Bagaimana cara merancang perangkat untuk secara otomatis beralih ke baterai cadangan?

Saya telah diberitahu bahwa banyak jenis baterai berfungsi paling baik jika digunakan sampai habis, dan kemudian diisi ulang.

(Edit: The "memori efek mitos" cukup luas Baterai bekerja sama dengan baik jika mereka "puncak" setiap kali.. )

Saat ini saya merancang perangkat dengan cara standar: coba gunakan daya baterai selama mungkin, dan kemudian ketika tidak ada daya yang tersisa, itu tidak berfungsi sama sekali.

Jika ada beberapa cara sederhana untuk mengimplementasikan yang berikut ini, saya mungkin akan menggunakannya mulai sekarang:

• Dua baterai independen (atau lebih)
• Setelah Anda mulai menggunakan satu baterai, lanjutkan menggunakannya hingga benar- benar terkuras mencapai tegangan minimum yang disarankan pabrik .
• Ketika baterai "sedang digunakan" benar-benar mati, beralihlah ke menggunakan baterai berikutnya. Mungkin Anda menggunakan teknik yang mirip dengan "Beralih di antara catu daya 5V?" pertanyaan.
• Setelah Anda beralih ke baterai terakhir, masuk ke semacam mode daya rendah sehingga masih bisa melakukan hal-hal penting dalam "mode lemas", tetapi pengguna diberitahu untuk menghubungkannya ke pengisi daya sesegera mungkin.
• Setelah mencolokkan ke pengisi daya, kembali ke mode standar - tetapi jika terputus dari pengisi daya sebelum baterai terisi penuh, kembali ke mode lemas.
• (opsional) Saat dicolokkan ke pengisi daya, hanya isi daya baterai yang terkuras (atau baterai) dan biarkan habis; biarkan baterai "sedang digunakan" sendirian.
• (opsional) catat dengan tepat berapa banyak energi total yang dapat diekstraksi dari setiap baterai tertentu saat terakhir terkuras penuh. Gunakan angka itu (mungkin dimodifikasi dengan menggunakan hukum Peukert) untuk memberikan perkiraan waktu run-time yang sangat akurat.

Mengapa tidak semua perangkat melakukan ini?

• ponsel: baterai pertama: bicara seperti orang gila. baterai terakhir: hanya panggilan darurat.
• laptop: baterai terakhir: melambatkan kembali ke kecepatan lambat yang memadai untuk mencari dokumen statis
• GPS genggam: baterai terakhir: coba kurangi energi dengan memperbarui layar lebih jarang, meredupkan lampu latar, dll.

Mengapa tidak semua perangkat menggunakan ini? Ini menambah biaya dan kompleksitas. Apakah mereka punya alasan lain untuk tidak melakukan sesuatu?

Serius, saya akan mengatakan bahwa ada banyak opsi dan implementasi untuk ini. Memiliki dua baterai yang sama tidak masuk akal, sehingga seringkali yang kedua digunakan untuk daya darurat atau lemah di rumah. Misalnya, PC Anda memiliki baterai penahan RAM pada motherboard ketika Anda kehilangan daya. Laptop sering memberi peringatan "Baterai lemah", saat itu Anda dapat mengurangi daya semampu Anda.

Saya pikir pernyataan Anda bahwa 'baterai bekerja paling baik jika digunakan sampai habis, dan kemudian diisi ulang.' sedikit luas. Ini lebih banyak terjadi pada kimia berbasis Nikel (NiCd dan, pada tingkat lebih rendah, NiMH). Sel Lithium Ion tidak mengalami masalah memori ini. Bahkan, masa hidup mereka meningkat jika Anda menghindari pembuangan yang dalam. Lihat halaman ini dari BatteryUniversity.com untuk referensi.

Ada beberapa opsi untuk melakukan manajemen daya yang lebih cerdas di perangkat Anda sendiri.

Yang paling sederhana adalah dioda ORing pada catu daya. Jika yang Anda inginkan adalah catu daya hot-swappable dan Anda memiliki sedikit waktu luang untuk input Anda, Anda dapat menghubungkan baterai cadangan ke anoda dioda, dan menghubungkan katoda ke baterai utama Anda. Ketika tegangan baterai utama turun ke 0,7V kurang dari cadangan Anda (Atau dihapus), baterai lainnya masuk. Berhati-hatilah dengan kebocoran arus ke baterai cadangan, itu mungkin terlalu mahal.

Atau, Anda dapat menggunakan IC power mux seperti TPS110 . Ini memungkinkan Anda memilih input Anda secara mandiri (atau tergantung, jika Anda suka) dari tegangan input, daripada selalu menggunakan pasokan yang lebih tinggi.

Akhirnya, Teknologi Linear menggabungkan apa yang mereka sebut pengontrol "PowerPath" ke dalam IC pengisian baterai mereka. Saya telah menggunakan LTC4011 mereka yang transisi mulus antara baterai dan daya eksternal, dan mengisi baterai saat menjalankan daya eksternal.

Sel nikel kadmium adalah baterai terkenal yang dapat membangun efek "memori" jika tidak bersepeda secara berkala.

Sel isi ulang Lithium-Ion yang lebih baru dianggap kebal dari efek memori. Faktanya, yang terbaik adalah tidak mengeluarkannya secara penuh (disimpan dalam keadaan kosong dapat mengurangi masa pakai), maka sebagian besar elektronik memasuki keadaan "mati" sementara mereka masih dapat memantau energi tetapi menolak untuk memasuki kondisi daya tinggi.

Banyak perangkat, termasuk laptop, dapat memantau kondisi baterai dengan sangat akurat melalui penghitung coloumb dan voltase sel mereka. Ini memungkinkan semua perilaku di atas tanpa perlu dan biaya sirkuit dan baterai duplikat biaya.

Mengisi daya baterai Anda benar-benar buruk untuk semua baterai (well, mungkin bukan baterai lithium-hidrogen, tetapi jika Anda memilikinya di laptop Anda, Anda tahu apa yang Anda lakukan).

Praktek ini berasal dari baterai NiCad, karena pertemuan keputusan desain yang tidak menguntungkan. Keyakinan umum bahwa NiCads kehilangan kapasitas jika tidak sepenuhnya bersepeda adalah salah .
Pada dasarnya, siklus dangkal baterai NiCad menghasilkan depresi pada kurva pengeluaran, yang mengakibatkan banyak perangkat elektronik yang menggunakan NiCads dengan salah melaporkan bahwa baterai kosong. Perhatikan bahwa kapasitas sel tidak berkurang secara signifikan, tegangan sel hanya ditekan oleh jumlah kecil. Fakta bahwa bagian utama kurva pelepasan NiCad sangat datar menyebabkan perubahan kecil pada tegangan sel keseluruhan yang menyebabkan perubahan besar pada pembacaan baterai "Status Pengisian" baterai.

Perhatikan bahwa efek memori hanya terjadi dengan NiCads, dan tidak pernah benar-benar bahkan hadir dalam setiap kimia sel lainnya. Penggabungan jenis baterai, dan asumsi naif bahwa semua baterai adalah sama adalah apa yang mengarah pada kepercayaan tentang semua baterai yang membutuhkan siklus berkala.

Mungkin lebih akurat untuk berpikir tentang baterai karena dapat menyimpan dan melepaskan sejumlah energi, daripada mampu menahan sejumlah siklus tertentu. Apakah energi ini dilepaskan dalam 500 setengah siklus atau 1000 siklus seperempat sebagian besar tidak relevan (Peningkatan kedalaman pelepasan akan benar-benar mengurangi total kemampuan energi baterai secara keseluruhan, meskipun tidak signifikan kecuali baterai habis sama sekali ).

Pabrikan yang menyatakan bahwa Anda harus mengisi penuh dan mengisi ulang baterai perangkat Anda menyatakan ini semata-mata sehingga mengisi baterai internal mengukur elektronik dapat dengan baik mengkalibrasi sendiri. Pada dasarnya, seiring waktu, pengukuran kondisi pengisian daya akan melayang karena ada sedikit perbedaan dalam efisiensi pengisian dan pemakaian baterai (pada dasarnya, ini adalah integrator). Satu siklus penuh memungkinkan elektronik mengukur kapasitas baterai secara akurat tanpa harus menebak kondisi baterai. Fakta bahwa jika tidak sepenuhnya bersepeda, pengukuran elektronik baterai akan secara tidak akurat melaporkan kondisi baterai telah menyebabkan ketekunan dari mitos Efek Memori. Baterai belum benar-benar berubah, elektronik hanya melaporkan kondisi pengisian yang salah.

Sejauh yang saya tahu, penyebab terbesar secara bertahap mengurangi masa pakai baterai dalam elektronik adalah waktu. Baterai lithium sebenarnya memiliki masa simpan yang dinilai dalam beberapa tahun, apakah digunakan atau tidak . Praktik penyimpanan yang tepat dapat memperpanjang usia simpan ini, tetapi akan membusuk seiring waktu, tidak peduli apa pun penggunaannya.

Lithium bersepeda dalam sebenarnya cukup buruk bagi mereka. Jangan lakukan itu kecuali Anda harus (coba untuk tetap di atas 20% SOC).

Catatan: Saya melewatkan beberapa hal, seperti masalah pertumbuhan kumis di nicads. Lihat tautan di bawah ini pada NiCad untuk bacaan lebih lanjut.

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