления, она может быть очень тонкой, что позволяет поместить батарею в любой корпус. Главное преимущество литий-полимерных элементов питания в том, что они не имеют эффекта памяти и энергоемкие.

Щелочные аккумуляторы.

Широкое применение щелочные аккумуляторы нашли в бытовой технике. Известные модели таких батарей — тип ААА и АА. Они установлены в:

  • детских игрушках
  • портативных приборах
  • карманных фонарях
  • фото, видео аппаратуре
  • аудио магнитофонах, плеерах и пр.

Щелочной электролит впервые нашел применение в химически активных источниках тока благодаря Вальдемару Джангнеру в 1899 году. С этого времени ученые разных стран вовлечены в разработку щелочных источников питания.

Принцип действия аккумуляторной батареи таков: при работе щелочного элемента происходит химическая реакция, при которой цинк окислившись выделяет гидроксид цинка, далее последний распадается на оксид цинка и воду. При этом происходит восстановление оксида марганца на катоде. Формула выглядит следующим образом:

Таблица сравнения 4-х видов АКБ
Вид аккумулятора Ni-Cd Ni-Mh Щелочные АКБ Li-Pol
Работа при низких температурах + + +
быстро теряет емкость
Цена низкая средняя средняя Высокая
Быстрая зарядка + + +
Кол-во циклов разряда-заряда 1000 300-500 300 1000-2000
Токсичность +
Эффект памяти + низкий +
Саморазрядка + +

 

Обычный аккумулятор оказывается сложной и в то же время простой вещью, если разобраться с ней. Прежде чем выбрать для авто элемент питания, стоит изучить нюансы, которые в последствии могут сыграют весомую роль в вашей жизни.

Характеристики аккумуляторов: параметры, которые нужно знать

Существует множество устройств использующих источник сохранённой электрической энергии — аккумулятор. Он применяется везде, от сотовых телефонов, электронных часов, калькуляторов, фонариков, систем жизнеобеспечения и до систем запуска двигателей автотранспорта. Об электрических накопителях, чем отличаются разные виды таких источников питания, какие нужно знать важные характеристики аккумулятора, правила безопасности его использования будет рассказано далее.

Аккумулятор

Для понимания принципа работы аккумулятора необходим небольшой исторический экскурс появления химических элементов питания. Первый прообраз батарейки датирован 1800 годом. Его создал Аллесандро Вольта. Погрузив две пластины разных металлов в кислоту (цинк и медь), он получил постоянный ток на них. Проводя опыт наблюдалось постепенно растворение цинковой пластины, а медная покрывалась пузырьками газа. Название подобного элемента питания — «Вольтов столб».

Устройства хранения энергии работают похожем методом, только химические реакции частично обратимы, пущенный обратно движению тока разряда электрический ток восстанавливает химический состав металлов пластин.

Основа любого сохраняющего заряд устройства — две пластины химически разных металлов соединённых прослойкой электролита. Такая прослойка бывает жидкой (к примеру, свинцовые варианты), бывает пористой массой пропитанной электропроводящим составом. Материал изготовления пластин электродов батареи определяет характеристики аккумулятора. Для свинцовых накопителей, использующихся для автотранспорта одна пластина из свинца, вторая состоит из его диоксида. Такие устройства помечаются, символами Pb на корпусе. Для самых распространённых среди бытовой техники ионно-литиевых источниках питания (Li-Ion) используется один алюминиевый электрод, а второй медный.

Несколько таких сборок пластин, электрически соединённых между собой называются батареей. Сборка необходима для получения необходимого вольтажа. Характеристики аккумуляторных батарей непосредственно зависят от того какие характеристики аккумулятора присутствуют на каждой паре металлических пластин.

Все распространенные виды накопителей энергии:

Таблица не является абсолютно полной, так как постоянно разрабатываются новые виды батарей.

Технические характеристики

На сферу применения элемента питания сильно влияют технические характеристики аккумулятора. Наиболее важнейшие из них:

  • ёмкость,
  • плотность выдаваемой энергии,
  • напряжение батареи,
  • насколько её можно разрядить до момента невозможности последующего заряда,
  • срок службы,
  • рабочая температура,
  • скорость саморазряда,
  • выдаваемая сила тока,
  • габариты и вес,
  • вид исполнения.

Теперь подробнее.

Ёмкость, напряжение и сила тока

Основные характеристики АКБ:

  1. Ёмкость батареи — сколько энергии она может сохранить. Измеряется ампер-часами (зачастую помечается mAh). Другими словами, 2000 мА/ч к примеру, означает, что батарея будет работать 2000 часов, тратя 1 миллиампер за час, при токе 12В. При потреблении 100 миллиампер, 12В работать накопитель будет только 20ч.

Объяснить работу батареи можно аналогично баку воды. Есть бак (аккумулятор), от него идёт труба фиксированного диаметра (вольты), чем сильнее напор или по-другому давление исходящей струи по трубе (амперы), тем быстрее закончится бак (АКБ).

Чрезмерная перезарядка батареи может вызвать саморазрушение.

  1. Напряжение батареи — сколько максимально вольт выдаёт аккумулятор при полной зарядке. По мере того, как батарея разряжается – вольтаж выхода уменьшается.
  2. Сила тока – максимальное значение тока разряда аккумулятора, которое может выдать батарея за определённый период времени. Если превысить его, например, коротким замыкания между клеммами, то последствия непредсказуемы. Например, ион-литьевые батареи сильно перегреваются и могут попросту взорваться.

Рабочий диапазон температур

Любой производитель указывает срок жизни, количество выдаваемого тока, вольтаж для идеального температурного режима. Привязка происходит непосредственно к скорости прохождения химических реакций. Ниже температура — медленнее проходят, быстрее накопитель разряжается. При нагреве – наоборот скорость разрядки снижается.

Саморазряд аккумуляторов

Любое устройство сохранения энергии подвержено саморазряду. Полностью заряженное, оно постепенно теряет заряд, даже будучи отключенным от источников потребления тока. Обусловлено происходящим внутри химическим процессам, которые даже если потребление тока нет — продолжаются. Только идут медленнее. Даже аккумулятор без нагрузки содержит электрическую связь через электролит между электродами. Все равно происходит внутренний обмен ионами веществ, вызывающий саморазряд.

Разные химические виды устройств хранения электрической энергии по-разному подвержены подобному процессу. Лидируют никелево-железные, которые теряют 15% своего заряда на протяжении месяца хранения без нагрузки. Наиболее долго сохраняют запасённую энергию – ионно-литиевые модели, у них уходит около 2%.

Допустимая глубина разряда

Любая хранящая электроэнергию батарея состоит из множества последовательно электрически связанных пар пластин. Если полностью, до нуля разрядить какую-либо пару, то она поменяет полюса и начнёт передавать ток обратно (конечно сила тока будет намного меньше). Происходит это из-за течения химических реакций, ведь принцип работы любого источника питания — ионный обмен. Когда катодная пластина соберёт достаточно ионов, а анодная их чересчур много потеряет, то начнётся процесс обратной передачи, другими словами анод станет катодом, а катод анодом. Чем это грозит для всего аккумулятора? Электрическая цепь разрывается, после чего накопитель перестает выдавать ток. Соответственно вся батарея перестанет работать.

Что бы не допустить подобной ситуации современные источники питания содержат микросхему, ограничивающую ток полного разряда аккумулятора, отсекая потребителя когда достигнут определенный пороговый уровень. Особенно распространены подобные аккумуляторы, поставляемые с различными высокотехнологичными устройствами (например, смартфонами, сотовыми телефонами).

Примечание! Возможно, некоторым знакомо состояние, когда аккумулятор сотового телефона «умер». Так вот причина этому – контроллер питания. Если оставшейся энергии слишком мало для работы микросхемы, то устройство питания останется заблокированным, так как контроллер просто не даст сигнал, открывающий схемы подключения потребителя.

Срок службы

Аккумулятор — химический элемент, срок службы которого ограничен. Со временем восстановительные химические реакции, которые происходят под воздействием тока, ослабевают, элементы начинают терять ёмкость, полностью истощаясь. Наиболее показательны устройства, содержащие жидкий электролит. Собственно, их проводящая жидкость — щелочной или кислотный раствор, который также разрушает структуру металлов пластин. Кроме всего прочего, идущие химические реакции понижают плотность раствора, уменьшая силу воздействия. Свинцово — кислотные служат максимально 7 лет. Ионно-литиевые 7-20. Наиболее живучие — никель-кадмиевые. Срок службы — 25 лет.

Есть маленький нюанс. Срок службы обычно указан для идеальных условий, при правильных циклах разряда — перезаряда, работе в комнатной температуре с равномерными расходами тока. Реальный срок жизни намного ниже. Особенно у Li-Ion накопителей. Носимые устройства постоянно меняют температурные среды (улица, дом), неправильно заряжаются (никто не ждёт разрядки 25%, чтобы зарядить). Автомобильные системы запуска двигателя тоже постоянно подвергаются перепадам температур. Правда, свинцовые элементы питания не настолько сильно подвержены влиянию окружающей среды.

Форм-факторы

Сохраняющие заряд элементы бывают различных видов форм-факторов. Бывают отдельными, бывают встраиваемыми вариантами. Все зависит от срока жизни химического типа элемента. Если производитель решил, что срок эксплуатации какого-либо прибора будет равен сроку жизни батареи, — элемент питания будет встроенным. Остальные случаи подразумевают замену истощивших свой ресурс батарей.

Габариты и вес

Немаловажная характеристика аккумуляторной батареи – её вес. Зачастую ёмкость, включая количество выдаваемого тока (ампер), его вольты напрямую зависят от размера самой связки пар электродов. Кроме того, вес с объёмом привязаны к виду химических процессов с материалами изготовления пластин. К примеру, свинцовые пластины, причем погруженные электролит при общем корпусе, будут намного тяжелее, чем сборка алюминиевой — медной фольги с влажной прослойкой между ними.

Причина, почему нет производства автомобильных литьевых батарей — высокая цена относительно ёмкости. Ещё фактор — чувствительность температурных перепадов.

Техника безопасности

Не стоит забывать, что любой элемент питания содержит достаточно активные химические вещества, которые могут представлять определённую опасность для человека. Особенно касается бытовых вариантов накопителей, содержащих литий. Это очень активный металл, который нельзя перегревать. Сборки, содержащие его, при определённой температуре нагрева могут попросту взорваться. Это случается очень редко, поэтому использование его относительно безопасно. Перегрев может стать результатом короткого замыкания полюсов батареи. Замыкающий проводник проведёт через себя максимальное количество тока накопителя, вызывая перегрев.

Вообще никакой аккумулятор нельзя замыкать между полюсами накоротко. Химические реакции, происходящие в нем в этот момент, начнут идти с повышенной скоростью. Результат этого непредсказуем. Кроме перегрева может произойти разрушение корпуса батареи при выделении газов.

Никакое устройство накопления электрического разряда нельзя перегревать. Стоит электролиту, даже относительно безопасных щелочных аккумуляторов закипеть — корпус батареи просто разорвёт. А щёлочь или кислота — это тоже очень вредные вещества для человека. Будь они хоть жидкие (ожоги), хоть в виде пара (ожоги слизистых, лёгких).

Заключение

С развитием технических возможностей происходит развитие всей элементарной базы техники, включая аккумуляторные батареи. Появляются новые виды, включая экзотические, например, начинается производство полимер-углеродных гибких батарей, заменяющих традиционные ионно-литиевые. Поэтому информация описанная статьей не окончательна, она только рассказывает об основных, используемых сейчас, видах аккумуляторов.

Устройство аккумуляторов

Аккумуляторы, а в быту мы их называем «батареи», используются сейчас повсеместно в виду появления все большего числа различной электроники (например, смартфоны, ноутбуки, планшеты, фотокамеры и др.). Вообще, аккумуляторы в электротехнике в широком смысле понимаются как специальные приборы, которые способны как накапливать заряд, так и расходовать его в зависимости от ситуации. С момента появления данные устройства существенно модернизировались и теперь облегчают жизнь человека в различных сферах. Но несмотря на большую распространенность аккумуляторов мало кто из потребителей полноценно знаком со спецификой их функционирования и, соответственно, с правилами их использования. 

Главное предназначение любого типа аккумулятора – это накапливание электроэнергии для последующего ее использования в совершении каких-либо масштабных работ.

Помимо выше указанных аккумуляторов, используемых в современной цифровой технике, существуют более серьезные устройства. Одним из таких является гидравлический аккумулятор, который применяется, как правило, в шлюзах. Такие аккумуляторы способны поднимать судна на более высокие уровни русла рек.

Электрический аккумулятор функционирует по аналогичному принципу, что и гидравлическое устройство. То есть, первоначально электричество аккумулируется в устройстве от внешнего источника. После оно передается потребителям и используется для совершения тех или иных работ. Данные аккумуляторы являются химическими и отличаются возможностью неоднократного заряда/разряда.

В процессе заряда в аккумуляторе в непрерывном режиме совершаются те или иные химические реакции между электродными пластинами и тем химическим веществом, что заполняет пространство между ними. Последнее вещество именуется электролитом.
  
Примитивным образом схему устройства аккумулятора можно изобразить так: внутри корпуса размещается пара металлических пластин, оснащенных специальными выводами для контактов, а промежуток между ними заполняется электролитом. 

Функционирование аккумулятора в процессе разряда и заряда

Разряд

Через замкнутую электрическую цепь протекает ток разряда. Например, при подключении к электродам нагрузки. Данный ток сформирован двигающимися в металлических элементах электронами, а также анионами и катионами, что находятся в электролите.

Данный процесс схематично отображен на рисунке с никель-кадмиевыми электродами. Материалом положительного электрода является окись никеля с добавлением графита, за счет чего возрастает электропроводимость. Основа отрицательно заряженного электрода – губчатый кадмий. При разряде из окиси никеля выделяются микрочастицы активного кислорода в электролит, после чего передаются на отрицательно заряженные пластины. Здесь происходит окисление кадмия.

Заряд

Во время отсутствия нагрузки на клеммы пластин из однородного металла происходит подача постоянного (реже пульсирующего) напряжения. Показатель данного напряжения несколько превышает то, которое присуще заряжаемому аккумулятору.

Все зарядные устройства имеют гораздо большую мощность, способную подавить энергию, неизрасходованную аккумулятором. В следствие чего возникает электрический ток, направление которого противоположно направлению разряда. При этом химические процессы претерпевают изменения. 

Важно отметить, что процессы разряда и заряда изменяют химический состав электродов. Электролит же при этом не испытывает никаких изменений.

Каким образом могут соединяться аккумуляторы?

Аккумуляторы могут соединяться между собой двумя способами: параллельным соединением и последовательным.

Параллельный способ

То, какой показатель тока разряда может выдержать корпус аккумулятора, напрямую зависит от различных факторов. Например, очень важным моментом являются конструктивные особенности, используемые материалы, а также размеры. Таким образом, чем больше площадь имеющихся пластин, тем выше способность выдержать большие токи.

На данном принципе основано параллельное подключение аккумуляторов одного типа с существующей необходимостью увеличения показателя тока нагрузки. В данной ситуации необходимо будет увеличить мощность источника питания.

Данный метод крайне редко применяется в готовых конструкциях, поскольку сегодня гораздо удобнее купить полноценный аккумулятор. В основном параллельный способ применим в производстве кислотных автомобильных аккумуляторах для соединения пластин в единый блок.

Последовательный способ

В популярных в бытовом применении аккумуляторах напряжение между пластинами достигает 1,5 В или 2 В (на данный показатель также влияет используемый материал). Большая часть используемого электрооборудования требует более высокого напряжения. Для этого аккумуляторы одного типа соединяют последовательным образом, помещая их под единый корпус. Самый яркий пример – автомобильный аккумулятор, в основе которого серная кислота и электродные пластины из свинца.

Отметим важный и интересный факт: сегодня автолюбители привыкли называть аккумулятором любой источник питания, что не совсем верно. Например, правильное наименование напрямую зависит от числа составных элементов. Так, если несколько так называемых «банок» соединены единой схемой, то это уже батарея, а сокращенно АКБ – автомобильная аккумуляторная батарея.

Каждая «банка» имеет в своем составе два блока с пластинами, часть которых предназначена для отрицательных электродов, а часть – для положительных. Данные блоки не имеют металлического контакта между собой, а имеют крепкую гальваническую связь посредством электролита.

Между контактными пластинами установлен сепаратор – разделитель в виде дополнительной решетки с целью увеличения расстояния. Таким образом, соединенные в блоки пластины увеличивают показатель мощности подаваемых нагрузок.

Корпус данных АКБ изготовлен из прочной пластмассы и плотно закрывается крышкой. Сверху имеются две клеммы, используемые в подключении к электросхеме автомобиля. Обязательно каждая клемма маркирована знаками полярности, а именно знаки "+" и "-". также во избежание ошибочного подключения положительная клемма имеет больший диаметр, чем отрицательная.

Над каждой банкой также располагается специальная горловина, которая предназначена для отслеживания уровня электролита, а также для доливания воды при возникновении таковой необходимости вовремя эксплуатации. Горловина закрывается пробкой, дабы избежать попадания внутрь банки посторонних частиц и предотвратить выливание электролита при движении аккумуляторной батареи.

Пробки имеют отверстия, которые служат отводами возникающих при быстрой езде газов в электролите. Тем самым предотвращается возникновение давления внутри банок. То есть, через отверстия пробок выходят кислород и водород, а также образующиеся электролитом пары. Безусловно, лучше избегать ситуации, которые возникают из-за высоких токов заряда.

Свинцово-кислотные АКБ основаны на принципе двойной сульфатации. В таких устройства при заряде или разряде происходят электрохимические процессы, которые изменяют химический состав основной доли активных электродов, при этом либо выделяя в серную кислоту воду, либо поглощая ее из электролита.

Именно данные нюансы объясняют рост показателя плотности электролита во время заряда, а также его снижение во время разряда. Таким образом, степень плотности является показателем оценки состояния батареи. С целью измерения используется специально предназначенный для этого прибор – ареометр.

Как было сказано выше, в состав электролита кислотных АКБ входит вода. Известно, что при низких температурах она замерзает. Следовательно, для предотвращения замерзания АКБ с наступлением холодов необходимо следовать всем правилам эксплуатации. 

Сегодня производители выпускают свыше 30 аккумуляторов. Различаются изделия между собой составом электродов и самого электролита. Например, в основу 12 популярных типов входит литий.

Электроды могут изготавливаться из свинца, железа, лития, титана, кобальта, кадмия, никеля, цинка, ванадия, серебра, алюминия и др. От того, какие вещества использованы в электродах, зависят свойства и характеристики аккумулятора и, соответственно, сфера использования.

Например, свинцово-кислотные АКБ используются в ИБП, автотранспорте, системах электроснабжения за счет высокой способности выдерживать колоссальные кратковременные нагрузки.

Гальванические стандартные батареи сегодня вытесняются никель-кадмиевыми, никель-цинковыми, никель-металлгидридными аккумуляторами.

В мобильных устройствах и другой цифровой технике, а также в электроинструментах, используются литий-ионные и литий-полимерные типы аккумуляторов.

Аккумуляторы различаются между собой также типом используемого электролита. Таким образом, устройства бывают щелочными и кислотными.

Также классифицируются устройства и по назначению. Например, сегодня особенно популярными внешние аккумуляторы, которые спасают владельцев современных смартфонов в ситуации отсутствия возможности подзарядки от электросети.

Важные характеристики аккумулятора – это емкость, плотность энергии, самозаряд и температура эксплуатации.

Торговая сеть "Планета Электрика" имеет в своем ассортименте аккумуляторы. 


Аккумуляторы. Термины и сведения.


Аккумуляторы. Термины и сведения.


  Аккумулятор (от лат. accumulator — собиратель), устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. Электрический аккумулятор преобразует электрическую энергию в химическую и по мере надобности обеспечивает обратное преобразование; используют как автономный источник электроэнергии. Аккумулятор, как электрический прибор, характеризуется следующими параметрами: электрохимической системой, напряжением, электрической емкостью, внутренним сопротивлением, током саморазряда и сроком службы. А его состояние оценивается по совокупности значений трех его основных характеристик: реальной емкости, внутреннего сопротивления и тока саморазряда. При недооценке или игнорировании какого-либо из этих параметров или преувеличении важности одного из них (как правило, емкости) можно оказаться в ситуации "у разбитого корыта".


  Анализаторы   аккумуляторов. В отличие от зарядного устройства анализатор аккумуляторов - это прибор, специально разработанный для проведения технического обслуживания различных типов аккумуляторов и обеспечивающий:

  • Оптимальный разряд и заряд аккумуляторов в соответствии с рекомендациями их изготовителей.
  • Количественную оценку емкости и других параметров аккумуляторов.
  • Восстановление   потерянной в результате эксплуатации номинальной емкости NiCd и NiMH аккумуляторов.
  • Одновременное независимое обслуживание аккумуляторов различных типов.

  •   Внутреннее сопротивление аккумулятора, измеряемое в миллиомах (мОм, mOm), - это хранитель аккумулятора и в значительной степени определяет длительность его работы. При более низком внутреннем сопротивлении, аккумулятор может отдать в нагрузку больший пиковый ток, а значит и большую пиковую мощность. Высокое значение сопротивления делает аккумулятор 'мягким' и приводит к резкому уменьшению напряжения при резком увеличении тока нагрузки. Такой коллапс напряжения характеризует 'слабость' внешне хорошего аккумулятора, потому что запасенная энергия не может быть полностью выдана в нагрузку (вспомните закон Ома, примеч. переводчика). С другой стороны, 'крепкий' аккумулятор с низким внутренним сопротивлением отдает почти всю свою энергию в нагрузку. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от емкости элемента и числа элементов в аккумуляторе, соединенных последовательно. Измеряется внутреннее сопротивление аккумуляторов на специальных приборах - анализаторах аккумуляторов, например, типа Cadex C7000. Примерные значения внутреннего сопротивления для аккумуляторов различных электрохимических систем для сотовых телефонов при напряжении аккумулятора 3.6 В приведены в таблице:

    Тип аккумулятора Внутреннее сопротивление (миллиОм)
    Новый К концу срока эксплуатации
    NiCd 50 - 100 300 мах
    NiMH 50 - 200 300 мах
    Li-ion 100 - 250 300 мах


      Восстановление NiCd и NiMH аккумуляторов - процесс с физической точки зрения обратный эффекту памяти - разукрупнение кристаллических образований до мелкодисперсной структуры путем контролируемого разряда небольшим током до напряжения 0.4 вольта на элемент по специальному алгоритму и на специальных приборах - анализаторах аккумуляторов, например, типа Cadex 7000.


      імкость аккумулятора, номинальная - это количество электрической энергии, которой аккумулятор теоретически должен обладать в заряженном состоянии. Количество энергии определяется при разряде аккумулятора постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения. Измеряется в ампер-часах (А*час) или миллиампер-часах (mA*час). Ее значение указывается на этикетке аккумулятора или зашифровано в обозначении его типа. Практически эта величина колеблется от 80 до 110% от номинального значения и зависит от большого числа факторов: от фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, от технологии ввода в эксплуатацию, технологии обслуживания в процессе эксплуатации, используемых зарядных устройств, условий и срока эксплуатации и т.д. Теоретически аккумулятор номинальной емкостью 600 мА*час может отдавать ток 600mA в течение одного часа, 60 мА в течение 10 часов, или 6mA в течение 100 часов. Практически же, при высоких значениях тока разряда номинальная емкость никогда не достигается, а при низких токах превышается. Для примера на рисунке приведены типовые характеристики разряда Li-ion и Li-polymer элементов при различных токах разряда.

    Типовые характеристики разряда Li-ion и Li-polymer элементов


      Номинальное значение емкости аккумулятора часто обозначается буквой “C”, поэтому здесь и далее часто встречаются ссылки, подобные следующим: С, 1/10 C или C/10. Когда говорят о разряде аккумулятора, равном 1/10 C, это означает разряд током, величина которого равна десятой части от величины номинальной емкости аккумулятора. Так например, для аккумулятора емкостью 600 мА*час это будет разряд током 600/10 = 60mA. Подобно вышесказанному о разряде аккумуляторов, при заряде значение 1/10 C означает заряд током, равным десятой части заявленной емкости аккумулятора.


      Зарядные устройства можно классифицировать по типу заряжаемых аккумуляторов, по методу заряда и по конструктивному исполнению. В соответствии с тремя основными методами заряда существует и три основных типа зарядных устройств:

    • Стандартное (ночное) зарядное устройство – заряд постоянным током, равным 1/10 от величины номинальной емкости аккумулятора, в течение примерно 15 часов.
    • Быстрый зарядное устройство - заряд постоянным током, равным 1/3 от величины номинальной емкости аккумулятора в течение примерно 5 часов. Такие зарядные устройства снабжаются устройством разряда аккумулятора.
    • Ускоренный или дельта V (D V) заряд – заряд с начальным током заряда, равным величине номинальной емкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение на аккумулятора и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда примерно 1 час. Прекращение заряда основано на регистрации отрицательного перепада (спада)  напряжения (Negative Delta V - NDV), появляющегося в герметичных NiCd и NiMH батареях при достижении ими состояния полного заряда. В NiMH этот спад меньше по величине, чем в NiCd, и потому используется в совокупности с другими методами для прекращения режима быстрого заряда NiMH батареи.

    •   Качество исполнения. А известно ли вам, что производители подразделяют элементы, которые устанавливаются внутри аккумулятора на три класса по качеству? Никто не пишет об этом и вы никогда не найдете упоминание классе используемых в аккумуляторе элементов на этикетке. Восполним этот пробел и поясним чем элементы класса А отличаются от элементов класса В и С. Впрочем, тут надо отметить, что у разных производителей границы различий элементов между классами могут отличаться в ту или иную сторону. Качественные и количественные характеристики приведены в таблице.

      Класс Класс «A» Класс «B» («AL») Класс «C» («В»)
      Качество наивысшее пониженная емкость низкое напряжение, низкая емкость, повышенное внутреннее сопротивление, дефекты внешнего вида, и пр.
      Гарантия 12 месяцев 6 месяцев 1-3 месяца
      Процент брака < = 0.5% < = 3% < =20%
      Уровень безопасности 100% 100% < = 90%
      емкость, а также после 500 циклов заряда-разряда < = 100%,
      не менее 80 %
      < = 80%
      не менее 50 %
      < = 300


        Конструкция аккумулятора для сотового телефона представляет собой пластмассовый корпус, в который помещены один или несколько элементов, соединенных последовательно, как правило со схемой управления. Непосредственно в элементах запасается электрическая энергия при заряде. От их качества зависит и качество аккумулятора. Мы используем в наших аккумуляторах элементы ведущих мировых производителей: Panasonic, Maxell, GS-Melcotec, Samsung, B&K. Схема управления обеспечивает управление процессом заряда и разряда, а в некоторых случаях дополнительно идентификацию аккумулятора. В NiMH аккумуляторах схема управления содержит минимум пассивных электрорадиоэлементов, в Li-ion и Li-polymer – она может содержать и микроконтроллер.

      Конструкция Li-ion элемента (не аккумулятора).


        Напряжение аккумулятора определяется тем устройством, для питания которого он предназначен. Если требуемое значение напряжения не обеспечивается одним элементом, то аккумулятор собирается из нескольких элементов, соединенных последовательно. Так например, для питания сотовых телефонов используются аккумуляторы с номинальным значением напряжения 2.4 В ( 2 NiMH элемента по 1.2 В), 3.6 В (1 Li-ion элемент или 3 NiMH элемента по 1.2 В), 4.8 В ( 4 NiMH элемента по 1.2 В), 6.0 В ( 5 NiCd или NiMH элемента по 1.2 В), 7.2 В ( 2 Li-ion элемента или 6 NiCd или NiMH элементов по 1.2 В).


        Покупка аккумулятора. При покупке нового телефона в комплекте, как правило, никаких проблем с аккумулятором на протяжении примерно года и даже более не возникает. Если Вы, конечно, не нарушаете общих правил эксплуатации аккумулятора, а также правил, характерных для данного типа аккумуляторов. Дело в том, что производители комплектуют свои телефоны оригинальными (фирменными) аккумуляторами, произведенными с полным соблюдением технологического процесса изготовления и контроля качества. Единственно, что требуется от потребителя, - это проконтролировать наличие в комплекте фирменного нового аккумулятора и правильно ввести его в эксплуатацию. Последовательность действий, совершаемых при этом, всегда приводится в инструкции по эксплуатации телефона, которая, безусловно, должна быть на русском языке. Но беда в том, что потребители инструкцию часто не читают.
        А вот в случае покупки нового дополнительного аккумулятора дело обстоит сложнее. В этой ситуации можно порекомендовать:

      • Старайтесь покупать тот аккумулятор, который уже был в вашем телефоне. Или по крайней мере аналогичный.
      • Если вы приобретаете аккумулятор стороннего производителя (на них, как правило, вместо фирменного обозначения типа пишется что-нибудь вроде "For Motorola", "For Nokia" или вообще название какой-либо другой фирмы), то попытайтесь найти тех, кто их недавно покупал, покупал именно в этом месте, и узнайте их мнение.
      • В любом случае заручитесь возможностью вернуть аккумулятор обратно, если он вас не устроит, или продумайте, как вы будете отстаивать свои права в случае возврата аккумулятора с точки зрения закона о защите прав потребителя.
      • Сразу после покупки и проведения подготовки к эксплуатации несколько раз проконтролируйте время работы телефона с новым аккумулятором и сравните его с указанным в инструкции по эксплуатации для данного значения емкости. Хотя и приблизительно, но это позволит оценить его емкость. Сравните полученную продолжительность времени работы со временем работы на прежнем аккумуляторе (учтите разницу в емкости).
      • При покупке обратите внимание на то, что литий-ионный аккумулятор обязательно должен быть заряжен не менее чем на 60 - 80 %. Этот тип аккумуляторов не допускается хранить в разряженном состоянии. Никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы могут быть в разряженном состоянии.
      • Следует отметить и наличие небольшой вероятности приобретения новых, не соответствующих норме фирменных аккумуляторов, не говоря уже об аккумуляторах сторонних производителей. Это своего рода брак, вызванный или поставкой недоброкачественных аккумуляторов (а такие случаи бывают) по более низкой цене и выдаваемых продавцом за нормальные, или неправильными условиями их хранения на складах продавца.
      • Оптимальный вариант - это покупка аккумулятора, прошедшего проверку на специальном приборе (например, анализаторе аккумуляторов типа Cadex 7000) и процедуру подготовки к эксплуатации.


          Саморазряд аккумулятора. От саморазряда – потери емкости после полной зарядки – не застрахован ни один аккумулятор. Для количественной оценки саморазряда используется величина потерянной за определенное время емкости, выраженная в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал, равный одним суткам или одному месяцу. Так, например, для исправных NiCd-аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH – немного больше, а для Li-ion он вообще ничтожно мал и оценивается за месяц. Отметим, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. NiCd-аккумуляторы за месяц могут потерять до 20% емкости, NiMH – до 30% и Li-ion – до 8% от своей емкости. Величина саморазряда аккумулятора в значительной степени зависит от температуры окружающей среды. Так, при повышении послед-ней на 100 С по сравнению с комнатной саморазряд может увеличиться в два раза.


          Срок службы (срок эксплуатации) аккумулятора характеризуется количеством циклов заряда /разряда, которое он выдерживает в процессе эксплуатации без значительного ухудшения своих параметров: емкости, саморазряда и внутреннего сопротивления. Срок службы зависит от методов заряда, глубины разряда, процедуры обслуживания или его отсутствия, температуры и химической природы аккумулятора. Информация о степени влияния различных факторов на срок службы приведена на сайте компании Motorola Energy Systems Group . Кроме того, срок службы аккумулятора определяется временем. прошедшим со дня изготовления, особенно для Li-ion аккумуляторов. Аккумулятор, как правило, считается вышедшим из строя после уменьшения его емкости до 60 - 80 % от номинального значения. Для примера ниже на графике приведена типовая зависимость количества циклов заряда / разряда для Li-ion аккумулятора при нормальных условиях. В силу различных причин отдельные элементы в аккумуляторе могут иметь различную емкость и напряжение, что может отрицательно сказаться на его эксплуатационных параметрах.


          Типы аккумуляторов. По электрохимической системе в настоящее время для питания портативных устройств и оборудования наиболее широко распространены свинцово-кислотные SLA аккумуляторы, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлгидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-ion). Начинают появляться литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы.


          Условия эксплуатации аккумуляторов определяются условиями эксплуатации элементов, которые находятся внутри аккумулятора. Для различных типов элементов разных производителей эти условия различны. Отличия заключаются в способности работы элементов в области минусовых температур и в температурных условиях для быстрого заряда. Соблюдая несложные правила приведенные ниже, вы обеспечите бесперебойную работу вашего аккумулятора в течение всего гарантийного срока эксплуатации:

        • Для увеличения срока службы и сохранения емкости аккумулятора не оставляйте его в холодных или теплых местах, например, в автомобилях летом и зимой или около радиаторов отопления. Всегда старайтесь хранить аккумулятор при температуре от 15 до 25°С (предельное значение температуры, как правило, от -10 до 45°С). Телефон с холодным аккумулятором временно может не работать, даже если он полностью заряжен, а при повышенной температуре быстро саморазряжается.
        • Время заряда зависит от типа аккумулятора и типа зарядного устройства (обратитесь за более подробными сведениями к руководству по эксплуатации своего телефона). Время заряда также зависит от температуры окружающего воздуха, оптимальная температура от 15°С до 25°С градусов. Никогда не заряжайте теплый или холодный аккумулятор. Сделайте выдержку времени для достижения аккумулятором комнатной температуры.
        • Старайтесь приобретать фирменные зарядные устройства, рассчитанные на заряд фирменных аккумуляторов. Дело в том, что дешевые универсальные настольные и автомобильные зарядные устройства сторонних производителей могут не обеспечивать требуемого алгоритма заряда фирменных аккумуляторов. Заряжайте Li-Ion аккумуляторы только в специально предназначенных для них устройствах.
        • Для надежной работы контакты аккумулятора и соответствующие контакты в телефоне должны быть чистыми и не иметь следов окисления. При необходимости удалите следы окисления резиновым ластиком.
        • Не допускайте соприкосновения и замыкания электрических контактов аккумулятора с металлическими предметами. Это огнеопасно и приведет к его повреждению. Храните аккумулятор в защитной упаковке.
          Ниже приведены типовые данные для NiMH и Li-ion аккумуляторов.

          NiMH аккумуляторы:
          Стандартный заряд: 0°C … +45°C.
          Быстрый заряд: 5°C … +40°C.
          Разряд: -20°C … +60°C (у некоторых -10°C … +60°C).
          Хранение: -20°C … 35°C (в течение 1 года).
          Хранение: -20°C … 45°C (в течение 180 дней).
          Хранение: -20°C … 55°C (в течение 30 дней).
          Хранение: -20°C … 65°C (в течение 7 дней).

          Li-ion и Li-polymer аккумуляторы:
          Быстрый заряд: 5°C … +40°C.
          Разряд: -20°C … +60°C (у некоторых -10°C … +60°C).
          Хранение: -20°C … 25°C (в течение 1 года).
          Хранение: -20°C … 45°C (в течение 90 дней).
          Хранение: -20°C … 60°C (в течение 30 дней).


            Эффект памяти - это обратимая потеря Јмкости, вызванная укрупнением кристаллических образований активного вещества аккумулятора и тем самым уменьшением площади его активной поверхности. Часто на эффект памяти списывают потерю емкости, вызванную неправильной эксплуатацией и (или) неправильным обслуживанием аккумуляторов. NiCd и в меньшей степени NiMH аккумуляторы подвержены воздействию эффекта памяти.


            Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены. Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCd аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH - немного больше, а для Li-ion пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Так NiCd аккумуляторы за месяц могут потерять до 20% емкости, NiMH - до 30% и Li-ion до 8% от своей емкости. Величина саморазряда аккумулятора в значительной степени зависит от температуры окружающей среды. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.


          Русскоязычные термины
          Анод - положительный вывод батареи.
          Батарея - два или более элементов, соединенных последовательно или (и) параллельно для обеспечения нужного напряжения и тока.
          Внутреннее сопротивление - сопротивление току через элемент, измеренное в Омах. Иногда называется внутренним импедансом.
          Выход энергии - расход емкости, умноженный на среднее напряжение в течение времени разряда батарей, выраженный вВатт-часах (Втч).
          Емкость - количество электрической энергии, которое батарея выделяет при определенных условиях разряда, выраженное в ампер-часах (Ач) или кулонах (1 Ач = 3600 Кл).
          Заряд - электрическая энергия, передаваемая элементу, с целью преобразования в запасаемую химическую энергию.
          Катод - отрицательный вывод батареи.
          Компенсационный подзаряд - метод, при котором для приведения батареи в полностью заряженное состояние и поддержания ее в этом состоянии используется постоянный ток.
          Напряжение отсечки - минимальное напряжение, при котором батарея способна отдавать полезную энергию при определенныхусловиях разряда.
          Напряжение холостого хода - напряжение на внешних зажимах батареи при отсутствии отбора тока.
          Номинальное напряжение - напряжение на полностью заряженной батарее при ее разряде с очень низкой скоростью.
          Плавающий заряд - метод поддержания подзаряжаемой батареи в полностью заряженном состоянии путем подачи выбранного постоянного напряжения для компенсации в ней различных потерь.
          Плотность энергии - отношение энергии элемента к его массе или объему, выраженное в Ватт-часах на единицу массы илиобъема.
          Поляризация - падение напряжения, вызванное изменениями химических композиций компонентов элементов (разница между напряжением холостого хода и напряжением в любой моментразряда).
          Разряд - потребление электрической энергии от элемента во внешнюю цепь.
          Глубокий разряд - это состояние, в котором практически вся емкость элемента израсходована.
          Неглубокий разряд - это разряд, при котором израсходована малая частьполной емкости.
          Сепаратор - материал, используемый для изоляции электродов друг от друга. Он иногда удерживает электролит всухих элементах.
          Срок хранения - период времени, в течение которого, элемент хранящийся при нормальных условиях (20oC), сохраняет 90% первоначальной емкости.
          Стабильность - однородность напряжения, при котором батарея отдает энергию в течение полного режим разряда.
          Элемент - базовая единица, способная преобразовывать химическую энергию в электрическую. Он состоит из положительного и отрицательного электродов, погруженных в общий электролит.
          Электрод - проводящий материал, способный при реакции с электролитом производить носителей тока.
          Электролит - материал, проводящий носителей заряда вэлементе.
          Цикл - одна последовательность заряда и разряда элемента.
          Англоязычные термины


          A battery - батарея накала
          acid storage battery - батарея кислотных (свинцовых)аккумуляторов
          air battery - воздушно-металлический элемент
          alkaline battery - (первичный) щелочной элемент
          alkaline battery - щелочной марганцево-цинковый элемент
          alkaline dry battery - сухой ртутно-цинковый элемент
          alkaline dry battery - сухой щелочной элемент
          alkaline manganese battery - щелочной марганцево-цинковыйэлемент
          alkaline storage battery - батарея щелочных аккумуляторов
          alkaline storage battery - щелочной аккумулятор
          anode battery - анодная батарея B battery - анодная батарея
          Bansen battery - (азотно-кислотно-цинковый) элементБунзена
          bag-type battery - стаканчиковый (первичный) элемент скуколкой
          balancing battery - буферная батарея battery - батарея
          bias battery - элемент батареи смещения, элемент сеточнойбатареи
          biasing battery - батарея смещения, сеточная батарея
          bichromate battery - (первичный) элемент с дихроматнымраствором
          buffer battery - буферная батарея bypass battery - буферная батарея
          C battery - батарея смещения, сеточная батарея
          Clark battery - (ртутно-цинковый) элемент Кларка
          cadmium normal battery - (ртутно-кадмиевый) нормальныйэлемент Вестона
          cadmium-silver-oxide battery - оксидно-кадмиевый гальванический элемент
          carbon battery - (первичный) элемент с угольнымэлектродом
          carbon-zinc battery - (сухой) элемент с цинковым анодом и угольным катодом
          cell - элемент, ячейка, гальванический элемент (первичный элемент, аккумулятор или топливный элемент)
          chemical battery - батарея химических источников тока
          chargeable battery - перезаряжаемый элемент
          cooper-zinc battery - медно-цинковый элемент
          counter (electromotive) battery - противодействующийэлемент
          Daniel battery - (медно-цинковый) элемент Даниеля
          decomposition battery - элемент с (побочной) реакцией электролитического разложения
          dichromate battery - (первичный) элемент с дихроматнымраствором
          displacement battery - элемент с (побочной) реакцией электролитического замещения
          divalent silver oxide battery - элемент с оксидированием серебра до двухвалентного состояния
          double-fluid battery - двухжидкостный элемент
          drum storage - батарея никель-цинковых аккумуляторов
          dry battery - сухой элемент dry battery -- сухая батарея
          dry-charged battery - батарея сухозаряженныхаккумуляторов
          dry-charged battery - сухозаряженный аккумулятор
          Edison battery - никель-железный аккумулятор
          electric battery - гальваническая батарея (батарея первичных элементов, аккумуляторов или топливных элементов)
          electric battery - гальванический элемент (первичный элемент), аккумулятор или топливный элемент
          emergency batteries - батареи аккумуляторов аварийногопитания
          emergency battery - батарея аварийного питания
          end batteries - запасные аккумуляторные батареи
          Faradey battery - ячейка Фарадея
          Faure storage battery - батарея аккумуляторов с
          пастированными пластинами filament battery - батарея накала
          floating battery - запасная батарея аккумуляторов (включаемая параллельно основной батарее)
          Grenet battery - (дихроматно-цинковый) элемент Грене
          galvanic battery - электрохимическая ячейка в режиме гальванического элемента 
          grid battery - сеточная батарея, батарея смещения
          grid-bias battery - батарея смещения, сеточная батарея
          Lalande battery - (щелочной оксидмедно-цинковый) элементЛаланда
          Leclanche battery - (марганцево-цинковый) элементЛекланше
          lead (-acid) battery - кислотный (свинцовый) аккумулятор
          lead-acid (lead-storage) battery - батарея свинцовых (кислотных) аккумуляторов
          lead-calcium battery - свинцово-кальциевый элемент
          lead-dioxide primary battery - первичный элемент издиоксида свинца
          line battery - буферная батарея
          lithium battery - элемент с литиевым анодом
          lithium-iron sulfide secondary battery - хлориджелезно-литиевый аккумулятор
          lithium-silver chromate battery - хроматосеребряно-литиевый элемент
          lithium-water battery - водно-литиевый элемент
          long wet-stand life battery - батарея аккумуляторов с длительным сроком хранения в залитом состоянии
          magnesium battery - первичный элемент с магниевым анодом
          magnesium mercuric oxide battery - магниевая-оксид-ртутная батарея
          magnesium-cuprous chloride battery - хлоридмедно-магниевый элемент
          magnesium-silver chloride battery - хлоридсеребряно-магниевый элемент
          magnesium-water battery - водно-магниевый элемент
          mercury battery - (сухой) ртутно-цинковый элемент
          mercury battery - батарея (сухих) ртутно-цинковыхэлементов
          metal-air storage battery - воздушно-металлическийаккумулятор
          nicad (nickel-cadmium) battery - батарея никель-кадмиевых аккумуляторов
          nickel-cadmium battery - никель-кадмиевый аккумулятор
          nickel-iron battery - никель-железный аккумулятор
          nickel-iron battery - батарея никель-железныхаккумуляторов
          Plante battery - свинцовый (кислотный) аккумулятор с полотняным сепаратором
          pilot battery - контрольный аккумулятор батареи
          plate battery - анодная батарея plug-in battery - сменная батарея
          portable battery - переносная батарея
          primary battery - (первичный) элемент
          primary battery - батарея (первичных) элементов
          quiet battery - микрофонная батарея
          Ruben battery - (сухой) ртутно-цинковый элемент
          rechargeable battery - батарея аккумуляторов
          rechargeable battery - батарея перезаряжаемых элементов
          reserve battery - гальванический элемент резервнойбатареи
          ringing battery - вызывная (телефонная) батарея
          sal-ammoniac battery - (первичный) элемент с растворамисолей аммония
          saturated standard battery - насыщенный нормальныйэлемент
          sealed battery - герметичный аккумулятор
          sealed battery - герметичный (первичный) элемент
          secondary battery - батарея аккумуляторов
          signaling battery - вызывная (телефонная) батарея
          silver-cadmium storage battery - батарея серебряно-кадмиевых аккумуляторов
          silver-oxide battery - (первичный) элемент с серебрянымкатодом
          silver-zinc primary battery - серебряно-цинковыйпервичный элемент
          silver-zinc storage battery - батарея серебряно-цинковыхаккумуляторов
          solar battery - солнечная батарея
          standard Daniel battery - (медно-цинковый) нормальныйэлемент Даниеля
          standby battery - батарея аварийного питания
          stationary battery - стационарная батарея аккумуляторов
          storage battery - батарея аккумуляторов
          talking battery - микрофонная батарея
          Voltaic battery - элемент Вольта; элемент с металлическими электродами и жидким электролитом
          Weston (standard) battery - (ртутно-кадмиевый) нормальныйэлемент Вестона
          wet battery - элемент с жидким электролитом
          zinc-air battery - батарея воздушно-цинковых элементов
          zinc-chlorine battery - хлорно-цинковый аккумулятор
          zinc-coper-oxide battery - оксидмедно-цинковый элемент
          zinc-iron battery - железоцинковый элемент
          zinc-manganese dioxide battery - батарея марганцево-цинковых элементов
          zinc-mercury-oxide battery - оксидртутно-цинковый элемент
          zinc-nickel battery - батарея никель-цинковыхаккумуляторов
          zinc-silver-chloride primary battery - хлоридсеребряно-цинковый первичный элемент.
          Источник: shems.h2.ru

устройство, эксплуатация, принцип работы и схема

Автономные источники электроэнергии являются одними из самых полезных изобретений человечества. Что такое телефон или радио, в которых не установлены аккумуляторные батареи? Устройство многих приспособлений, а также условия их использования не всегда предусматривают наличие постоянного сетевого электропитания, поэтому такие источники электроэнергии позволяют с комфортом осуществлять свою деятельность практически в любой точке мира. После небольшого предисловия давайте приступим к статье.

Что такое аккумуляторная батарея?

В широком смысле под этим понятием подразумевают устройство, что при одних условиях использования может накапливать какой-либо вид энергии, а при других – расходовать, чтобы удовлетворить нужды человека.

Аккумуляторы аккумулируют электричество от внешнего источника питания, а потом отдают её подключенным потребителям, чтобы они смогли делать свою работу. Так, когда устройства работают, постоянно протекают химические реакции между электролитом и электродными пластинами. Кстати, подобная конструкция размещена в банках, из которых и формируются аккумуляторные батареи. Устройство данных конструкций предусматривает создание напряжения, как правило, 1,2-2 В, что весьма мало. Поэтому для увеличения показателей источников питания и применяются разные типы соединения.

Устройство данных источников питания предусматривает подключение к плюсу и минусу. Функционируют они следующим образом: когда к электродам подключается нагрузка (в качестве примера можно рассмотреть лампочку), то возникает замкнутая электрическая цепь. По ней начинает протекать ток разряда. Формируется он благодаря движению электронов, анионов и катионов. Более детальную информацию о том, что и как протекает, можно рассказать только на конкретном примере.

Допустим, что у нас есть аккумулятор, где положительный электрод – это окись никеля, в который был добавлен графит для повышения проводимости. Для отрицательной пластины применяли губчатый кадмий. Так вот, когда идёт разряд, то частицы активного кислорода выделяются и попадают в электролит. При этом от них отделяются части, которые идут как электричество (те же электроны). Затем частицы активного кислорода направляются в сторону отрицательных пластин, где они окисляют кадмий.

Функционирование аккумулятора при заряде

Необходимо отключить нагрузку на клеммах пластин. На них же подаётся, как правило, постоянное напряжение (но может быть и пульсирующее, зависит от случая), которое больше, чем величина батареи, что заряжается. Причем полярность должна быть одинаковой. То есть минусовые и плюсовые клеммы потребителя и источника обязаны совпадать. Учтите, что зарядное устройство обязательно должно обладать большей мощностью, чем есть в аккумуляторе, чтобы подавлять остатки энергии в нем и создавать электрический ток, направление которого будет противоположным разряду. В результате меняются и химические процессы, которые протекают в аккумуляторной батарее.

Давайте рассмотрим пример из предыдущего подпункта статьи. Здесь уже положительный электрод будет обогащаться кислородом, а на отрицательном восстановится чистый кадмий. Подводя итог, можно сказать, что во время заряда и разряда меняется только химический состав электродов. Это не относится к электролиту. Но он может испаряться, что негативно будет сказываться на времени работы батареи.

Итак, мы рассмотрели принцип работы любого аккумулятора. Теперь давайте узнаем, как во время эксплуатации можно улучшить их характеристики.

Параллельное соединение

Величина тока зависит от значительного количества факторов. В первую очередь под этим понимают конструкцию, применяемые материалы и их габариты. Чем большую площадь имеют электроды, тем большие показатели тока они смогут выдержать. Этот принцип используется для параллельного соединения однотипных банок в аккумуляторах. Такое делается, если необходимо увеличить значение тока, что идёт на нагрузку. Но вместе с этим приходится и поднимать мощность источника энергии.

Последовательное соединение

Если рассматривать банки, из которых состоят аккумуляторные батареи, то необходимо сказать, что они находятся, как правило, в одном корпусе. Подобный тип соединения используется, чтобы получить большие показатели напряжения с меньшими потерями.

Увидеть применение этой конструкции можно, разобрав автомобильные батареи, которые являются свинцово-кислотными. Стоит сказать, что этот тип применяется не только в устройстве автомобильного аккумулятора, это просто самый вероятный способ разобрать, как же работает подобный тип соединения. В таком случае необходимо позаботится о том, чтобы не было металлического контакта, а существовала надежная гальваническая связь через электролит. Но это только нужно понимать в отношении данного типа. В других случаях по-другому будет реализовываться поставленная задача соединения.

Типы аккумуляторных батарей

Они разнятся из-за своего предназначения, возможностей, реализации и материала. На данный момент современным производством освоен выпуск больше трех десятков типов, которые отличаются своим составом электродов, а также применяемым электролитом. Так, например, li-ion аккумуляторы могут похвастаться семейством из 12 известных моделей. Условно можно выделить следующие типы:
  1. Свинцово-кислотные.
  2. Литиевые.
  3. Никель-кадмиевые.

Это самые популярные представители. Но для понимания возможностей предлагаем ознакомиться со списком материалов, которые могут выступать в качестве электродов:

  • железо;
  • свинец;
  • титан;
  • литий;
  • кадмий;
  • кобальт;
  • никель;
  • цинк;
  • ванадий;
  • серебро;
  • алюминий;
  • ряд других элементов, которые, впрочем, встречаются очень редко.

Использование разных материалов влияет на получаемые выходные характеристики и, следовательно, на сферу применения. Так, к примеру, li-ion аккумуляторы применяются в компьютерных и мобильных устройствах. Тогда как никель-кадмиевые используются в качестве замены стандартных гальванических элементов. Теоретически все типы аккумуляторных батарей могут работать с любой нагрузкой. Вопрос только в том, насколько оправданным является такое применение.

Основные характеристики

Мы уже рассмотрели, что такое аккумуляторные батареи, устройство этих конструкций, из чего их делают. Теперь давайте сосредоточимся на том, что влияет на их эксплуатацию. Важными для нас характеристиками являются:
  1. Плотностью называют характеристику соотношения количества энергии к объему или весу аккумулятора.
  2. Емкостью именуют значение максимального заряда аккумулятора, которое он может отдать во время процесса разряда, пока не будет достигнуто наименьшее напряжение. Данный показатель выражается в ампер-часах или кулонах. Также может указываться энергетическая емкость. Она измеряется в ватт-часах или джоулях. Задача такой емкости – сообщать о количестве энергии, что отдаётся во время разряда до достижения минимального допустимого напряжения.
  3. Температурный режим оказывает влияние на электрические свойства аккумуляторной батареи. Когда есть серьезные отклонения от рекомендованного производителем диапазона эксплуатации, то существует высокая вероятность выхода источника питания из строя. Это объясняется тем, что холод и жара влияют на интенсивность протекания химических реакций, а также на внутреннее давление.
  4. Саморазрядом именуют потери емкости, которые происходят после заряда батареи, когда отсутствует нагрузка на клеммах. Во многом этот показатель зависит от конструктивного исполнения и может увеличиваться, если нарушилась изоляция.

Вот такие характеристики аккумуляторных батарей и предоставляют для нас наибольший интерес. Конечно, если придётся делать что-то новое и эксклюзивное, ранее невиданное, то может понадобиться и что-то ещё. Но это весьма маловероятно.

Устройство электродов

В качестве примера мы возьмём свинцовые пластины. Хотя таковыми они были раньше. Современные пластины изготавливаются из свинцово-кальциевого сплава. Благодаря этому достигается низкий уровень саморазряда батареи (50% емкости теряется за 18 месяцев). Также это позволяет экономно расходовать воду (всего 1 грамм на ампер-час).

Можно встретить и гибридную конструкцию, где, кроме свинца, в положительный электрод добавляется сурьма, а в отрицательный – кальций. Правда, в таких случаях имеется повышенный расход воды. Чтобы повысить стойкость к коррозийным процессам, добавляют олово или серебро.

Электроды изготавливаются с решетчатой структурой, их покрывают слоем активной массы. Принцип работы аккумуляторной батареи в немалой степени зависит от того, какой материал используется для пластин. Мы рассматриваем свинцовые, которые просты для изучения, но ориентироваться на них всегда не рекомендуем.

Электролит

Рассматриваем все те же свинцово-кислотные батареи. В качестве электролита, в который они помещаются, чаще всего выступает серная кислота. Она обладает определённой плотностью, которая может меняться в зависимости от уровня заряда батареи. В данном случае действует принцип: чем больше, тем выше. Со временем электролит улетучивается, и емкость аккумуляторной батареи падает. На сроке службы сказываются особенности эксплуатации (соблюдение техники безопасности). В батареях электролит может быть двух типов:

  • жидким;
  • в виде пропитанного специального материала.

На данный момент наиболее распространён первый тип.

Эксплуатация аккумуляторных батарей

Использование аккумуляторов можно наблюдать практически везде. Вспомните свои мобильные телефоны или источники бесперебойного питания для компьютеров. В качестве примера можно привести и обычный фонарик (современные образцы всё чаще изготавливаются со встроенным аккумулятором и не рассчитаны на гальванические элементы). А автомобили? Системы «стоп-старт» и рекуперативного торможения работают от аккумуляторов, причем они выдвигают высокие требования к пусковому току, глубокому разряду и долговечности. Как видите, без этих источников питания сложно обойтись в современной жизни любому человеку.

Схема построения аккумуляторной батареи

Мы рассмотрели основную информацию о данных устройствах. Давайте ещё уделим внимание такому понятию, как схема аккумуляторной батареи. Ведь в рамках статьи по нему прошлись только вскользь. Аккумулятор современной схемы, согласно истории, был впервые создан французским физиком Гастоном Плантом. Площадь его творения превышала 10 квадратных метров! Современные батареи, по сути, являются просто значительно уменьшенными и немного доработанными копиями его аккумулятора. Видимым для человека элементом является только корпус. Он обеспечивает общность и целостность конструкции.

Лучшее соотношение цены и качества от аккумуляторного устройства к телефону - Отличные предложения от аккумуляторного устройства к телефону от глобального аккумуляторного устройства к продавцам телефонов

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для подключения аккумулятора устройства к телефону. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как это лучшее аккумуляторное устройство для телефона в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что подключили аккумулятор к телефону на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще сомневаетесь в выборе аккумулятора устройства и телефона и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress - отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово - просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны - и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести аккумулятор для телефона по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Аккумулятор и зарядка | Документы Microsoft

  • 27 минут для чтения

В этой статье

Зарядка аккумулятора для пользователей

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 S5 (состояние выключения), 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:

      Батарея должна быть в наличии и иметь достаточный уровень заряда для загрузки системы.

  3. Оборудование 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 присутствует аккумулятор, система должна попытаться загрузить операционную систему, пока аккумулятор имеет достаточно заряда для питания системы во время процесса загрузки.

Оборудование 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 при зарядке, это должно выполняться 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 аккумулятора 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, способных к 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 реализации 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 любое время, 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 реализации 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 надежную модель драйвера аккумулятора и подсистемы питания.Информация об управлении питанием передается диспетчеру питания Windows через драйвер устройства батареи, затем агрегируется 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 метода управления ACPI, и драйвер минипорта батареи HID для устройств источника 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 аккумулятора, 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 микропрограмма ACPI получила текущую информацию от подсистемы питания, а затем упаковывает 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 аккумуляторном устройстве 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 связи между методами управления ACPI и аппаратным обеспечением подсистемы аккумуляторов. Подключение оборудования подсистемы батареи к прерыванию GPIO позволяет выполнять методы управления ACPI при изменении состояния батареи.

Когда аккумуляторная батарея и оборудование подсистемы питания подключены через I²C, микропрограмма 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 работы GenericSerialBus в рамках устройства I²C, описывающая регистры виртуальных команд для устройства I²C.
    • Определения полей в GenericSerialBus OperationRegion.Определения полей позволяют коду ASL вне устройства I²C обращаться 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, когда возникает прерывание 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 о батарее 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 с батареей метода управления, заставляя Windows повторно оценивать 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 настоящее время 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 в 0x0, чтобы указать, что единицы измерения - мВт / мВтч
Расчетная мощность Показывает исходную 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. Необходимо установить в 0x1, чтобы указать, что батарея перезаряжаемая
Расчетное напряжение Указывает расчетное напряжение батареи

Должно быть установлено на расчетное напряжение новой аккумуляторной батареи в мВ.

Не может быть установлено в 0x0 или 0xFFFFFFFF.

Расчетная мощность Предупреждение 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 выключить или перейти в спящий режим, прежде чем система выключится. Должно быть установлено 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 значениями «Проектная мощность - предупреждение» и «Расчетная мощность - низкая». Должно быть установлено значение не более 1% от расчетной емкости батареи.
Уровень детализации емкости аккумулятора 2 Указывает минимальное изменение оставшегося заряда, которое может быть обнаружено оборудованием между последней полной зарядкой и предупреждением о расчетной емкости. Должно быть установлено значение не более 75 мВт (приблизительно 0,25% от 25 Втч батареи), что составляет (1/400) проектной 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 аккумулятора, предоставленного производителем оригинального 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 производителем 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 реальном 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 одного бита.
Уровень заряда батареи Указывает 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 Указывает 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. Должен находиться в диапазоне от 0x0 до 0xFFFFFFFF в мВ.

Когда какие-либо данные в _BST изменяются, платформа должна генерировать 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 батареями

Спецификация ACPI предоставляет методы управления, зависящие от устройства и операционной системы, посредством 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 Комплект дроссельной заслонки 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 батарея не обслуживается пользователем и не может быть заменена конечным пользователем или может быть заменена 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.

Зарядка через USB (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 на самых разных устройствах, 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. F

Справочник по аккумуляторным устройствам - приложения Win32

  • 2 минуты на чтение

В этой статье

Обзор справочной технологии аккумуляторных устройств.

Для разработки справочника по аккумуляторным устройствам вам потребуются следующие заголовки:

Инструкции по программированию этой технологии см .:

Функции

Конструкции

Название Описание
BATTERY_MINIPORT_INFO Драйверы миникласса батареи заполняют эту структуру перед вызовом подпрограммы BatteryClassInitializeDevice драйвера класса батареи.
БАТАРЕЯ_MINIPORT_INFO_V1_1 Драйверы миникласса батареи заполняют структуру BATTERY_MINIPORT_INFO_V1_1 перед вызовом процедуры BatteryClassInitializeDevice драйвера класса батареи.BATTERY_MINIPORT_INFO_V1_1 - это обновленная версия предыдущей структуры BATTERY_MINIPORT_INFO.
BATTERY_NOTIFY Драйвер мини-класса батареи получает структуру BATTERY_NOTIFY, когда вызывается его подпрограмма BatteryMiniSetStatusNotify.
BATTERY_TAG_CHANGE Эта структура зарезервирована для использования системой.
BATTERY_WMI_CYCLE_COUNT Определяет информацию о количестве циклов зарядки аккумулятора для использования с функцией BatteryClassQueryWmiDataBlock.
БАТАРЕЯ_WMI_FULL_CHARGED_CAPACITY Определяет информацию о емкости батареи для использования с BatteryClassQueryWmiDataBlock).
БАТАРЕЯ_WMI_RUNTIME Определяет информацию о предполагаемом времени работы батареи для использования с функцией BatteryClassQueryWmiDataBlock.
БАТАРЕЯ_WMI_STATIC_DATA Определяет статические данные о батарее.
BATTERY_WMI_STATUS Определяет информацию о состоянии батареи.
BATTERY_WMI_STATUS_CHANGE Эта структура зарезервирована для использования системой.
БАТАРЕЯ_WMI_TEMPERATURE Определяет информацию о температуре батареи для использования с функцией BatteryClassQueryWmiDataBlock.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *