Come faccio a collegare due batterie identiche per aumentare la durata di vita del consumatore?


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Se ho un dispositivo che utilizza una singola batteria e con quella singola, il dispositivo dura un'ora e voglio che il dispositivo duri due ore, suppongo di poter collegare due batterie e dovrebbe funzionare . Ma come? Voglio raddoppiare la tensione (quindi seriale) o raddoppiare la corrente? (così parallelo.)

Ad ogni modo, se il dispositivo prende due batterie normalmente e voglio raddoppiare il tempo di funzionamento, faccio una combinazione di 2 serie parallele di 2 batterie seriali, giusto? Ma se voglio triplicare il tempo di esecuzione, sono 3p2s o 2p3s?

Grazie.

Risposte:


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Quando si collegano due batterie in parallelo, si sta dimezzando la velocità di scarica raddoppiando la capacità, in modo efficace, raddoppiando la durata della batteria, come si intende fare.

La connessione seriale non aumenta la durata, ma piuttosto aumenta la tensione operativa, di cui alcuni dispositivi hanno bisogno. Se il dispositivo ha due batterie seriali, è necessario collegare altre due batterie seriali in parallelo.

Se non verranno ricaricati nella configurazione in cui li stai inserendo, dovresti essere in grado di collegarli in parallelo. Finiranno per consumare una piccola quantità di energia caricandosi a vicenda una piccola quantità, ma probabilmente vedrai più di un raddoppio della durata della batteria.

Se stai consumando molta energia da una batteria, scoprirai che la sua capacità della batteria diminuisce e provoca un assorbimento di corrente in eccesso per ridurre la durata e una riduzione della capacità per ridurla. Ci sono alcuni ottimi spiegazioni su batterie on-line. Il collegamento che ho fornito è più mirato al litio, ma le conoscenze generali si applicano alla maggior parte delle batterie. Questo collegamento riguarda in particolare le velocità di scarica e il loro effetto sulla durata della batteria.

Spero che sia di aiuto. Se commenti qualcosa che non è chiaro, lo modificherò ed espanderò su di esso.


Sono contento di sentirlo, ti suggerisco davvero di passare un po 'di tempo in batteria all'università.
Kortuk,

@Kortuk: "Finiranno per usare una piccola quantità di energia caricandosi a vicenda piccole quantità ". Cosa, si caricano a vicenda?
0xakhil,

@oxakhil, sì, se si collegano solo due batterie si possono riscontrare differenze nelle batterie e nei collegamenti si causano piccoli movimenti di carica tra le batterie.
Kortuk,

È assolutamente falso che "la connessione seriale non aumenta la durata". Si ottiene il doppio dell'energia se si collegano due celle in serie o in parallelo. È necessario gestire un intervallo di tensione diverso come input per il regolatore di tensione. È possibile collegare le batterie agli ioni di litio in parallelo se fate attenzione sull'utilizzo di cellule bilanciati (nuovo, stesso lotto, ecc), ma altre chimiche non sono così gentile su di esso. Nessun prodotto che prende alcalini AA li collega in parallelo.
Matt B.

@Matt B., ottieni la stessa quantità di corrente a una tensione più alta. La quantità di potenza aumenta, ma se stai usando un circuito resistivo, ad esempio, vedrai il tuo doppio attuale e la tua vita sarà quasi la stessa. Se stai usando un regolatore ad alta efficienza, diciamo il 100% per motivi di discussione, quindi collegare più batterie significa più vita. Nei dispositivi è possibile affermare che la tensione operativa è la tensione operativa. La maggior parte dei dispositivi che costruiamo sono progettati per una tensione specifica e varieranno la resistenza in base alle necessità.
Kortuk,

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Se il dispositivo è un prodotto standard e non hai modo di sapere cosa c'è dentro, collegare celle aggiuntive in parallelo è un'opzione sicura sui circuiti all'interno della scatola, poiché manterrà il range di tensione della batteria stesso. Per 2x durata della batteria, filo 2 in parallelo, la durata della batteria 3x, 3 in parallelo. Non 3p2s o 2p3s ecc. In quanto l'aggiunta di qualsiasi seriale aumenterà la tensione della batteria, che i circuiti del dispositivo potrebbero non essere in grado di gestire.

Tuttavia si dovrebbe notare che il collegamento di celle in parallelo non è senza pericolo per la batteria stessa. Se le celle non sono ben abbinate, come se abbiano capacità (dimensioni), età, stato di carica, temperatura e così via diversi, è possibile ottenere una grande corrente che passa da una cella all'altra quando le si collega per la prima volta, fino a quando essi pareggiare in tensione. Questa corrente può essere alto abbastanza da fare danni permanenti alle cellule.

Inoltre c'è il problema delle capacità leggermente discordanti, in cui alla fine di un ciclo di scarica una delle celle sarà vuota prima dell'altra, quindi quella con un po 'di energia rimanente fornirà tutta la corrente. La stessa cosa accade alla fine della ricarica, dove una si riempie prima e l'altra viene caricata al doppio della tariffa nominale. A meno che non ti prenda la briga di mettere un contatore di corrente su ogni cella, è un problema invisibile, ma in molti cicli di carica / scarica può causare seri danni alla cella sovraccarica, potenzialmente anche incendio o esplosione. Quando Sanyo ha ricordato alcune batterie agli ioni di litio di Lenovo, erano i pacchetti estesi 3s3p il problema, le stesse celle in 3s2p erano ok. Più celle in parallelo, peggiore diventa il problema di squilibrio, motivo per cui generalmente non vedi> 3p in prodotti commerciali. La batteria probabilmente non prenderà fuoco la prima volta che la usi, ma statisticamente su molti prodotti spediti può esserci un tasso di guasto più elevato. Per un progetto hobby, puoi mitigarlo usando nuove celle (non il recupero da diversi vecchi laptop pack) e aggiungendo un resistore tra le celle parallele come un limitatore di corrente almeno fino a quando non si equalizzano.

Tutto quanto sopra si applica solo a ioni di litio. Se stai usando NiMH o NiCd, probabilmente non vorrai collegarli affatto in parallelo. Gli ioni di litio sono facili da caricare perché è sufficiente collegarlo a un alimentatore che è sia in corrente che in tensione limitata e spegnere il caricabatterie quando la corrente scende al di sotto di una soglia o si supera un timeout (o un contrassegno di sicurezza come la temperatura). NiCd / NiMH è un Messier molto da carico (in fretta), è necessario un circuito che può guardare il profilo di tensione, temperatura, ecc (a meno che siate carica di compensazione). Il problema di squilibrio sarebbe più difficile. Probabilmente è stato fatto, ma quando i laptop funzionavano da NiCd i pacchi avevano una tensione più alta perché le celle erano tutte in serie. Gli alcalini usa e getta sono sempre in serie perché ci si può aspettare che l'utente raccolga tutte le vecchie celle dal cassetto senza tener conto dello stato di carica. Possono già perdere se sovraccarichi, collegarli in parallelo non farebbe che peggiorare il problema. Immagina qualcuno che mescoli NiMH e AA alcalini di varie capacità e pienezza in modo casuale in entrambe le serie e in parallelo: il prodotto sarà presto rovinato. Per un progetto di hobby, a nessuno importa se rovini alcuni Energizer, ma per qualsiasi cosa che porterai a qualcun altro dovresti stare più attento.

Ci sono altri modi per migliorare la durata della batteria, oltre che collega le cellule supplementari in parallelo. Probabilmente il modo più semplice è semplicemente quello di utilizzare celle più grandi. Per alcaline o NiMH / NiCd, il passaggio da AAA ad AA comporterà una durata della batteria più che doppia e, per una capacità ancora maggiore, è possibile utilizzare celle C o D. Per il polimero di litio, ci sono molte dimensioni tra cui scegliere, anche personalizzate se ne hai bisogno. Se si utilizzano celle monouso AA o AAA, è possibile raddoppiare la durata della batteria passando da litio alcalino a Energizer. Costano più del doppio, quindi sono più costosi in $ / Wh, ma pesano anche la metà e si adattano comunque al dispositivo.

Gli altri poster sembrano supporre che il dispositivo sia una scatola nera, quindi forse non vale la pena discutere troppo in profondità cosa accadrebbe se avessi il controllo su tutto il design e aggiungessi celle extra in serie anziché in parallelo. Fondamentalmente dovresti ridisegnare l'intera sezione di potenza: da un adattatore a parete a tensione più elevata, un caricabatterie e un circuito di protezione leggermente diversi, un intervallo di tensione di ingresso diverso da qualsiasi regolatore, possibilmente un'intera riprogettazione a qualsiasi cosa sia alimentato direttamente dalla batteria piuttosto che da un regolatore .


Non penso che le batterie specificate in questione siano necessariamente ricaricabili. Ancora buone informazioni. Vorrei probabilmente notare che ci sono circuiti là fuori per gestire l'isolamento della batteria.
Kortuk,

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I non ricaricabili vengono affrontati nel paragrafo 4.
Matt B.

Lo so, ma ho pensato che valesse la pena sottolineare.
Kortuk,

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Si desidera aggiungere le batterie in parallelo, mantenendo una tensione costante.

Hai ragione nel dire che se un dispositivo prende due batterie in serie, vuoi aggiungere coppie di serie in parallelo.


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La capacità (cioè milliampere-ore o mAh) è ciò che governa la vita. Capacità aggiunge in parallelo, in modo da legare + a + e - -.


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Il collegamento in parallelo di due batterie identiche spesso aumenta la durata di almeno un fattore due e può aumentare la durata anche di più di così (non solo le batterie si esauriranno circa la metà di quelle di una singola batteria, ma possono consentire a un dispositivo di continuare a funzionare oltre il livello di esaurimento che causerebbe un guasto del dispositivo se si utilizza solo una singola batteria). Vi è, tuttavia, un avvertimento importante: se una batteria è più forte dell'altra, è possibile che la batteria più forte possa provare a spingere l'energia in quella più debole. Se le batterie non sono ricaricabili, tale azione potrebbe essere dannosa per entrambe le batterie; anche se le batterie sono ricaricabili, possono essere danneggiate se sono collegate mentre la differenza di carica è troppo grande.

Il collegamento delle batterie in serie farà sì che spingano più tensione nel dispositivo che stanno utilizzando. L'effetto di questo può variare con il dispositivo:

  • Alcuni dispositivi saranno danneggiati o distrutti

  • Alcuni dispositivi funzionano meglio con la tensione più alta, ma disegnare più corrente (che possano portare ad una minore durata rispetto se si utilizza una batteria, ma forse che permette di ottenere più lavoro svolto in quel periodo).

  • Alcuni dispositivi funzioneranno allo stesso modo con qualsiasi tensione della batteria superiore a una soglia minima e assorbiranno la stessa corrente indipendentemente dalla tensione. Tutte le batterie in serie si esauriranno alla stessa velocità indipendentemente da quante ce ne siano, ma il livello di esaurimento necessario per rendere inutilizzabile il dispositivo verrà esteso con più batterie in serie. Ad esempio, un dispositivo che diventerà inutilizzabile quando la sua tensione di ingresso scende al di sotto di 5,5 volt potrebbe essere utilizzato con quattro batterie AA che erano scariche di meno del ~ 10% o sei che erano esaurite fino al 90%. L'uso di più batterie in una situazione del genere può essere economico, fino a un certo punto, anche se se uno avesse dodici batterie si potrebbe ottenere un'economia ottimale utilizzando tre gruppi di quattro (insieme a un paio di celle fittizie o un cavo jumper) fino a quando non sono più ha funzionato, quindi utilizzando due gruppi di sei.

  • Alcuni dispositivi consumano una quantità costante di energia e in effetti consumano meno corrente quando vengono alimentati con una tensione più elevata. Mettere più batterie in serie quando si utilizzano tali dispositivi sarà economicamente vantaggioso a condizione che la tensione non viene aumentata oltre la capacità del dispositivo di gestirlo.


Grazie per queste avvertenze. In effetti, mi aspetto che queste possibili preoccupazioni siano il motivo per cui vengono progettati e venduti alimentatori specializzati aggiuntivi (da utilizzare, ad esempio, con gli smartphone).
boardbite

@boardbite: mi piacerebbe vedere uno standard aperto ampiamente adottato per le batterie ricaricabili, anche se non so che nessuno nel settore abbia alcun interesse in una cosa del genere. I pacchi batteria ricaricabili sono venduti con elettronica integrata per alcuni motivi. Tra le altre cose, l'unico modo per distinguere una nuova batteria che è scarica all'80% da una vecchia batteria quasi carica e ha il 70% di carica utile rispetto a una nuova batteria piena, è conoscere qualcosa della storia di carica / scarica della batteria. Se un dispositivo ha una batteria non rimovibile, le informazioni possono essere conservate nel dispositivo, ma ...
supercat

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@boardbite: ... se un dispositivo utilizza batterie intercambiabili è necessario mantenere le informazioni nella batteria in qualche modo. Questo può essere fatto sia con una semplice EEPROM nella batteria che viene mantenuta aggiornata dal dispositivo, sia con elettronica nella batteria in grado di monitorare le sue condizioni operative. Il primo approccio ha lo svantaggio che se la batteria viene caricata o scaricata da qualcosa che non sa come aggiornare correttamente le informazioni, le informazioni potrebbero diventare inaccurate. È, tuttavia, più economico.
supercat

@boardbite: anche prima che le batterie includessero tale intelligenza, tuttavia, raggrupparle in pacchi significava che tutte le batterie dovrebbero provenire dallo stesso lotto di produzione ed esposte a condizioni identiche e quindi dovrebbero avere generalmente stati di carica molto simili.
supercat
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