Làm cách nào để thiết kế một thiết bị tự động chuyển sang pin dự phòng?

Tôi đã được thông báo rằng nhiều loại pin hoạt động tốt nhất nếu chúng được sử dụng cho đến khi chúng cạn kiệt hoàn toàn, và sau đó được sạc lại.

(Edit: Các "bộ nhớ hiệu quả huyền thoại" là khá phổ biến Pin chỉ làm việc cũng như nếu họ đang "đứng lên" mỗi lần.. )

Ngay bây giờ tôi thiết kế các thiết bị theo cách tiêu chuẩn: cố gắng sử dụng năng lượng pin càng lâu càng tốt, và sau đó khi không còn năng lượng thì nó không hoạt động.

Nếu có một số cách đơn giản để thực hiện như sau, tôi có thể sử dụng nó từ bây giờ:

• Hai pin độc lập (hoặc nhiều hơn)
• Khi bạn bắt đầu sử dụng một pin, hãy tiếp tục sử dụng cho đến khi hết pin đạt đến điện áp tối thiểu do nhà sản xuất khuyến nghị .
• Khi pin "đang sử dụng" hết pin, hãy chuyển sang sử dụng pin tiếp theo. Có lẽ bạn sử dụng một số kỹ thuật tương tự như "Chuyển đổi giữa các nguồn điện 5V?" câu hỏi
• Khi bạn chuyển sang pin cuối cùng, hãy chuyển sang một số chế độ năng lượng thấp để nó vẫn có thể thực hiện những việc quan trọng trong "chế độ khập khiễng", nhưng người dùng được thông báo cắm pin vào bộ sạc càng sớm càng tốt.
• Sau khi cắm vào bộ sạc, hãy quay lại chế độ tiêu chuẩn - nhưng nếu ngắt kết nối với bộ sạc trước khi pin được sạc đầy, hãy quay lại chế độ khập khiễng.
• (tùy chọn) Khi cắm vào bộ sạc, chỉ sạc pin đã cạn (hoặc pin) và giữ chúng ở trên cùng; để lại pin "đang sử dụng" một mình.
• (tùy chọn) theo dõi chính xác tổng năng lượng có thể được trích ra từ mỗi pin cụ thể trong thời gian gần đây nhất mà nó bị cạn kiệt. Sử dụng số đó (có lẽ được sửa đổi bằng luật Peukert) để đưa ra ước tính cực kỳ chính xác về thời gian chạy trong tương lai.

Tại sao tất cả các thiết bị không làm điều này?

• điện thoại di động: pin đầu tiên: nói chuyện như điên. pin cuối cùng: chỉ các cuộc gọi khẩn cấp.
• máy tính xách tay: pin cuối cùng: tăng tốc trở lại tốc độ chậm, đủ để tra cứu tài liệu tĩnh
• GPS cầm tay: pin cuối cùng: cố gắng giảm năng lượng bằng cách cập nhật màn hình ít thường xuyên hơn, làm mờ đèn nền, v.v.

Tại sao tất cả các thiết bị không sử dụng điều này? Nó thêm chi phí và sự phức tạp. Có bất kỳ lý do khác của họ để không làm điều gì đó?

Nghiêm túc mà nói, tôi muốn nói rằng có rất nhiều lựa chọn và triển khai cho việc này. Có hai pin bằng nhau không có ý nghĩa gì nhiều, vì vậy, thường thì pin thứ hai được sử dụng cho nguồn điện khẩn cấp hoặc khập khiễng. Chẳng hạn, PC của bạn có pin giữ RAM trên bo mạch chủ khi bạn mất điện. Một máy tính xách tay thường đưa ra cảnh báo "Pin yếu", tại thời điểm bạn được chào đón để giảm năng lượng theo cách bạn có thể.

Tôi nghĩ rằng tuyên bố của bạn rằng 'pin hoạt động tốt nhất nếu chúng được sử dụng cho đến khi chúng cạn kiệt hoàn toàn, và sau đó được sạc lại.' là một chút rộng. Đây là trường hợp nhiều hơn cho các hóa chất dựa trên Niken (NiCd và, ở mức độ thấp hơn, NiMH). Các tế bào Lithium Ion không gặp phải vấn đề bộ nhớ này. Trong thực tế, cuộc sống của họ cải thiện nếu bạn tránh xả sâu. Xem trang này từ BatteryUniversity.com để tham khảo.

Có một số tùy chọn để thực hiện quản lý năng lượng thông minh hơn trong các thiết bị của riêng bạn.

Đơn giản nhất là một diode ORing trên nguồn điện. Nếu tất cả những gì bạn muốn là một nguồn cung cấp năng lượng có thể thay thế nóng và bạn có một chút chậm trễ cho đầu vào của mình, bạn có thể kết nối pin dự phòng với cực dương của một diode và kết nối cực âm với pin chính của bạn. Khi điện áp của pin chính giảm xuống 0,7V so với pin dự phòng của bạn (Hoặc bị loại bỏ), pin khác sẽ hoạt động. Hãy cẩn thận với dòng điện rò rỉ vào pin dự phòng, nó có thể sạc quá mức.

Ngoài ra, bạn có thể sử dụng IC mux điện như TPS110 . Điều này cho phép bạn chọn đầu vào độc lập (hoặc phụ thuộc, nếu bạn thích) các điện áp đầu vào, thay vì luôn luôn sử dụng nguồn cung cấp cao hơn.

Cuối cùng, Công nghệ tuyến tính kết hợp những gì họ gọi là bộ điều khiển "PowerPath" vào IC sạc pin của họ. Tôi đã sử dụng LTC4011 của họ để chuyển đổi liền mạch giữa pin và năng lượng bên ngoài và sạc pin trong khi hết nguồn bên ngoài.

Các tế bào niken Cadmium là loại pin khét tiếng có thể tạo ra hiệu ứng "bộ nhớ" nếu không được đạp xe định kỳ.

Các tế bào sạc Li-ion mới hơn được coi là miễn dịch với hiệu ứng bộ nhớ. Trên thực tế, tốt nhất là không xả hết chúng (được lưu trữ ở trạng thái xả hoàn toàn có thể làm giảm tuổi thọ), do đó hầu hết các thiết bị điện tử đều ở trạng thái "chết" trong khi chúng vẫn có thể theo dõi năng lượng nhưng từ chối chuyển sang trạng thái năng lượng cao.

Nhiều thiết bị, bao gồm máy tính xách tay, có thể theo dõi rất chính xác trạng thái pin thông qua bộ đếm coloumb của bộ sạc và điện áp của tế bào. Điều này cho phép tất cả các hành vi trên mà không cần và chi phí của các mạch sạc và pin trùng lặp.

Việc xả hoàn toàn pin của bạn có hại cho tất cả các pin (tốt, có thể không phải là pin lithium-hydro, nhưng nếu bạn có pin trong máy tính xách tay, bạn sẽ biết mình đang làm gì).

Việc thực hành bắt nguồn từ pin NiCad, do sự hợp lưu của các quyết định thiết kế không may. Niềm tin phổ biến rằng NiCads mất năng lực nếu không được đạp xe hoàn toàn là sai .
Về cơ bản, việc sử dụng pin NiCad theo chu kỳ nông dẫn đến sự suy giảm đường cong phóng điện, dẫn đến nhiều thiết bị điện tử sử dụng NiCads báo cáo pin không chính xác . Lưu ý rằng công suất của tế bào không giảm đáng kể, điện áp di động chỉ bị suy giảm bởi một lượng nhỏ. Thực tế là phần chính của đường cong phóng điện NiCad rất bằng phẳng dẫn đến một sự thay đổi nhỏ trong điện áp di động tổng thể gây ra một sự thay đổi lớn trong quá trình đọc "Trạng thái sạc" của pin.

Lưu ý rằng hiệu ứng bộ nhớ chỉ xảy ra với NiCads và thậm chí không bao giờ có mặt trong bất kỳ hóa chất tế bào nào khác. Sự kết hợp của các loại pin và giả định ngây thơ rằng tất cả các pin đều giống nhau là điều dẫn đến niềm tin về tất cả các pin cần đạp xe định kỳ.

Có lẽ chính xác hơn khi nghĩ về pin là có thể lưu trữ và giải phóng một lượng năng lượng nhất định, thay vì có thể chịu được một số chu kỳ nhất định. Việc năng lượng này được giải phóng trong 500 nửa chu kỳ hay 1000 chu kỳ phần lớn không liên quan (Việc tăng độ sâu xả thực sự sẽ làm giảm tổng năng lượng năng lượng chung của pin, mặc dù không đáng kể trừ khi pin được xả hoàn toàn ).

Nhà sản xuất tuyên bố rằng bạn nên xả và sạc đầy pin cho thiết bị của mình chỉ nêu rõ điều này để các thiết bị điện tử đo pin sạc bên trong có thể tự hiệu chỉnh chính xác. Về cơ bản, theo thời gian, phép đo trạng thái sạc sẽ bị trôi do sự thay đổi nhỏ trong hiệu quả của việc sạc và xả pin (về cơ bản, đó là một bộ tích hợp). Một chu kỳ đầy đủ duy nhất cho phép các thiết bị điện tử đo chính xác dung lượng pin mà không phải đoán về tình trạng pin. Thực tế là nếu không được đạp xe đầy đủ, các thiết bị điện tử đo pin sẽ báo cáo không chính xác trạng thái pin đã dẫn đến sự kiên trì của huyền thoại Hiệu ứng bộ nhớ. Pin không thực sự thay đổi, các thiết bị điện tử chỉ báo cáo trạng thái sạc không chính xác.

Theo tôi biết, nguyên nhân lớn nhất làm giảm dần tuổi thọ pin trong thiết bị điện tử là thời gian. Pin lithium thực sự có thời hạn sử dụng được đánh giá trong một vài năm, cho dù chúng có được sử dụng hay không . Thực hành lưu trữ đúng cách có thể kéo dài thời hạn sử dụng này, nhưng chúng sẽ phân rã theo thời gian, bất kể bạn sử dụng chúng vào mục đích gì.

Thực tế, việc đi xe đạp sâu thực sự khá tệ đối với họ. Đừng làm điều đó trừ khi bạn phải (cố gắng duy trì trên 20% SOC).

Lưu ý: Tôi đang bỏ qua một vài điều, như các vấn đề với sự tăng trưởng râu ria trong nicads. Xem liên kết dưới đây trên NiCad để đọc thêm.

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