Контроллер заряда аккумуляторов

Контро́ллер заря́да аккумуля́тора — электронная схема в составе зарядного устройства, предназначенная для управления процессом заряда аккумулятора.

Контроллер заряда может быть выполнен в виде отдельного устройства (например, электронный блок в ветрогенераторе) или в виде микросхемы^[1] для встраивания в аккумулятор или зарядное устройство.

Функции

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^[2], 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.

Применение

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.

Разное

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.