Контроллер заряда аккумуляторов

Функции контроллера:

• подача тока:
  • большего, чем ток саморазряда (для компенсации саморазряда (см. капельная подзарядка));
  • но меньшего, чем максимальный ток заряда (для предотвращения разрушения аккумулятора);
• реализация алгоритма разряда/заряда, эффективного для данного типа аккумулятора (NiMH[1], Ni-Cd или Li-Ion) при данном химическом составе компонентов;
• компенсация разниц потоков энергии при снабжении потребителя энергией одновременно с зарядкой аккумулятора (например, зарядка аккумулятора при работе ноутбука от сети);
• измерение температуры (с помощью термодатчика) для аварийного отключения зарядки на холоде или при перегреве (для предотвращения порчи аккумулятора);
• измерение давления (с помощью датчика давления) для аварийного отключения зарядки при утечке газов (для предотвращения взрывов и утечек);
• для многобаночных (например, литий-ионных) аккумуляторов: заряд не всех, а только ещё не заряженных банок (т. н. схема балансировки).

Не все контроллеры реализуют перечисленные функции.

Сложность алгоритма разряда/заряда зависит от стоимости зарядного устройства. Согласно алгоритму выполняются:

• измерение времени с начала зарядки;
• измерение напряжения и тока на входе аккумулятора;
• изменение величин тока и напряжения заряда в зависимости от измеренных значений;
• повторение циклов разряд/заряд (для восстановления ёмкости аккумулятора);
• заряд до 90 % ёмкости аккумулятора (для увеличения срока службы);
• и другие.

Контроллер заряда может быть выполнен в виде отдельного устройства (например, электронный блок в ветрогенераторе) или в виде микросхемы[2] для встраивания в аккумулятор или зарядное устройство.

Контроллер заряда используется в составе:

• переносимой электроники (мобильные телефоны, ноутбуки, портативные плееры и др.);
• автономных энергетических систем (ветряки, солнечные батареи)[3];
• источников бесперебойного питания;
• универсальных зарядных устройств (для сервисных центров);
• и другой техники различного назначения.

При зарядке напряжение на выходе изменяется в небольшом диапазоне (12,6…14,5 В в случае использования автомобильного аккумулятора).

При зарядке аккумулятора без контроллера зарядки или при выходе контроллера из строя возможны следующие последствия:

• при превышении зарядного тока (и/или напряжения) ускоряются химические процессы, приводящие к деградации аккумулятора;
• при продолжительной зарядке (перезаряд) температура и давление электролита растут (т. н. «закипание аккумулятора») до тех пор, пока не произойдёт разрушение корпуса аккумулятора (взрыв);
• при длительном использовании аккумулятора без подзарядки (переразряд) напряжение опускается ниже критического значения, приводя к деградации аккумулятора и делая его подзарядку невозможной.

• Степень работоспособности аккумулятора

1. Устройство и характеристики микросхемы-контроллера