Аккумуляторные страдания

27 Окт 2013

Что мы знаем об алгоритмах восстановления разрядившихся аккумуляторов?

Потребительские характеристики любого мобильного устройства во многом за­ви­сят от его «стрессоустойчивости», то есть способности сохранять работоспособ­ность в условиях наличия различных агрессивных факторов, включая действия пользователя. Один из таких факторов – привычка эксплуатировать мобильные телефоны и план­ше­ты до полного разряда батареи. Не будем вникать в мен­таль­но-психологи­че­ские кор­ни данного феномена, лучше рассмотрим инженерные решения, которые выработа­ла индустрия для минимизации его последствий.

Документ Battery Charging Specification, рассмотрение которого уже начато в на­шей публикации «Зарядка планшета от USB» определяет специальный термин Dead Battery Provision или DBP. Этим термином обозначается ряд дополнений к алгоритму взаимодействия заряжаемого устройства и хоста, обеспечивающих зарядку полностью разряженных аккумуляторов.

Подчеркнем, что основной смысл Dead Battery Provision не в оживлении некондиционных аккумуляторов, а в обеспечении соблюдения требований Battery Charging Specification в случае, когда аккумулятор устройства полностью разряжен, вследствие чего функциональность схем управления ограничена. Но не будем разрушать интригу – косвенным следствием протокола DBP может быть толерантность  мобильных устройств к «полуживым» аккумуляторам. Без поддержки DBP они не могут быть использованы, а при его поддержке будут заряжены и обеспечат работу устройства в течение непродолжительного времени.

В этом месте стоит сделать лирическое отступление. Общеизвестно, что большинство китайских смартфонов на Андроиде комплектуется съемными аккумуляторами. Существует расхожее мнение, что эксплуатационные проблемы присущи только им, а смартфоны производства Apple лишены такого рода недостатков. Практика показывает, что iPhone со встроенными (т.е. несъемными) элементами питания точно также подвержены рискам полной разрядки  с последующей эквилибристикой оживления «Dead Battery». Иначе и быть не может! Ну, разве что если купить смартфон, который заряжается силой мысли и не использует гальванических элементов :)

Анамнез или классификация состояний аккумулятора

Документ Battery Charging Specification определяет три возможных состояния аккумулятора мобильного устройства.

  1. Good Battery: нормальное состояние. Заряжаемое устройство функционирует обычным образом и автоматически распознает тип и нагрузочную способность порта, согласно протоколу, описанному в Battery Charging Specification.
  2. Weak Battery: граничное состояние, заряд аккумулятора на исходе. Устройство включается и поддерживает протокол взаимодействия с хостом, но в любой момент возможен переход в состояние Dead Battery.
  3. Dead Battery: аккумулятор полностью разряжен. В таком состоянии детектирование типа и нагрузочной способности порта невозможно. Работоспособность USB-протокола также не гарантируется. Поэтому устройство имеет право потреблять ток до 100 mA, находясь в статусе Unconfigured Function на обычном USB-порте. При этом для зарядки аккумулятора и восстановления функциональности устройства может потребоваться время от десятков минут до единиц часов. Стандартом оговаривается, что в данном состоянии целевая функциональность устройства (например, звонок по мобильному телефону) не доступна.

«На зарядку!» или классификация пороговых значений

Для дифференцирования состояния аккумулятора, контроллер, управляющий процессом зарядки, использует два пороговых значения.

  1. Weak Battery Threshold задает границу между состояниями Good Battery и Weak Battery.
  2. Dead Battery Threshold задает границу между состояниями Weak Battery и Dead Battery.

Численные значения данных порогов, выраженные в напряжениях на зажимах батареи, зависят от модели батареи и не оговариваются спецификацией.

Резюме

Эксплуатация аккумуляторов мобильных устройств не является исключением из давно известного закона, согласно которому потребитель всегда прав. Алгоритмы Dead Battery Provision позволяют устройству «выжить» если потребитель не прав. Но аккумулятор, как электрохимическая система, имеет ограниченный срок службы. Совершенствование алгоритмов зарядной автоматики в ряде случаев способно несколько продлить этот срок, но не сделать его бесконечным.