Diseccionando baterías

Aprovechando que mi ansia de desmontar cosas se ha juntado con una batería del portátil que no funciona y con un cartelito que reza “DO NOT disassemble”, me he propuesto aprender un poco mas acerca de estas caras muestras de la hijoputez de las multinacionales.

Como decía hace no mucho Dan Knight, de Low End Mac, en su artículo Inside Your Notebook’s Battery: Ordinary AA Li-Ion Cells, la batería de un portátil no deja de ser mas que una mera caja de plástico carísima que contiene pilas recargables de Iones de Litio de a 5 Euros la pieza acompañadas de un pequeño circuito integrado.
Ya intuía que estas baterías debían llevar dentro algo más. Al parecer todos esos integrados sirven para regular el régimen de carga y descarga y controlar el nivel de la batería y su temperatura, lo que debe implicar cierto nivel de comunicación entre baterías y portátiles. Investigando un poco he concluido que de los 5 contactos que posee la mía, 1 lleva la alimentación (14.8V), 1 es la masa, 2 se usan para las comunicaciones (clock y data) y el último para la medición de temperatura, pero es imposible saber con certeza cual es cual porque no hay forma de encontrar una hoja de especificaciones de una batería de estas, aunque si que he leído que algún manitas que se ha hecho un programa para comunicarse con la batería vía I2C (muy usado en la programación con microcontroladores) mediante el protocolo SMBus que es el estándar que se usa.

Mirando cuidadosamente el circuito que lleva la batería se descubren sus componentes básicos:

• Un integrado encargado de monitorizar las pilas, en mi batería es uno marcado como bq2040 que resulta ser un medidor de carga con interface SMBus de transmisión serie implementando el estandar Smart Battery System. Es un circuito capaz de recalibrarse fijandose en lo que dura un ciclo completo de carga/descarga usando un timer y un sensor de temperatura internos. Parece ser que este chip se programa mediante una eprom externa para inicializarlo, lo que explicaría en cierta medida por qué mi batería, a pesar de dar casi 16V. a la salida, no funciona. Este maldito chip ha decidido que la edad de la batería, o el número de ciclos de carga, es suficiente para darla por desahuciada y a pesar de que se recarga, informa al portátil de que la batería está agotada. Hay otros integrados con la misma función aunque mucho mas complejos y completos, como el MAX1780.
• Un fusible térmico que corta la corriente si hay un exceso de temperatura no controlado por el integrado anterior. No es recuperable ni reemplazable. Al mio, también fácilmente ubicable, le he medido la continuidad y da infinito… osea que está frito. Puede que el bq2040 no sea el culpable de todo al fin y al cabo.
• Un grupo de TPC8103, transistores FET que al parecer actúan como interruptores de control que cortan el ciclo de carga o descarga bajo las señales de control del integrado .
• Un regulador de corriente de 3A LM350
• Una memoria EEPROM de 2 hilos S-240C0

Dan Knight apunta muy acertadamente que si los fabricantes de portátiles incluyesen esa poca circuitería para el control de la batería dentro del propio portatil, el resto de los mortales podríamos comprar cualquier pila recargable y usarla para dar autonomía al mismo. Pero claro, eso le restaría unos suculentos ingresos a las citadas compañías. La batería de portátil mas barata debe andar por los 100Euros, que es probablemente la mitad de lo que cuesta todo el portátil en el momento que este necesite dicha batería.

Esto no soy yo ni el segundo ni el tercero en pensarlo, y para muestra un enlace, una página donde enseñan paso a paso como cambiar las pilas de una batería recargable modelo FPCBP25 de un Fujitsu – Siemens Lifebook S-Series además de dar unas cuantas lecciones acerca de esta parte del hardware tan desconocida.

Lo que se les olvida mencionar en este fantástico artículo es la reprogramación del integrado de control de la batería. Resulta que para eso también hay software disponible. El AccPlus es una utilidad para comunicarse con una Smart Battery (se denominan así a las que implementan el SMInterface) y permite reprogramarla y leer sus EEPROMs a través de un adaptador del puerto paralelo del PC que lleva un integrado de Philips implementando el estandar de comunicación I2C. Algo de esto cuentan en el apartado de “How to service laptop batteries” de la página de la universidad de las baterías.

De todos modos tengo que advertir, aunque no lo he vivido en carne propia, que las baterías de Iones de Litio son tan caras y vienen siempre montadas en packs por la sencilla razón de que son MUY PELIGROSAS si están dañadas o se manipulan de forma erronea… y tiene su lógica. 4400mAh que es la capacidad de mi batería, por ejemplo, significa que es capaz de descargar 4,4Amp a lo largo de una hora. Si por cualquier razon, cortocircuito, temperatura excesiva, rotura en el envoltorio, se produjese una descarga inmediata, 4,4 Amperios son muchos Amperios y sueltos en un ambiente lleno de sustancias químicas como son las pilas, puede producir una explosión bastante seria.
Además los iones de Litio se pueden llegar a convertir en Litio si hay escapes, y el litio combustiona al contacto con el H₂0, incluso si solo es el de la humedad del aire.
Por eso os digo amiguitos, NO JUGUEIS CON LAS BATERÍAS EN CASA… hacedlo por lo menos al aire libre y con algo de protección, eso si, como siempre, bajo vuestra propia responsabilidad, si es que la tenéis. Y si no la tenéis, compraros una.

Para saber casi todo lo que se puede saber sobre baterías, y aclarar muchos de los mitos que las rodean, mirad en la Battery University y en Batteries in a portable world.

12 comments Noviembre 13th, 2006

Laptopstein

Yo tenía un portátil HP Omnibook XE2 que un día decidió irse de viaje a Irlanda sin mi, había elegido mejor compañía. Lo cierto es que conmigo se aburría mucho porque no soy un tio muy viajero así que se piró, y yo no esperaba volver a verle. Sin embargo el destino y un vaso de agua derramado por encima de el, hicieron que el pobre portátil entrase en coma y volviese al hogar.
Por supuesto nadie repara un portátil al que le ha caído un vaso de agua por encima, mucho menos si es un PIII y tiene 5 o 6 años de antigüedad, así que me decidí a desarmarlo como todo lo que cae en mis manos.
Le saqué todas las entrañas, vi las marcas que había dejado el agua por todas partes y llegué hasta el punto donde realmente se había jodido la placa base, cerca de la toma de alimentación había un par de integrados totalmente chamuscados. Olvídate de que tenga arreglo.
Un buen día navegando por Ebay se me ocurrió buscar “Omnibook XE2″. Impresionante, un tio vendía SOLO la base del portátil, sin disco duro, sin pantalla, sin memoria, sin disquetera ni cd ni na… solo la placa base con su procesador y caja de plástico. Me decidí a pujar y me lo llevé. Cuando lo recogí me di cuenta de la cruda realidad. Hay 12 modelos de Omnibook XE2, empezando por PII a 333 y terminando por PIII a 500, pasando incluso por AMDs… y claro, como no pregunté, este era un PII a 333 cuya placa base no se parece en nada a la mía. Ahí se quedo en mi montón de chatarra informática.

Pero unos meses después, con una búsqueda automática en Ebay, me llegó otro anuncio. Un tipo que vendía despieces de 4 portátiles XE2, igual que anteriormente, no venían pantallas, solo los marcos, no llevaban disco duro ni memoria, aunque había un par de CDs y de disqueteras. ¡Uno de los portátiles era un PIII! Loco de contento pujé por el lote y lo volví a ganar.
Con el en casa comencé de nuevo las cirugías. Le metí la memoria, un CD, el disco duro y ¡arrancó conectado al monitor externo! Yujuuuuu

Luego le puse la pantalla LCD. Se veían cosas, pero no tenía retroiluminación. Parecía que el inversor estaba petado. Aunque en el lote de Ebay no venían pantallas si que venían los marcos… ¡con los inversores dentro! vamos, una potra total. Cambie el inversor y ale, ya funcionaba la pantalla.

Yo ya me las prometía muy felices, había recuperado el PIII y la pantalla, tenia el portátil como nuevo otra vez, así que me dispuse a entrar en windows para hacer backup de lo que hubiese en el disco y de repente… el portátil va y se apaga. ¿Que ocurre? Lo vuelvo a encender y al rato, se apaga de nuevo.

Le cambie todas las piezas posibles por las que tenía pero nada, siempre lo mismo, al cabo de un rato, unas veces duraba mas, otras menos, se apagaba solo. Daba igual que tuviese todo conectado o la placa base desnuda sin nada. Daba igual que arrancase WindowsXP o Knoppix. Al cabo de un periodo aleatorio de tiempo, plof, apagado.

Primero sospeche de la temperatura, pero no podía ser, porque a veces se tiraba media hora encendido, haciendo los diagnósticos internos, poniendo la CPU a tope y la memoria y no se apagaba.
Incluso encontré un manual de servicio del portátil, pero que servía de bien poco, ya que cualquiera de los problemas que se solucionaban en dicho manual eran bastante obvios.
No había un patrón identificable en el problema y no desaparecía ni cambiándole el procesador, así que he deducido que es de la placa base, pero como no tengo mas placas base de PIII pues a fastidiarse.
Al final acabe montando uno de los PII con todos los componentes que funcionaban bien del resto de portátiles y reinstalando Windows XP porque el PII no arrancaba con el disco duro tal como estaba (no se la razón).

Es decir, que tengo una especie de frankestein portátil, pero que funciona. Eso si, la batería está agotada, así que la denominación de “portátil” la cambiaremos por la de “facilmente trasladable” .

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