Про "мертві" акумулятори у ноутбуках
#Мета цього посту
Пожалітися на проблеми айтішніка у Каліфорнії. Ні, насправді - трохи поділитись спостереженнями стосовно подовження життя ноутбучних (та й інших, бо хімічні процеси у літієвих акумах однакові) акумуляторів, як їх зберігати, чого не робити. У перспективі - як діагностувати та спробувати "перезапустити" заблоковані (зараз про це нічого не буде, бо я тільки збираю інформацію).
#Передмова
Оскільки вже майже рік я займаюсь пошуками б/в ноутбуків бізнес-серій (Lenovo Thinkpad, Dell Latitude), з подальшою викупівлею їх на аукціонах, приведенню до робочого стану та відправкою до волонтерів, які співпрацюють з організацією ArmySOS, у мене залишається певна кількість ноутбучних акумуляторів, які були розряджені в нуль, і більше не хочуть заряджатися. Це досить неприємний мінус купівлі вживаної електроніки, яка могла місяцями лежати десь на полиці без дотримання належних умов зберігання.
#Детальніше про проблему
Акумулятори для ноутбуків виготовляються таким чином, щоб бути максимально безпечними - щоб уникнути вибухів та пожеж (я бачу набагато більше новин про те, як загорівся електросамокат чи електромобіль, що заряджався, ніж ноутбук). Для цього використовується ряд заходів, які досить добре працюють, але і ускладнюють ремонт акумуляторних батарей у випадках, коли не відбувалось нічого екстремального - наприклад, просто розрядився акумулятор, бо ноутбук декілька місяців не використовувася та лежав десь у шафі.
У більшості випадків, акумулятор перестає працювати від того, що розрядився нижче критичного значення один або одразу декілька літієвих елементів. Ще є більш екстремальні випадки типу перегріву при заряджанні чи розряджанні, або реальний вихід з ладу електронних компонентів акумуляторної батареї, але зараз мова буде не про них.
#Battery Management System
Відкидаючи згорілі мікросхеми, давайте дізнаємось, чому акумулятор перестає працювати із-за сильного розряду - коли вольтаж на одній або декількох "банках" падає нижче критичного. Бо є контролер заряду ("BMS" - battery management system, або система керування батараєю), який забезпечує роботу акумулятору, слідкує за безпекою його експлуатації. Під безпечною експлуатацією у сучасному світі мається на увазі така робота акумулятору, при якій виробника цього акумулятора буде важко засудити, бо його акумулятор не загориться та не вибухне, як би користувач не старався (у межах розумного). Просто заряджаючи та розряджаючи сучасну акумуляторну батарею, майже неможливо створити умови, при яких вона загориться чи вибухне. Бо BMS намертво відключить літієві елементи всередині батареї як тільки щось піде не так, і якісь з параметрів будуть виходити за межі безпечних. Ця штука перевіряє напругу "банок" та їх темепературу, і якщо хоча б одна з них розрядиться нижче певної межі (здається в межах 2.4-3.0 V), то весь акумулятор буде намертво відключено назавжди. Він перестане видавати напругу, хоча може і далі детектитись системою, ви зможете дивитись інформацію про нього через спеціалізований софт (Lenovo Vantage, як приклад такого для ноутбуків відповідного виробника), або рапортувати інформацію по SMBus протоколу.
#І що з цього?
У мене вже штук пʼять таких "заблокованих" акумуляторів лежить, які просто були у ноутбуках, які ніхто не вмикав у розетку по декілька місяців, поки я їх не купив. Я, звісно, знайшов недорогі та ще живі акумулятори, і ноутбуки вже поїхали на фронт, а от старі акуми лишились. У інтернеті є купа відео, де показано, що можна закоротити плюс з акумуляторів на плюс вихода батареї, щоб "перезапустити" BMS, але воно вже давно не працює з тими акумуляторами, які зараз випускають. Контролер вирішив, що акумулятор небезпечно розрядився — значить він вже не дасть цим акумулятором користуватись. Навіть якщо всі банки цілі, і навіть якщо ви їх дозарядите до 4.2 V, контролер не дасть їх використати, акумулятор все так же матиме нуль на виході.
Щоб це подолати, треба буде шукати способи програмно скинути "мертвий" стан BMS, і можливо ще й замінити запобіжники, які можуть фізично вийти з ладу у додачу до софтового блокування BMS. Поки що я шукаю статті на тему SMBus, чим підключатись та зчитувати інформацію, і яким чином оновлювати статус акумулятора (там не все так просто, у BMS є своя прошивка, паролі для доступу до певних команд, і так далі). Поки що можу лише дати поради, як зберігати ноутбучні акумулятори, та що робити, щоб подовжити термін їх зберігання. Зараз чекаю на китайський клон пристрою TI EV2400, який може комунікувати з акумулятором по SMBus протоколу - буду пробувати скинути стан помилки акумуляторів, щоб "перезапустити" їх.
#Як зберігати ноутбучні акумулятори, якщо ви ними не користуєтесь
У ноутбучних акумуляторах є літієві "банки" (літієві елементи, яких зазвичай декілька), і вони з часом втрачають ємність, і менше тримають заряд. На те, як швидко цей процес відбувається, впливає декілька речей. Дві найвпливовіші - температура та рівень їх заряду при довгому зберіганні. Чим вища температура, та чим вищий заряд при їх зберіганні, тим швидше вони деградують на хімічному рівні.
Але це не значить, що їх треба зберігати роздярженими в нуль у морозилці. Занадто низькі темератури так само шкідливі для акумулятору, як і занадто високі. Найкраще їх зберігати при кімнатній (20 +/-5 градусів цельсія). Стосовно рівню заряду - оскільки навіть повністю відключена від ноутбуку акумуляторна батарея повільно розряджається, то не варто лишати можливість для розряджання в нуль, і класти акумулятор на зберігання із зарядом у 5%. Найбезпечнішою буде "золота середина" на рівні 50% заряду. І треба буде перевіряти рівень заряду хоча б раз на місяць та підзаряджати, якщо він відчутно падає за цей час.
Якщо батарею проблематично відʼєднати від ноутбуку (вбудована батарея), то саморозряд може відбуватись відчутно швидше. Доведеться частіше перевіряти рівень заряду, і можливо заряджати не до 50% а десь до 70%. Це теж прийнятно, і буде краще, ніж тримати ноут постійно підключеним до розетки, особливо якщо він не дає вручну обмежити, до скількох відсотків заряджати.
Тут я плавно переходжу до зберігання акумулятору у ноутбуці, яким ви постійно користуєтесь.
#Як подовжити життя акумулятора у ноутбуці, яким ви постійно користуєтесь
Тут все залежить від того, наскільки довго та регулярно ноутбук тримається підключеним до розетки, та чи є можливість примусово обмежити, до якого відсотку заряджати акумулятор.
Поясню детальніше. Якщо ви майже ніколи не відключаєте ноутбук від розетки, то варто знайти спосіб обмежити його заряд хоча б до рівня у 80%, та не дозволяти йому заряджатись до 100% і у такому стані бути весь час. У багатьох виробників ноутбуків є або софт під Windows (таке є у Lenovo Thinkpad серії, у деяких Sony), або опції на рівні BIOS (Dell Latitude), щоб обмежити максимальний заряд акумулятору. Apple теж додало опцію оптимізованого заряду акумулятору, хоча вона на дає явно обмежити рівень заряду при користуванні ноутом від розетки, і користується власними алгоритмами для того, щоб визначити, коли зупиняти процес зарядки до досягнення 100% але це вже краще, ніж нічого.
Якщо немає можливості обмежити рівень заряду, і ноутбук ви використовуєте здебільшого десь, де завжди є доступ до розетки - просто не вмикайте його у розетку на ніч. Якщо знаєте, що будете ним користуватись у найближчі день-два - можете зарядити до 100%, і поітім користуватись якийсь час від акумулятору. Потім дозарядите. Просто не тримайте його постійно ввімкненим у розетку.
#Приклад із життя
У ноутбуці дружини, акумулятор набрав більше 800 циклів заряду-розряду, і все ще має біля 85% ємності від початкової, після 5 років використання. Вона просто підзаряджає його, коли акумулятор сідає, і весь час користується їм від акумулятору.
У той саме час, у мене був робочий ноутбук, який 95% часу стоїть на столі та підключений до розетки (бо я тоді ще не був таким розумним, і не задумувався про збереження акумулятору та втрату його ємності від постійно високого рівню заряду). За 3 роки, біля 300 циклів заряду-розряду, він дійшов до 65% ємності, та почав роздуватись.
Цей пост пишеться на ноутбуці, якому виповнився один рік цього місяця, і який має 100% ємності при 22 циклах заряду-розряду:
#Цікаві посилання для тих, хто збирається ознайомитись з роботою контролеру ("fuel gauge")
- Нове - ще більш цікава сторінка з чимось схожим на успішне скидання помилок контролеру за домопогою скриптів для калібрування акумуляторів для дронів - https://github.com/omarKmekkawy/Reverse_Engineering_BQ20z70_Laptop_BMS/issues/1
- Стаття із досвідом розбору прошивки акумулятора ноутбука Lenovo Thinkpad X230T - https://zmatt.net/unlocking-my-lenovo-laptop-part-2/
- https://github.com/Ri5ux/Smart-Battery-SMBUS-Analyzer
- Китайський клон TI EV2400: https://www.ebay.com/itm/284461030512
- Софт для TI EV2400 (TI bqEASY): https://www.ti.com/tool/BQ20Z45-R1_BQEASY-SW
- Документ, де згадується команда для скидання помилки акумулятору ("Permanent Fail Clear(PFkey) "): https://www.ti.com/lit/er/sluu265a/sluu265a.pdf
- Румунський девайс для діагностики та ремонту батарей, дорогий та з платною обмеженою підпискою на розблокування: https://www.laptopu.ro/product/laptop-battery-chip-reset-repair-and-program/
- Цікава стаття та ще цікавіше обговорення у коментарях стосовно доступу до контролеру батареї: https://www.karosium.com/2016/08/smbusb-hacking-smart-batteries.html
- Ще по темі - http://www.karosium.com/p/smbusb.html
- smbusb: https://github.com/karosium/smbusb