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Comme tout ce qui est d�crit et document� sur ce site, ces manipulations sont potentiellement TRES dangereuses !!! Je me permets d'effectuer ces op�rations car j'ai du mat�riel adapt� et 15 ans d'�lectronique dans les tiroirs. Je d�conseille � quiconque de m'imiter. Ne venez pas vous plaindre si une batterie vous a p�t� � la gueule pour une raison ou pour une autre. La moindre fraction de seconde d'inattention et surtout d'inconscience suffit � cr�er un court-circuit ! Un fil qui traine ou une pince qui d�rape et c'est la cata. Pour l'instant j'ai eu de la chance mais on ne sait jamais ! |
Si vous poss�dez un Toshiba Port�g� 3410CT, 3440CT ou 3490CT, vous vous �tes probablement demand� pourquoi le pack de batterie avait une forme un peu �trange, compar�e � la forme du pack du 3110CT qui �pouse plus l'unit� centrale.
Ou alors � quoi sert cette trappe bizarre au dos de l'unit� centrale, absente sur le 3110CT :
La r�ponse : cela sert pour connecter un pack de batterie additionnel de "haute capacit�", po�tiquement appel� PA3D39U-1BRL.
On remarquera quand m�me que cette capacit� additionnelle est celle d'un ordinateur portable plus "normal", c'est � dire plus encombrant, plus gourmand et plus lourd. Mais les Port�g�s sont des petits ordinateurs (un peu) moins gourmands que leurs contemporains habituels. Un 3110CT sans extension SDRAM, � vitesse de CPU faible, �cran et disque dur �teints, consomme environ 6W (mesures perso). Bien s�r cela ne correspond pas � une utilisation "normale" mais un bloc d'alimentation de (45W max) avec DVDROM externe, c'est bien peu compar� aux 70W (en moyenne) d'un laptop "classique". Compter donc 10 � 15W pour une utilisation "normale".
La capacit� totale avec un pack normal (derri�re l'�cran) et un pack additionnel (sous l'UC) atteint 3+5,6=8,6Ah, soit 8,6×10,8V=92,88Wh, de quoi laisser l'ordinateur allum� pendant environ 8h (selon la pub, mais 5 � 6 heures en utilisation normale est plus r�aliste, et sans lecteur CD externe ou carte PCMCIA).
Un d�tail qui �chappe souvent aussi au premier abord est le temps de recharge : il peut devenir interminable par rapport � un pack classique recharg� en 1h ou 2. Simplement parce que la recharge � 1C d'une telle quantit� de batteries est impossible avec seulement 30W (il faut bien faire fonctionner le reste du syst�me en m�me temps).
L'UC va d'abord recharger le pack "normal" puis ensuite le pack additionnel s'il est pr�sent. Avec une puissance de charge d'environ 10W maximum (cela varie, bien s�r), le bilan des �nergies indique qu'il faut au total environ 9h pour recharger un ensemble complet � fond.
J'ai eu la chance d'avoir acc�s � ce pack assez rare (merci � la propri�taire pour m'avoir laisser poser mes tournevis dessus ;-P) et d'examiner le syst�me en d�tail. Les informations recueillies ont valu les efforts :-)
Commen�ons par l'aspect ext�rieur : cela ressemble � une station de docking, mais sans E/S ou gros connecteur, uniquement une petite rang�e de picots qui d�passent.
Note importante :
Les ing�nieurs de Toshiba ont tout fait pour prot�ger les contacts du pack et de l'ordinateur
mais ils n'ont pas fait suffisamment attention aux mauvaises manipulations que cela pouvait entrainer : soit
oublier d'ouvrir la trappe de l'UC, soit oublier de d�capoter les contacts du pack.
La machine s'ins�re dans le pack presque normalement dans ce cas, mais rien ne se produit ensuite comme pr�vu, et extraire la machine est p�nible. Il ne faut pas paniquer, et d�bloquer l'UC avec un tournevis plat pour aider les crochets mobiles du haut � de d�coincer (le bouton d'extraction ne servant � rien puisque l'UC n'est pas enfonc�e � fond).
Le pack est en fait compos� de deux parties : un adaptateur m�canique/�lectrique, et un pack de batterie dans le sens classique du terme. Ce dernier peut se d�tacher ais�ment, ce qui livre d'autres informations au dos, mais �trangement pas de num�ro de produit.
La tension nominale est de 10,8V, ce qui correspond � des �l�ments de 3,6V, donc des �l�ments de "premi�re g�n�ration". D'apr�s l'�paisseur, on se doute que ce ne sont pas des �l�ments ronds classiques, et en soulevant un adh�sif on aper�oit effectivement un grand nombre d'�l�ments �l�ments prismatiques, similaires � ceux qu'on trouvait � une �poque dans les t�l�phones portables.
Ce qui va m'int�resser le plus est l'adaptation �lectrom�canique entre l'ordinateur et le pack. Mon id�e �tant de me fabriquer mon propre pack, il faut savoir comment notre cher PA3D39U-1BRL est connect�, et � quoi sert chaque fil.
En premier lieu, la m�canique externe :
Ensuite, pour correctement d�monter un tel appareil, il faut s'organiser. Un peu de ruban adh�sif double face fait des merveilles, il suffit ensuite de placer les vis enlev�es dans l'ordre o� on les a extraites, en suivant la m�me disposition. Ici, il n'y a pas beaucoup de vis et elles sont toutes du m�me type, mais cette astuce est vitale quand il faut d�monter quelque chose de plus complexe.
On d�couvre � l'int�rieur un syst�me sophistiqu� destin� � �viter de connecter la batterie si l'UC n'est pas correctement enclench�e dans le socle. La raison de ces pr�cautions est d�couverte plus tard dans la page : les poles de la batterie ne sont pas commut�s par des MOSFETs, comme c'est la coutume sur ce genre de pack. Une erreur de manipulation ou pire, connectant le +12V aux autres signaux, et ce serait la catastrophe (je n'imagine pas). Il y a bien des fusibles dans le pack mais une fois claqu�s, il faut normalement changer tout le pack.
Maintenant que j'y pense, ce syst�me est compl�tement stupide si on le regarde dans son ensemble. L'id�e �tait d'�conomiser au maximum sur le co�t de fabrication des packs, mais l'�conomie du MOSFET a oblig� la cr�ation d'un syst�me m�canique sophistiqu� et cher. Voici donc un exemple flagrant d'une "mauvaise �conomie".
Il faut donc isoler la sortie positive � tout prix si l'ordinateur n'est pas fermement attach�. La partie m�canique est assez complexe (on remarquera m�me que le levier marqu� R ne sert � rien) et active m�caniquement un interrupteur standard par le jeu de leviers verrouill�s etc...
On peut tout de suite remarquer que le connecteur dor� allant sur la batterie est le m�me que sur les pack standards. Int�ressant. On peut donc esp�rer que le syst�me est identique, ce qui �conomise du temps d'investigation.
Electriquement, les fils passent tous d'un connecteur � l'autre, sauf le + et un autre petit signal (fil marron sur la nappe), coup� par S1 en cas d'absence.
Le syst�me �lectrom�canique est assez amusant � d�cortiquer (bien que ce ne soit pas tr�s utile dans mon cas), voici donc des images en position d�bloqu�e et bloqu�e.
En d�finitive les connexions sont simples. Deux contacts (orange et bleu) doivent probablement servir d'alimentation aux circuits de contr�le car les pistes sont plus �paisses et passent en dessous du circuit pour gagner de la place.
En d�finitive, peu d'informations complexes sont � analyser, ce qui est une bonne nouvelle. Le pack amovible de 5600mAh a tout l'air de fonctionner exactement comme un pack de 3000mAh !
Puisque mon id�e est de me faire un pack additionnel "maison" et qu'il utilise la m�me "technologie" que les packs traditionnels, on va donc piocher dans mes r�serves pour tirer les pi�ces n�cessaires et en profiter pour examiner leur fonctionnement.
Ca tombe bien car parmi ma collection, il y en a un qui ne tient pas dix minutes d'autonomie.
C'est un pack de type 10,8V / 3000mAh (32,8Wh soit th�oriquement 3h d'autonomie) achet� en m�me temps qu'un 3440CT d'occasion et je n'avais pas fait attention lors de la vente.
C'est donc parti pour le grand d�montage : avec une pr�caution infinie, un culot insens� et du mat�rie adapt�, l'ouverture se fait sans anicroche, � part la coque en plastique qui ne resservira �videmment pas beaucoup dans le futur.
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Comme tout ce qui est d�crit et document� sur ce site, ces manipulations sont potentiellement TRES dangereuses !!! Je me permets d'effectuer ces op�rations car j'ai du mat�riel adapt� et 15 ans d'�lectronique dans les tiroirs. Je d�conseille � quiconque de m'imiter. Ne venez pas vous plaindre si une batterie vous a p�t� � la gueule pour une raison ou pour une autre. La moindre fraction de seconde d'inattention et surtout d'inconscience suffit � cr�er un court-circuit ! Un fil qui traine ou une pince qui d�rape et c'est la cata. Pour l'instant j'ai eu de la chance mais on ne sait jamais ! |
La technologie est assez traditionnelle, avec 6 �l�ments LiIon 1500mAh SONY au format standard. SONY a m�me fabriqu� (et con�u ?) le circuit de gestion, comme l'indique leur logo :
Zoom sur le connecteur : c'est identique au pack "haute capacit�", s'il fallait le confirmer.
Branch� sur un 3110CT avec le ventre � l'air, je commence la recharge, et c'est la surprise !
Il n'y a pas d'erreur possible, le chargeur applique une tension allant jusqu'� 4,19V par �l�ment. J'ai re-v�rifi� la calibration de mon Wavetek et il n'y a pas dix millivolt d'�cart. Les fiches techniques des �l�ments traditionnels indiquent que la tension de charge ne doit pas d�passer la limite nominale (ici, 4,1V) de plus de 30mV, et cette marge a �t� tripl�e ici.
Si les batteries de Toshiba sont trait�es ainsi, cela expliquerait leur usure rapide. Il y a toujours l'�ventualit� de la d�calibration du laptop (qui arrive sur ses 5 ans) mais je n'y crois pas trop. Et le fait que le processeur de charge (un MAX745) soit introuvable dans les documentations de MAXIM (probablement un d�veloppement � la demande de Toshiba, proche du MAX785) laisse imaginer des choses (tuning pour acc�l�rer la charge ou pour booster la capacit� ?).
Une fois la charge termin�e, la batterie est laiss�e "flottante" et sa tension se stabilise vers les 4,1V attendus.
Ensuite, test de charge sur le 3110CT reconfigur� pour pomper du courant : horloge CPU au maximum (dans le BIOS) et un vieux programme de calcul intensif "cod� maison". A l'invite du DOS, la tension descend mais au lancement du programme, elle s'effondre rapidement.
Apr�s quelques minutes, les diff�rentes paires d'�l�ments ont une tension "de moins en moins �gale". L'ordinateur passe en veille, j'�mets l'hypoth�se qu'il d�tecte une diff�rence d'environ 100mV entre la batterie la plus faible et la plus forte.
En fait, ce n'est pas vraiment un probl�me de diff�rence de capacit� mais plut�t de r�sistance interne : une fois l'ordinateur arr�t�, la tension de chaque paire remonte en quelques dizaines de secondes vers 4V. Les �l�ments sont juste ... fatigu�s ... Ils ont du mal � faire circuler les ions entre les �lectrodes.
Sous faible charge, cela ne se voit quasiment pas. C'est pour cela que le test sans charge (juste au voltm�tre) ne m'a pas permis auparavant de diagnostiquer des packs "us�s" mais pas morts.
J'ai not� les tensions minimales sur chaque �l�ment, pour rep�rer plus tard lesquels sont en meilleure sant�.
Mis en confiance par l'exp�rience et les mesures pr�c�dentes, je retourne chez mon dealer attitr� pour r�cup�rer encore d'autres pi�ces � maltraiter post-mortem. Ils me sortent des cartons une paire de batteries standard 3000mAh, dont une que je m'empresse de d�monter � son tour. Connaissant la structure interne, je savais comment m'y prendre pour ne pas toucher des contacts avec les tournevis.
J'en profite pour refaire le test de charge pr�c�dent, ne serait-ce que pour v�rifier que la batterie est bien morte (on n'est jamais � l'abris d'une bonne surprise ;-D). Comme la veille, je lance le programme et j'ai la pr�sence d'esprit de noter mes mesures.
� Au d�part, apr�s la recharge conventionnelle, les 3 paires d'�lements sont �quilibr�es � 4,11V.
� � l'invite du DOS, la tension chute � 3,88-3,90-3,89V
� Avec une forte "charge CPU", la tension d�gringole � 3,65-3,68-3,67V.
� En une minute, elle est descendue progressivement � 3,45-3,55-3,50V.
� L'ordinateur s'arr�te � 3,40V, ce qui est au-dessus des 3V syndicaux. La diff�rence entre la paire la plus faible et la plus forte atteint 100mV, ce qui est peut-�tre une condition d�tect�e par l'ordinateur.
� Au repos, la tension remonte lentement jusqu'� 4,02-4,03-4,02V.
Je suis �tonn� que le d�s�quilibre se produise de la m�me mani�re (dans le m�me ordre) que pour l'autre pack essay� la veille. Si cela se reproduit, il y a des chances pour que cela soit d� � la conception de l'appareil (une puce qui tirerait son �nergie d'un �l�ment uniquement ?)
Cela confirme aussi les observations de la veille et me renforce dans l'id�e qu'un pack fabriqu� � partir d'�l�ment neufs serait tr�s puissant, d'une part parce que la r�sistance interne est tr�s faible, d'autre part car la tension de recharge est plus adapt�e (4,2V au lieu de 4,1). Alors je continue mon exploration :-)
Cette fois-ci j'arrive � d�monter l'ensemble du pack et d�couvre ce qui se trouvait cach� dans la partie inf�rieure.
Premi�re surprise : vraiment aucune trace de MOSFET de protection. La borne + est reli�e directement au connecteur. Enfin, pas tout � fait directement, mais c'est tout comme.
Deuxi�me surprise : je trouve deux fusibles identiques en s�rie. Un seul n'est pas suffisant :? Allez donc savoir pourquoi.
Troisi�me �nigme : ce ptit .... truc ... soud� entre les deux fusibles. Je n'ai aucune id�e de ce que c'est. Il est marqu� :
IP405B 70C (temp�rature de 70�C ?) ISUZU 00F20C (le constructeur ?)En le secouant, j'ai l'impression qu'il y a de la grenaille � l'int�rieur.
En attendant de savoir ce que c'est, je mets les anciens �l�ments de c�t� et je branche � leur place le pack de Bernard, pour voir.
Et l�, BINGO ! �a marche !
Malgr� la d�connexion (longue) des �l�ments, le contr�leur est "reparti" comme si de rien n'�tait. Cela veut dire qu'il n'y a pas de m�moire volatile ou de test particulier, ce qui simplifiera consid�rablement les manipulations suivante !
Je trouve quand m�me la recharge lente ... Alors je mesure. Je substitue l'alimentation et cela me donne un ordre de grandeur du temps n�cessaire. Le pack �tant 11,1V/5,6Ah, le courant n�cessaire au petit pack du Port�g� n'est pas suffisant. A peu de choses, le Port�g� recharge le pack � 0,1C...
La terminaison de charge est aussi un probl�me car les �l�ments sont de type 4,2V au lieu de 4,1V.
That's all for this time...
A voir :
� essayer avec un 3440CT, pour acc�l�rer un peu la charge ?
� Ce n'est plus trop n�cessaire, mais examiner les signaux du bus de contr�le. J'ai rep�r� une 24C02, une m�moire non volatile. Il serait int�ressant d'examiner son contenu et de sniffer le trafic � ses bornes.