Jak zaprojektować urządzenie tak, aby automatycznie przełączało się na akumulator zapasowy?

Powiedziano mi, że wiele rodzajów baterii działa najlepiej, jeśli są używane, dopóki nie zostaną całkowicie wyczerpane, a następnie ponownie naładowane.

(Edit: „efekt pamięci mit” jest dość powszechne Baterie działać tak samo dobrze, jeśli są one „uzupełniane” za każdym razem.. )

W tej chwili projektuję urządzenia w standardowy sposób: staraj się jak najdłużej wykorzystywać energię baterii, a gdy nie ma już energii, to w ogóle nie działa.

Jeśli istniałby jakiś prosty sposób zaimplementowania poniższych, mogę go teraz używać:

• Dwie niezależne baterie (lub więcej)
• Gdy zaczniesz używać jednego akumulatora, kontynuuj jego używanie, aż do całkowitego rozładowania osiągnie zalecane przez producenta minimalne napięcie .
• Kiedy „używana” bateria jest całkowicie rozładowana, przełącz się na używanie następnej baterii. Prawdopodobnie używasz techniki podobnej do „Przełączania między zasilaczami 5V?” pytanie.
• Po przejściu na ostatnią baterię przejdź w tryb niskiego poboru mocy, aby nadal robić ważne rzeczy w „trybie utykania”, ale użytkownik jest powiadamiany o jak najszybszym podłączeniu go do ładowarki.
• Po podłączeniu do ładowarki wróć do trybu standardowego - ale jeśli zostanie odłączony od ładowarki przed pełnym naładowaniem akumulatorów, wróć do trybu awaryjnego.
• (opcjonalnie) Po podłączeniu do ładowarki, ładuj tylko rozładowaną baterię (lub baterie) i utrzymuj je na wierzchu; pozostaw tę „używaną” baterię w spokoju.
• (opcjonalnie) śledzić dokładnie, ile całkowitej energii można było pozyskać z każdej konkretnej baterii przy ostatnim rozładowaniu. Użyj tej liczby (być może zmodyfikowanej przy użyciu prawa Peukerta), aby podać niezwykle dokładne szacunki przyszłego czasu pracy.

Dlaczego nie wszystkie urządzenia to robią?

• telefony komórkowe: pierwsza bateria: mów jak szalony. ostatnia bateria: tylko połączenia alarmowe.
• laptopy: ostatnia bateria: przepustnica powraca do niskiej prędkości, która jest odpowiednia do wyszukiwania dokumentów statycznych
• ręczny GPS: ostatnia bateria: spróbuj zmniejszyć energię, rzadziej aktualizując ekran, ściemniając podświetlenie itp.

Dlaczego nie wszystkie urządzenia tego używają? Dodaje to kosztów i złożoności. Czy jest jakiś inny powód, aby czegoś nie robić?

Poważnie, powiedziałbym, że istnieje wiele opcji i implementacji tego. Posiadanie dwóch równych baterii nie ma większego sensu, więc często druga jest wykorzystywana do zasilania awaryjnego lub awaryjnego. Na przykład komputer ma pamięć RAM podtrzymującą baterię na płycie głównej w przypadku utraty zasilania. Laptop często wyświetla ostrzeżenie „Niski poziom naładowania baterii”, w którym to momencie możesz zmniejszyć moc, jak tylko możesz.

Myślę, że twoje stwierdzenie, że „akumulatory działają najlepiej, jeśli są używane, dopóki nie zostaną całkowicie rozładowane, a następnie ponownie naładowane”. jest trochę szeroki. Dotyczy to bardziej chemii na bazie niklu (NiCd i, w mniejszym stopniu, NiMH). Komórki litowo-jonowe nie cierpią z powodu tego problemu z pamięcią. W rzeczywistości ich żywotność poprawia się, jeśli unikniesz głębokich zrzutów. Zobacz tę stronę z BatteryUniversity.com w celach informacyjnych.

Istnieje kilka opcji bardziej inteligentnego zarządzania energią we własnych urządzeniach.

Najprostsza jest dioda ORing na zasilaczu. Jeśli wszystko, czego potrzebujesz, to wymienny na gorąco zasilacz i masz trochę swobody w zakresie swoich wejść, możesz podłączyć zapasową baterię do anody diody i podłączyć katodę do głównej baterii. Gdy napięcie głównej baterii spadnie do 0,7 V mniejszej niż zapasowa (lub zostanie usunięte), druga bateria uruchamia się. Uważaj na prąd upływowy do baterii zapasowej, ponieważ może to spowodować jej przeładowanie.

Alternatywnie możesz użyć miksera mocy, takiego jak TPS110 . Pozwala to wybrać wejście niezależnie (lub zależnie, jeśli wolisz) od napięć wejściowych, zamiast zawsze korzystać z wyższego zasilania.

Wreszcie, technologia liniowa wykorzystuje kontrolery „PowerPath” do układów scalonych ładujących akumulatory. Użyłem ich LTC4011, który płynnie przechodzi między akumulatorem a zewnętrznym zasilaniem i ładuje akumulator podczas ucieczki od zewnętrznego źródła zasilania.

Ogniwa niklowo-kadmowe były niesławnymi bateriami, które mogłyby wytworzyć efekt „pamięci”, jeśli nie byłyby okresowo cyklowane.

Nowsze akumulatory litowo-jonowe uważa się za odporne na efekt pamięci. W rzeczywistości najlepiej jest nie rozładowywać ich całkowicie (przechowywane w stanie całkowicie rozładowanym może skrócić żywotność), dlatego większość urządzeń elektronicznych przechodzi w stan „śmierci”, podczas gdy nadal mogą monitorować energię, ale odmawiają przejścia w stan wysokiej mocy.

Wiele urządzeń, w tym laptopy, może bardzo dokładnie monitorować stan baterii za pomocą licznika coloumb ładowarki i napięcia ogniwa (ogniw). Pozwala to na wszystkie powyższe zachowania bez potrzeby i kosztów podwójnych obwodów ładowania i akumulatorów.

Całkowite rozładowanie baterii jest szkodliwe dla wszystkich baterii (no, może nie baterii litowo-wodorowych, ale jeśli masz je w swoim laptopie, i tak wiesz, co robisz).

Praktyka wywodzi się z akumulatorów NiCad ze względu na zbieżność niefortunnych decyzji projektowych. Przekonanie, że powszechnie wiadomo, że NiCady tracą pojemność, jeśli nie są w pełni poddane cyklom, jest fałszywe .
Zasadniczo płytki cykl ładowania akumulatorów NiCad powoduje obniżenie krzywej rozładowania, co powoduje, że wiele urządzeń elektronicznych, które używają NiCad nieprawidłowo zgłaszają rozładowanie akumulatora. Należy zauważyć, że pojemność ogniwa nie jest znacznie zmniejszona, napięcie ogniwa jest jedynie zmniejszone przez niewielką ilość. Fakt, że główna część krzywej rozładowania NiCad jest bardzo płaska, prowadzi do niewielkiej zmiany całkowitego napięcia ogniwa, powodując dużą zmianę odczytu „stanu naładowania” akumulatora.

Zauważ, że efekt pamięci występuje tylko w NiCadach i nigdy nie był obecny w żadnej innej chemii komórek. Połączenie typów akumulatorów i naiwne założenie, że wszystkie akumulatory są takie same, doprowadziło do przekonania, że ​​wszystkie akumulatory wymagają okresowego cyklu.

Prawdopodobnie bardziej trafne jest myślenie o bateriach jako o zdolności do magazynowania i uwalniania pewnej ilości energii, zamiast być w stanie wytrzymać określoną liczbę cykli. To, czy energia ta jest uwalniana w 500 półcyklach, czy 1000 kwartałach, w dużej mierze nie ma znaczenia (Zwiększona głębokość rozładowania faktycznie zmniejszy całkowitą całkowitą zdolność energetyczną akumulatorów, choć nie znacząco, chyba że akumulatory zostaną całkowicie rozładowane ).

Producent oświadcza, że ​​należy całkowicie rozładować i naładować baterię urządzenia, podając to wyłącznie, aby elektronika mierząca wewnętrzny akumulator mogła poprawnie się skalibrować. Zasadniczo, z czasem pomiar stanu naładowania będzie dryfował z powodu niewielkiej zmienności wydajności ładowania i rozładowywania akumulatora (w zasadzie jest to integrator). Pojedynczy pełny cykl pozwala elektronice dokładnie zmierzyć pojemność baterii bez konieczności zgadywania o stanie baterii. Fakt, że jeśli elektronika pomiaru baterii nie zostanie w pełni poddana cyklom, niedokładnie zgłasza stan baterii, doprowadził do wytrwałości mitu o efekcie pamięci. Akumulator tak naprawdę się nie zmienił, elektronika jedynie zgłasza nieprawidłowy stan naładowania.

O ile mi wiadomo, największą przyczyną stopniowego zmniejszania żywotności baterii w elektronice jest czas. Akumulatory litowe mają tak naprawdę kilka lat trwałości, niezależnie od tego , czy są używane, czy nie . Właściwe praktyki przechowywania mogą wydłużyć ten okres przydatności do spożycia, ale z czasem ulegną rozkładowi, bez względu na to, w jaki sposób je wykorzystasz.

Litowe kolarstwo głębokie jest w rzeczywistości całkiem złe dla nich. Nie rób tego, chyba że musisz (postaraj się pozostać powyżej 20% SOC).

Uwaga: pomijam kilka rzeczy, takich jak problemy ze wzrostem wąsów w nicadach. Zobacz poniższy link na NiCad do dalszego czytania.

Zobacz:
http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_effect
http://en.wikipedia.org/wiki/Nicad