Контроллер заряда аккумулятора — что это такое

Контроллер заряда аккумулятора – встроенная защитная микросхема, которая уберегает источник питания от перепадов напряжения, перезарядки или «глубокой разрядки». Каких видов бывает устройство в литий-ионных АКБ, как оно работает и подключается – в статье.

Контроллер заряда аккумулятора
Контроллер заряда аккумулятора регулирует параметры работы аккумулятора.

Что такое контроллер заряда аккумулятора

Это печатная плата, установленная в корпусе элемента питания или закрепленная прямо на нем. Принцип ее работы зависит от типа аккумулятора, к которому подключена. В смартфонах, планшетах и других портативных девайсах применяется BMS-плата, имеющая распаянные электронные элементы. Если убрать контроллер заряда из цепи, батарея прослужит меньше, а то и вовсе может взорваться, если не соблюдаются правила эксплуатации.

В ветрогенераторах тоже используются контроллеры, имеющие вид электронных блоков, подключаемых к солнечным батареям. Выбирая последние, учитывают тип аккумулятора, предназначенного для накопления электроэнергии. Как правило, это свинцово-кислотная АКБ.

Основные функции

Когда речь идет о мобильном устройстве, контроллер:

  • отслеживает процесс зарядки. От 0 до 10% емкость накапливается предварительно, а от 10 до 70 – 80% скорость наполнения увеличивается за счет постоянного тока. Дозарядка проходит медленнее, так как в цепи увеличено сопротивление;
  • регулирует просадки. Когда выполняется
    Вздутие литий-ионного аккумулятора
    Вздутие литий-ионного аккумулятора.

    зарядка источника питания, контроллер служит защитой электрической цепи от короткого замыкания, а также уберегает от перепадов напряжения;

  • блокирует перезаряд. Каждый аккумулятор характерен лимитом предельного напряжения. В случае с Li-Ion изделиями это примерно 4.2 В. Когда напряжение доходит до этой отметки, контроллер отключает питание. Если это не произойдет, батарея может вздуться, а то и взорваться;
  • защищает от «глубокого разряда». Если напряжение элемента упадет ниже критической отметки (для литиевых батарей это 3 В), снизится номинальная емкость, уменьшится автономность;
  • балансирует. Одна из функций контроллера – следить, чтобы все звенья электросхемы заряжались равномерно. Тем самым увеличивается срок службы АКБ;
  • отслеживает температуру. В случае перегрева или переохлаждения в работу включается терморезистор, задача которого – отключить питание, идущее на аккумулятор.

Параметры, свойственные контроллеру, задаются еще в ходе его изготовления.

Классификация

В батареи устанавливают разное вспомогательное оборудование, влияющее на принцип зарядки. При желании контроллер можно собрать самому, но в плане характеристик он будет уступать покупной модели.

Виды контроллеров:

  • устройства, работающие по принципу On/Off. Простейшие, наиболее доступные приборы, отключающие подачу питания, когда аккумулятор достигает предельного напряжения. Это необходимо для защиты источника питания от перегрева и перезарядки. Но есть один момент: защита активируется на пике напряжения, когда емкость батареи восстановлена на 70 – 85%. Чтобы АКБ заряжалась дальше, требуется уменьшение тока, что не происходит из-за особенностей контроллера. В итоге имеет место постоянный недозаряд, что отрицательно сказывается на сроке службы батареи и ее энергоемкости;
  • PWM. Неполная зарядка, свойственная моделям On/Off – это не дело. В итоге были созданы блоки управления, работающие по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) заряжающего тока. Функция такого контроллера – понизить зарядный ток, когда напряжение доходит до предельной отметки. С таким подходом аккумулятор заряжается практически до 100%. Есть PWM-устройства, регулирующие ток в зависимости от температуры, что снижает нагрев и обеспечивает лучший прием заряда. Регулировка – автоматическая. По цене такие контроллеры дороже первой разновидности, но с ними продлевается срок службы АКБ;
  • MPPT. Это совершенные устройства, регулирующие процесс зарядки аккумуляторной батареи. MPPT-контроллер автоматически отслеживает значения тока и напряжения в системе. Учитывая эти данные, микропроцессор подбирает оптимальные параметры, чтобы была достигнута максимальная мощность. Если отталкиваться от статистики, такие контроллеры на 35% эффективнее PWM, и способны лучше распределить энергию, идущую от внешней АКБ. Прибор дорогой, и используется зачастую для автоматизации «солнечных ферм»;
  • гибридные контроллеры. В таких устройствах совмещены особенности PWM и MPPT-приборов. Они служат для распределения энергии, полученной от ветрогенераторов, совмещенных с солнечными панелями. В сравнении с обычными моделями, гибридные характерны вольтамперными параметрами. Функция гибридной защиты – «выравнивать» полученную энергию и равномерно распределять ее между батареями.
Контроллер заряда PWM
Контроллер заряда PWM.

Когда есть небольшая маломощная установка (ветрогенераторы, солнечные батареи), можно сэкономить, собрав самодельный контроллер. Конечно, он будет не столь эффективен и функционален как фабричная модель, да и понадобятся знания в электротехнике, но со своей задачей он справится.

Схема подключения

Схема контроллера DW01-Plus
Схема контроллера DW01-Plus.

Контроллер заряда – плата на источнике питания, работающая в автоматическом режиме. Она отслеживает напряжение, температуру и время завершения заряда. Защитные платы разные, и наиболее популярная, встречающаяся в аккумуляторах смартфонов – DW01-Plus.

Схема шестиногая, где пара полевых транзисторов выполнены в едином корпусе в виде 8-ногой сборки.

1 и 3 – выводы, через которые осуществляется управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2). Предельные значения напряжения: 2.4 и 4.25 В. Вывод 2 – датчик, ответственный за измерение падения напряжения на полевых транзисторах. С ним обеспечена защита от перегрузок по току. Измерительным шунтом служит переходное сопротивление транзисторов. В связи с этим порог срабатывания, в зависимости от изделия, разный.

В случае с PWM-контроллером, для облегчения задачи рядом с клеммами имеются обозначения. Последовательность такая:

  1. Подключить батарею.
  2. Включить предохранители на плате (около «+»).
  3. Вставить контакты.
  4. Подсоединить контрольную лампу, имеющую напряжение 12 или 24 В.

Выбирая контроллер, отталкиваются от напряжения источника питания, его химического состава и самой цели применения устройства. Если бюджет ограничен – PWM, для «солнечных ферм» используют преимущественно модели MPPT. Контроллер на аккумуляторе служит защитой от перегрева, перезарядки или недозарядки. При этом есть интегрированная и внешняя «защита». Последняя актуальна в паре с солнечными батареями или ветряными установками.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Автономные источники питания
Добавить комментарий

:) :D :( :o 8O :? 8) :lol: :x :P :oops: :cry: :evil: :twisted: :roll: :wink: :!: :?: :idea: :arrow: :| :mrgreen:

Adblock
detector