Секреты "омоложения" батареи ноутбука

Итак, в прошлом номере журнала мы рассказали, как правильно выбрать подержанный ноутбук и на что следует обращать внимание при его покупке. Как вы помните, одним из факторов существенного снижения цены была неисправная батарея. Сегодня мы расскажем о том, как восстановить ее работоспособность полностью или хотя бы частично.

Немного теории

Никель-металлгидридный и литиево-ионный элементы

В батареях современных ноутбуков применяются литиево-ионные и литиево-полимерные элементы, тогда как аппараты, выпущенные три-четыре года назад, могли содержать и никель-металлгидридные компоненты. Для того чтобы определиться с причиной возникновения дефекта, необходимо знать, как функционируют эти элементы.

Никель-металлгидридные (NiMH) аккумуляторы пришли на смену никель-кадмиевым (NiCd), и, несмотря на их активно разрекламированные преимущества, они в общем-то не оправдали ожиданий потребителей из-за сокращенного по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами срока службы, хотя образцы, выпущенные в конце 2001 г., стали более совершенными благодаря изменению технологии производства.

Типичный контроллер батареи

РЈ NiMH-аккумуляторов есть СЃРІРѕРё достоинства Рё недостатки. Рљ недостаткам можно отнести, как уже упоминалось, ограниченный СЃСЂРѕРє службы (300 циклов «заряд-разряд»), повышенный саморазряд, присутствие «эффекта памяти». Такой эффект часто возникает РїСЂРё неправильной эксплуатации аккумуляторов — перед зарядкой РѕРЅРё должны периодически полностью разряжаться, РІ противном случае емкость будет неумолимо снижаться независимо РѕС‚ количества циклов «заряд-разряд» Рё времени зарядки. РљСЂРѕРјРµ того, РЅРµ радовали значительные размеры Рё масса РЅР° единицу энергоемкости. Достоинствами были низкая цена, морозоустойчивость Рё больший, чем Сѓ литиево-ионных аккумуляторов, СЃСЂРѕРє службы.

Это потребуется для ремонта батареи

Эти аккумуляторы необходимо подвергать начальной (при покупке) и периодической «тренировке», суть которой заключается в их полном разряде и последующей зарядке во избежание появления «эффекта памяти».

Литиево-ионные (Li-ion) Рё литиево-полимерные (Li-pol) аккумуляторы нашли широкое применение РІ мобильной технике, что обусловлено высокой плотностью электрической энергии РЅР° единицу массы, Р° значит, Рё меньшими РїРѕ сравнению СЃ NiMH-аккумуляторами массой Рё габаритами. РћРЅРё РЅРµ предъявляют каких-либо требований Рє собственному обслуживанию Рё РЅРµ обладают «эффектом памяти». РќРѕ есть Сѓ РЅРёС… Рё отрицательные стороны: РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… случаях такие батареи РјРѕРіСѓС‚ работать только РїСЂРё положительных температурах окружающей среды, довольно РґРѕСЂРѕРіРё Рё подвержены процессу старения даже тогда, РєРѕРіРґР° РЅРµ используются. Уменьшение емкости начинается примерно после РіРѕРґР° службы, Р° СЃСЂРѕРє РёС… жизни рассчитан примерно РЅР° 200—300 циклов «заряд-разряд».

Копнем поглубже?

Здесь необходимо отметить, что РІСЃРµ вышесказанное верно лишь чисто теоретически Рё декларируется производителями как элементов питания, так Рё батарей для мобильных устройств. Конечно, РІ большинстве случаев РІСЃРµ это соответствует действительности, РЅРѕ бывают Рё исключения, обусловленные конструктивными особенностями аккумуляторов. Дело РІ том, что батареи ноутбуков состоят РЅРµ РёР· РѕРґРЅРѕРіРѕ, Р° РёР· РіСЂСѓРїРїС‹ последовательно соединенных элементов или даже блоков (РёРЅРѕРіРґР° для увеличения емкости батареи несколько элементов питания соединяют параллельно, создавая блоки, которые РІ СЃРІРѕСЋ очередь соединяют последовательно для достижения необходимого для питания устройства напряжения). И РІРѕС‚ здесь-то Рё кроется основная причина неработоспособности батареи питания. Как Р±С‹ производитель РЅРё стремился подобрать компоненты СЃ полностью идентичными характеристиками, сделать это практически невозможно. И если Сѓ РЅРѕРІРѕР№ батареи элементы РїРѕ основным параметрам (емкость, напряжение, внутреннее сопротивление) более-менее одинаковы, то после РіРѕРґР° эксплуатации различие может доходить РґРѕ 20%. Казалось Р±С‹, подумаешь — 20%, ничего страшного. РќСѓ будет аппарат работать РѕС‚ батарей РЅРµ три часа, Р°, скажем, РґРІР° СЃ половиной. РќРѕ дело РЅРµ только РІРѕ времени. Разброс характеристик РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє значительному ухудшению работы зарядного устройства, причем это особенно критично для литиево-ионных элементов. Несмотря РЅР° заверения производителей ноутбуков РѕР± «интеллектуальности» РёС… зарядных устройств, основные требования Рє заряду элементов, оговоренные РІ сопроводительной документации Рє аккумуляторам, РЅРµ соблюдаются, причем как РІ случае СЃ литиево-ионными, так Рё СЃ никель-металлгидридными. Проблема РІ том, что для обеспечения нормального заряда каждый РёР· элементов батареи необходимо заряжать отдельно РѕС‚ РґСЂСѓРіРёС…. РќРѕ тогда, если батарея состоит РёР· девяти литиево-ионных элементов, для ее зарядки потребуется девять дорогостоящих интеллектуальных контроллеров, позволяющих определить окончание процесса РїРѕ мизерному провалу зарядного тока, что РЅР° практике приведет Рє существенному увеличению как стоимости, так Рё размеров ноутбука. Поэтому применяется метод так называемого последовательного заряда СЃ контролем окончания процесса РїРѕ достижении батареей некоторого напряжения. Для литиево-ионных элементов этот параметр составляет 4,2 Р’, соответственно для всей батареи РёР· трех РіСЂСѓРїРї элементов напряжение будет составлять 4,2С–3=12,6 Р’. Это вполне допустимо для элементов, идентичных РїРѕ характеристикам или различающихся РЅР° доли процента. Большее различие РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє тому, что РѕРґРЅРё элементы недозаряжаются, тогда как Сѓ РґСЂСѓРіРёС… избыточный заряд начинает утилизироваться РІ РІРёРґРµ тепла Рё повышенного газообразования.

Здесь необходимо вернуться к рассмотрению строения литиево-ионной батареи. Так как ее элементы являются довольно опасными в эксплуатации (вспомните многочисленные истории о взрывах и возгораниях «серых» мобильников), любой аккумулятор имеет несколько степеней защиты. Самая первая находится в каждом цилиндрическом элементе и представляет собой небольшую вогнутую пластинку, расположенную под плюсовым выводом. Эта пластинка призвана не допустить взрыва элемента при повышенном давлении: в случае «перезаряда» она размыкает цепь, прекращая подачу напряжения. Несмотря на то что после этого давление внутри элемента падает до нормальной величины, пластинка в первоначальное состояние не возвращается. Теоретически такой элемент (а по мнению производителей, и вся батарея) подлежит замене.

Вторая защитная цепь установлена РІ контроллере батареи. РћРЅР° состоит РёР· микропроцессора, отслеживающего уровень напряжения РЅР° каждом элементе (РІ некоторых случаях контролируется лишь общее напряжение батареи) Рё электронного ключа, размыкающего цепь, если напряжение заряда превысит 4,2 Р’ РЅР° элемент или напряжение разряженной батареи окажется меньше 3,4 Р’ РЅР° РѕРґРёРЅ элемент (РёРЅРѕРіРґР° этот показатель может варьироваться). Р’ принципе здесь ничего фатального быть РЅРµ может, Р·Р° исключением РґРІСѓС… случаев. Первый — если напряжение элементов упадет ниже отметки 2,8 Р’ (Р° такое бывает РїСЂРё длительном хранении батареи без подзарядки). РџСЂРё этом элементы отключаются, Р° зарядное устройство ноутбука считает, что батарея неисправна. И второй — РІ случае короткого замыкания выводов (несмотря РЅР° присутствие РІ каждой батарее предохранителя) выходит РёР· строя ключ контроллера, что также РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє неработоспособности аккумулятора.

Третья цепь защиты — идентификационная микропрограмма, встроенная РІ РџР—РЈ контроллера. РћРЅР° служит для определения зарядным устройством типа Рё емкости элементов, Р° также предотвращает использование батареи сторонних производителей.

Никель-металлгидридные элементы значительно проще в эксплуатации. Они не боятся «перезаряда», выдерживают длительный нагрев без значительного ухудшения характеристик и не имеют встроенных в элемент средств защиты. Тем не менее вследствие применения зарядных устройств последовательного типа выход из строя изготовленной на их основе батареи может произойти даже при полностью исправных элементах. Как правило, этот дефект является следствием работы на ноутбуке, постоянно подключенном к сети переменного напряжения. Из-за того что отдельные элементы имеют «эффект памяти» и довольно большой разброс характеристик, зарядка происходит неравномерно. То есть когда одни элементы уже полностью заряжены, другие не достигли и половины от нормы. В результате напряжение на заряженных элементах начинает увеличиваться (для никель-металлгидридных оно составляет 1,4 В), и контроллер считает, что процесс завершен, что приводит к уменьшению суммарной емкости батареи на 50% (закон Ома для последовательной цепи). Со временем это явление усиливается в геометрической прогрессии, приводя к полной неработоспособности аккумулятора.

Начинаем практикум

Если РІС‹ воспользовались нашими рекомендациями Рё приобрели ноутбук СЃ неисправной батареей, первое, что нужно сделать, — отыскать РІ Интернете инструкцию Рё тщательно ее изучить. Понятно, что этого, как правило, никто РЅРµ делает, Р° напрасно. РџРѕСЂРѕР№ там можно найти РІСЃРµ необходимое для восстановления аккумулятора. Дело РІ том, что большинство производителей ноутбуков включают РІ состав РџРћ утилиту для рекалибровки, или «тренировки» аккумулятора, позволяющую РІ течение 6—8 часов вернуть ему былую силу. Например, РІ приобретенном нами ноутбуке Fujitsu-Siemens Amilo эта утилита вызывается РїСЂРё загрузке системы нажатием клавиши F6. Будем считать, что нам повезло, — после вызова этой программы Рё шестичасового ожидания батарея стала как новая. Более того, производитель рекомендует проводить РїРѕРґРѕР±РЅСѓСЋ «тренировку» каждые полгода, Р° РІ случае постоянной работы РѕС‚ сети — раз РІ РґРІР° месяца.

Если такой программы РЅРµ предусмотрено или найти ее РЅРµ представляется возможным, придется прибегнуть Рє «хирургии». Для этого потребуются «прямые» СЂСѓРєРё, Р° также некоторый набор инструментов — мультиметр (или тестер), паяльник мощностью РЅРµ более 40 Р’С‚, макетный РЅРѕР¶, несколько автомобильных лампочек СЃ припаянными Рє РЅРёРј проводами Рё суперклей РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ циан-акрилата.

Для начала аккумулятор придется разобрать. Сделать это РЅРµ так легко — как правило, РІСЃРµ батареи имеют неразборную конструкцию, состоящую РёР· РґРІСѓС… склеенных половинок. Поэтому нужно найти шов Рё попытаться СЃ помощью макетного ножа осторожно РёС… разъединить. Если РЅРµ получается, можно несколько раз уронить батарею РЅР° РїРѕР» (только РЅРµ РЅР° кафельный) СЃ высоты человеческого роста — тогда процесс пойдет значительно быстрее. Если же Рё это РЅРµ помогло, придется аккуратно разрезать шов СЃ помощью макетного ножа, стараясь РЅРµ повредить внутренние компоненты.

Итак, аккумулятор разобран. Что делать дальше? Это зависит от типа элементов, примененных в батарее.

Никель-металлгидридные элементы

Первое, что нужно сделать, — сосчитать количество элементов. Полученное число нужно умножить РЅР° 1,2 — результат будет составлять номинальное напряжение батареи РІ вольтах. Далее берем автомобильную лампочку мощностью 21 Р’С‚ Рё припаиваем ее Рє крайним выводам РіСЂСѓРїРїС‹ последовательно соединенных элементов. Загорелась — хорошо, нет — ничего страшного. Теперь нам понадобится мультиметр. Выставляем предел измерения 20 Р’ Рё проверяем напряжение РЅР° лампочке. Если РѕРЅРѕ соответствует номинальному, Р° ноутбук РЅРµ включается, причина неисправности скорее всего РІ контроллере батареи. Можно попробовать отремонтировать его самостоятельно (предварительно отпаяв РѕС‚ элементов), Р° можно обратиться Рє знакомому радиолюбителю.

В случае, если напряжение ниже номинального, переключаем мультиметр на предел измерений 2000 мВ и проверяем напряжение на отдельных элементах, помечая фломастером те из них, напряжение на которых ниже 1,1 В (элементы лучше пронумеровать, а величины напряжений на них записать в таблицу). Далее необходимо провести «тренировку» аккумулятора. Для этого потребуется еще несколько лампочек с припаянными проводами, которые придется присоединить к каждому (это важно!) элементу аккумулятора. Присоединили? Теперь можно часов на десять отвлечься от батареи и заняться чем-нибудь другим. Почему так долго? Дело в том, что в нашу задачу входит выравнивание напряжения на элементах, а сделать это можно, лишь доведя его до 0 В. (Хотя производители и утверждают, что при полном разряде элемента он обязательно выйдет из строя, на практике такого не наблюдалось.)

После полного разряда элементов аккумулятор необходимо зарядить. Так как батарея разряжена полностью, штатное зарядное устройство здесь РЅРµ поможет — напряжение придется «приподнять». Сделать это можно СЃ помощью блока питания ноутбука Рё автомобильной лампочки, подключенной последовательно Рє элементам аккумулятора. Дожидаться полной зарядки батареи необязательно, достаточно поднять напряжение РґРѕ 1,1 Р’ РЅР° элемент, после чего уже возможно использовать штатное зарядное устройство.

По окончании цикла зарядки вышеописанный процесс придется повторить еще два раза (как минимум), после чего можно будет проверить батарею непосредственно в ноутбуке.

Никель-металлгидридная батарея

Литиево-ионная батарея

Р’ случае, если вышеописанный СЃРїРѕСЃРѕР± «тренировки» батареи РЅРµ привел Рє положительному результату, придется менять элементы питания. Причем сразу РІСЃРµ — подобрать подходящий РїРѕ характеристикам РЅРµ получится, так как для этого понадобится найти аналогичную батарею, проработавшую столько же часов. Р’ качестве «донора» лучше всего использовать бытовые никель-металлгидридные аккумуляторы производства компании Sanyo емкостью 2100 РјРђ.С‡. РџСЂРё неплохом качестве исполнения РѕРЅРё обладают приемлемой ценой, что становится актуальным, если батарея вашего ноутбука содержит десять Рё более элементов питания. Главное РїСЂРё такой замене — РЅРё РІ коем случае РЅРµ использовать паяльник для соединения элементов РІ последовательную цепочку. Лучше приложить чуть больше усилий Рё сделать контактные держатели, Рє которым можно будет припаять соединяющие РїСЂРѕРІРѕРґР°.

Литиево-ионные элементы

Как сказано выше, эти аккумуляторы довольно опасны РІ эксплуатации, поэтому Рё ремонт батареи потребует РѕСЃРѕР±РѕР№ аккуратности. Перед началом каких-либо активных действий, убедитесь, что батарея полностью разряжена (если это возможно). Процесс проверки РІ принципе аналогичен таковому для никель-металлгидридных аккумуляторов, С‚.Рµ. точно так же припаиваем лампочку-нагрузку Рє элементам Рё проверяем напряжение. Отличие состоит РІ том, что РЅР° каждый элемент должно приходиться РѕС‚ 3,7 РґРѕ 4,1 Р’. Если лампочка светится Рё напряжение соответствует количеству элементов, умноженному РЅР° 3,7 (или превышает его), смело можно переходить Рє ремонту контроллера. Если же напряжение значительно ниже или емкость аккумулятора существенно отличается РѕС‚ первоначальной, придется проверять каждый элемент РІ отдельности. Некоторая сложность заключается РІ наличии параллельных блоков (СЃРј. выше) — для правильной диагностики РёС… придется разъединить, разрезав посередине металлические соединительные полоски-мостики (это можно сделать лишь СЃ РѕРґРЅРѕРіРѕ торца — положительного или отрицательного). Конечно, перед началом РїРѕРґРѕР±РЅРѕР№ проверки контроллер батареи необходимо отпаять. Отделив РІСЃРµ элементы РґСЂСѓРі РѕС‚ РґСЂСѓРіР°, можно переходить непосредственно Рє РёС… диагностике СЃ помощью лампочки-нагрузки Рё мультиметра. Подключаем лампочку Рє выводам мультиметра (Р° РЅРµ элемента питания) Рё начинаем мерить напряжение РЅР° каждом элементе — РѕРЅРѕ должно быть РІ пределах 3,7—4,1 Р’. Если значение существенно ниже или равно нулю — элемент неисправен Рё нуждается РІ замене. Конечно, можно попытаться его отремонтировать, разрезав положительный вывод Рё восстановив защитную пластинку, РЅРѕ, РЅР° наш взгляд, это нецелесообразно: стоимость РЅРѕРІРѕРіРѕ элемента РЅРµ превышает 3—4 долл.

Проверяем группу элементов	Перед началом работы элементы необходимо разрядить

После проведения диагностики и выявления неисправных элементов оставшиеся необходимо разрядить (с помощью лампочки) до напряжения 3,2 В. Эту же операцию придется проделать и с новыми аккумуляторами, которые будут устанавливаться в батарею. Данная процедура необходима для того, чтобы контроллер начал заряжать батарею «с нуля», иначе впоследствии могут возникнуть проблемы с правильным определением уровня заряда аккумулятора.

Еще РѕРґРЅР° неисправность, часто возникающая РїСЂРё эксплуатации (Р° вернее, РїСЂРё отсутствии РѕРЅРѕР№) литиево-ионных Рё литиево-полимерных аккумуляторов, — уменьшение напряжения элементов ниже РїРѕСЂРѕРіР° срабатывания защитного контроллера. РџСЂРё этом батарея РЅРµ заряжается, Р° напряжение РЅР° ее контактах равно нулю. Подобный дефект устранить довольно легко — достаточно подключить через 5-Р’С‚ лампочку Рє последовательной цепочке элементов источник питания ноутбука Рё дождаться зарядки батареи РґРѕ напряжения, составляющего 3,4 Р’ РЅР° РѕРґРёРЅ элемент. После этого батарею можно собирать (РІРѕС‚ для этого-то Рё потребуется циан-акрилатный клей) Рё устанавливать РІ ноутбук для последующей зарядки.

Кстати, аккумулятор есть не только в ноутбуке. Еще одним ярким представителем семейства мобильных устройств, периодически нуждающимся в процедуре «омоложения», является карманный компьютер. Причем если в ноутбуках мы лишь пытаемся восстановить утраченные качества, то за счет некоторых не очень сложных манипуляций в КПК аккумулятор порой удается не только отремонтировать, но и заставить работать в несколько раз дольше. Об этом и многом другом вы сможете прочитать в одной из следующих статей нашего цикла.