ฉันจะออกแบบอุปกรณ์ให้สลับไปใช้แบตเตอรี่สำรองโดยอัตโนมัติได้อย่างไร

ฉันได้รับแจ้งว่าแบตเตอรี่หลายชนิดทำงานได้ดีที่สุดหากใช้จนกว่าจะหมดประจุแล้วจึงชาร์จใหม่

(แก้ไข: "ความทรงจำผลตำนาน"เป็นที่แพร่หลายค่อนข้างแบตเตอรี่ทำงานก็เช่นกันถ้าพวกเขาจะ "เติมเงิน" ทุกครั้งที่.. )

ตอนนี้ฉันออกแบบอุปกรณ์ด้วยวิธีมาตรฐาน: พยายามใช้พลังงานแบตเตอรี่ให้นานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และเมื่อไม่มีพลังงานเหลืออยู่มันก็ไม่ทำงานเลย

หากมีวิธีง่ายๆในการนำไปใช้ต่อไปนี้ฉันอาจใช้จากนี้เป็นต้นไป:

• แบตเตอรี่อิสระสองก้อน (ขึ้นไป)
• เมื่อคุณเริ่มใช้อย่างใดอย่างหนึ่งแบตเตอรี่ยังคงใช้มันจนกว่าจะมีการระบายน้ำได้อย่างสมบูรณ์ ถึงแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่ผู้ผลิตแนะนำ
• เมื่อแบตเตอรี่ "ที่ใช้งานอยู่" หมดสนิทให้เปลี่ยนไปใช้แบตเตอรี่ก้อนถัดไป สันนิษฐานว่าคุณใช้เทคนิคบางอย่างที่คล้ายกับ"สลับระหว่างอุปกรณ์จ่ายไฟ 5V?" คำถาม.
• เมื่อคุณเปลี่ยนไปใช้แบตเตอรี่ก้อนสุดท้ายให้เข้าสู่โหมดพลังงานต่ำเพื่อให้สามารถทำสิ่งที่สำคัญใน "โหมดเดินกะเผลก" แต่ผู้ใช้จะได้รับแจ้งให้เสียบปลั๊กเข้ากับเครื่องชาร์จโดยเร็วที่สุด
• หลังจากเสียบปลั๊กเข้ากับเครื่องชาร์จแล้วให้กลับไปที่โหมดมาตรฐาน - แต่หากถอดออกจากเครื่องชาร์จก่อนที่แบตเตอรี่จะชาร์จเต็มแล้วให้กลับไปที่โหมดลีบ
• (ไม่บังคับ) เมื่อเสียบเข้ากับเครื่องชาร์จให้ชาร์จแบตเตอรี่ที่หมดแล้วเท่านั้น (หรือแบตเตอรี่) และปิดการใช้งาน ปล่อยให้แบตเตอรี่ "ใช้งาน" อยู่คนเดียว
• (ไม่บังคับ) ติดตามการแยกพลังงานทั้งหมดอย่างแม่นยำจากแบตเตอรี่แต่ละก้อนในครั้งล่าสุดที่พลังงานหมด ใช้หมายเลขนั้น (อาจแก้ไขโดยใช้กฎหมายของ Peukert) เพื่อให้การประมาณการที่ถูกต้องแม่นยำอย่างมากสำหรับเวลาทำงานในอนาคต

เหตุใดอุปกรณ์ทั้งหมดจึงไม่ทำสิ่งนี้

• โทรศัพท์มือถือ: แบตเตอรี่ก้อนแรก: คุยอย่างบ้าคลั่ง แบตเตอรี่ก้อนสุดท้าย: โทรฉุกเฉินเท่านั้น
• แล็ปท็อป: แบตเตอรี่ล่าสุด: เค้นกลับไปที่ความเร็วช้าซึ่งเพียงพอสำหรับการค้นหาเอกสารแบบคงที่
• Handheld GPS: แบตเตอรี่ล่าสุด: พยายามลดพลังงานโดยอัพเดทหน้าจอให้บ่อยลงลดแสงแบ็คไลท์ ฯลฯ

เหตุใดอุปกรณ์ทั้งหมดจึงไม่ใช้สิ่งนี้ มันเพิ่มต้นทุนและความซับซ้อน มีเหตุผลอื่นที่ทำให้พวกเขาไม่ทำอะไรเลยเหรอ?

อย่างจริงจังฉันจะบอกว่ามีตัวเลือกมากมายและการใช้งานสำหรับสิ่งนี้ การมีแบตเตอรี่ที่เท่ากันสองก้อนนั้นไม่สมเหตุสมผลนักบ่อยครั้งที่สองจะใช้สำหรับการจ่ายไฟฉุกเฉินหรือไฟในบ้าน ตัวอย่างเช่นพีซีของคุณมี RAM ที่เก็บแบตเตอรี่ไว้บนแผงวงจรหลักเมื่อคุณใช้พลังงานน้อย แล็ปท็อปมักจะให้คำเตือน "แบตเตอรี่ต่ำ" ซึ่งคุณยินดีที่จะลดการใช้พลังงาน แต่คุณสามารถทำได้

ฉันคิดว่าข้อความของคุณว่า 'แบตเตอรี่ทำงานได้ดีที่สุดหากใช้จนกว่าจะหมดประจุแล้วจึงชาร์จใหม่' กว้างเล็กน้อย นี่เป็นกรณีเพิ่มเติมสำหรับนักเคมีที่ใช้นิกเกิล (NiCd และนักเคมี NiMH) เซลล์ลิเธียมไอออนไม่ประสบปัญหาความจำนี้ ในความเป็นจริงชีวิตของพวกเขาดีขึ้นถ้าคุณหลีกเลี่ยงการปล่อยลึก ดูหน้านี้จาก BatteryUniversity.com สำหรับการอ้างอิง

มีสองตัวเลือกในการทำการจัดการพลังงานที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้นในอุปกรณ์ของคุณเอง

ที่ง่ายที่สุดคือ ORing diode บนแหล่งจ่ายไฟ หากสิ่งที่คุณต้องการคือแหล่งจ่ายไฟแบบถอดเปลี่ยนได้และคุณมีระยะเวลาเพิ่มขึ้นเล็กน้อยสำหรับอินพุตของคุณคุณสามารถเชื่อมต่อแบตเตอรี่สำรองเข้ากับขั้วบวกของไดโอดและเชื่อมต่อแคโทดเข้ากับแบตเตอรี่หลักของคุณ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่หลักลดลงถึง 0.7V น้อยกว่าการสำรองข้อมูลของคุณ (หรือถูกลบออก) แบตเตอรี่อื่นจะเริ่มทำงานระวังการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าเข้าไปในแบตเตอรี่สำรอง

หรือคุณสามารถใช้อำนาจ MUX IC เช่นTPS110 สิ่งนี้ช่วยให้คุณเลือกอินพุตของคุณอย่างอิสระ (หรือตามความต้องการ) ของแรงดันไฟฟ้าอินพุตแทนที่จะใช้กำลังไฟที่สูงกว่าเสมอ

ในที่สุดเทคโนโลยีเชิงเส้นจะรวมสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า "PowerPath" ควบคุมเข้ากับวงจรชาร์จแบตเตอรี่ ฉันใช้ LTC4011 ของพวกเขาซึ่งเปลี่ยนระหว่างแบตเตอรี่และพลังงานภายนอกได้อย่างราบรื่นและชาร์จแบตเตอรี่ในขณะที่พลังงานภายนอกหมด

เซลล์นิกเกิลแคดเมียมเป็นแบตเตอรี่ที่น่าอับอายซึ่งสามารถสร้างผล "หน่วยความจำ" หากไม่ได้ขี่จักรยานเป็นระยะ

เซลล์ที่ชาร์จใหม่ได้แบบลิเธียม - อิออนที่ถือว่ามีภูมิคุ้มกันจากผลของหน่วยความจำ ในความเป็นจริงมันเป็นสิ่งที่ดีที่สุดที่จะไม่ปล่อยพวกเขาอย่างเต็มที่ (เก็บไว้ในสถานะเต็มสามารถลดอายุการใช้งาน) ดังนั้นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่เข้าสู่สถานะ "ความตาย" ในขณะที่พวกเขายังคงสามารถตรวจสอบพลังงาน

อุปกรณ์จำนวนมากรวมถึงแล็ปท็อปสามารถตรวจสอบสถานะแบตเตอรี่ได้อย่างแม่นยำผ่านตัวนับ coloumb ของเครื่องชาร์จและแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ สิ่งนี้จะช่วยให้พฤติกรรมทั้งหมดข้างต้นโดยไม่ต้องใช้และค่าใช้จ่ายของวงจรการชาร์จซ้ำและแบตเตอรี่

การปล่อยแบตเตอรี่ของคุณโดยสิ้นเชิงนั้นไม่ดีสำหรับแบตเตอรี่ทุกก้อน (อาจจะไม่ใช่แบตเตอรี่ลิเธียมไฮโดรเจน แต่ถ้าคุณมีแบตเตอรี่ในแล็ปท็อปของคุณคุณก็รู้ว่าคุณกำลังทำอะไรอยู่)

การปฏิบัตินั้นมาพร้อมกับแบตเตอรี่ NiCad เนื่องจากการตัดสินใจออกแบบที่โชคร้าย ความเชื่อทั่วไปความรู้ที่ NiCads หลวมกำลังการผลิตหากไม่ได้ขี่จักรยานอย่างเต็มที่เป็นเท็จ
โดยทั่วไปการปั่นจักรยานรอบตื้นของแบตเตอรี่ NiCad ส่งผลให้เกิดความโค้งของการคายประจุทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากที่ใช้ NiCads รายงานแบตเตอรี่ไม่ถูกต้องว่าว่างเปล่า โปรดทราบว่าความจุของเซลล์จะไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญแรงดันไฟฟ้าของเซลล์จะลดลงเพียงเล็กน้อย ความจริงที่ว่าส่วนสำคัญของเส้นโค้งการปล่อย NiCad นั้นแบนมากทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้าโดยรวมของเซลล์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในการอ่านค่าแบตเตอรี่ "Charge State"

โปรดทราบว่าเอฟเฟกต์หน่วยความจำจะเกิดขึ้นเฉพาะกับ NiCads เท่านั้นและไม่เคยมีอยู่ในเซลล์เคมีอื่นใดเลย ความสับสนของประเภทแบตเตอรี่และสมมติฐานที่ไร้เดียงสาว่าแบตเตอรี่ทั้งหมดเหมือนกันคือสิ่งที่นำไปสู่ความเชื่อเกี่ยวกับแบตเตอรี่ทั้งหมดที่ต้องการการขี่จักรยานเป็นระยะ

มันอาจจะแม่นยำมากกว่าที่จะคิดเกี่ยวกับแบตเตอรี่ว่าสามารถเก็บและปล่อยพลังงานในปริมาณที่แน่นอนแทนที่จะสามารถทนต่อจำนวนรอบได้ ไม่ว่าพลังงานนี้เป็นรุ่น 500 ครึ่งรอบหรือ 1000 ไตรมาสรอบเป็นส่วนใหญ่ไม่เกี่ยวข้อง (เป็นเพิ่มขึ้นความลึกของการปล่อยจริงจะลดความสามารถในการรวมพลังโดยรวมของแบตเตอรี่แม้ว่าจะไม่ได้อย่างมีนัยสำคัญเว้นแต่แบตเตอรี่หมดอย่างสมบูรณ์ )

ผู้ผลิตที่ระบุว่าคุณควรคายประจุและชาร์จแบตเตอรี่อุปกรณ์ของคุณอย่างเต็มกำลังระบุสิ่งนี้ แต่เพียงผู้เดียวเพื่อให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้วัดประจุแบตเตอรี่ภายในสามารถทำการปรับเทียบได้อย่างถูกต้อง โดยทั่วไปเมื่อเวลาผ่านไปการวัดสถานะการชาร์จจะดริฟท์เนื่องจากความแปรปรวนเล็กน้อยในประสิทธิภาพของการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ (โดยทั่วไปคือการรวมระบบ) เต็มรอบเดียวช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วัดความจุของแบตเตอรี่ได้อย่างถูกต้องโดยไม่ต้องเดาสภาพของแบตเตอรี่ ความจริงที่ว่าถ้าไม่กรณืครบวงจรอิเล็กทรอนิกส์การวัดแบตเตอรี่จะรายงานสถานะแบตเตอรี่ไม่ถูกต้องทำให้เกิดความเพียรของ Memory Effect แบตเตอรี่ไม่ได้เปลี่ยนจริงอิเล็กทรอนิกส์เป็นเพียงการรายงานสถานะการชาร์จที่ไม่ถูกต้อง

เท่าที่ฉันทราบสาเหตุที่สำคัญที่สุดของการค่อยๆลดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คือเวลา แบตเตอรี่ลิเธียมมีอายุการเก็บรักษาในไม่กี่ปีไม่ว่าจะใช้หรือไม่ก็ตาม วิธีปฏิบัติในการเก็บรักษาที่เหมาะสมสามารถยืดอายุการเก็บรักษานี้ได้ แต่จะสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไปไม่ว่าคุณจะใช้วิธีใดก็ตาม

ลิเธียมสำหรับขี่จักรยานลึกนั้นค่อนข้างแย่สำหรับพวกเขา อย่าทำอย่างนั้นจนกว่าคุณจะต้อง (พยายามอยู่ที่ 20% SOC)

หมายเหตุ: ฉันกำลังข้ามบางสิ่งเช่นปัญหาเกี่ยวกับการเติบโตของมัสสุใน nicads ดูลิงค์ด้านล่างใน NiCad สำหรับการอ่านเพิ่มเติม

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