Tüketici elektroniğindeki piller neden dengesiz kullanılıyor?

Çocuk oyuncakları, uzaktan kumandalar, vb. Pilleri değiştirirken, pilleri test ediyorum ve farklı şekilde boşaldıklarını fark ettim. Biri ölecek ve diğeri hala yeşildir.

Bu neden oluyor? Ayrıca, bu uçta, neden sadece tek bir piliniz olmasın?

Tipik olarak AA'dır ve ürüne sahip olanlar veya şarj edilebilir olanlar olabilir.

Ayrıca, cihaz neden duruyor ve iyi pili kullanmaya başlamıyor?

Bataryalar arasında her zaman kapasitede bazı değişiklikler olacaktır. Oyuncak kullanımında akım diğer birçok uygulamaya kıyasla tipik olarak yüksek bir seviyede çekilir, bu nedenle pillerin iç direnci çok önemlidir.

Bu hizmette, yük altındaki voltaj, kullanım ömrü yaklaştıkça oldukça hızlı bir şekilde düşer, bu nedenle kapasitedeki küçük farklılıklar ile hücreler oldukça farklı voltajlara sahip olabilir.

Bununla birlikte, hücrelerin hepsi aynı anda taze hücrelerle değiştirilmediği sürece, iyi gibi görünenlerin de ömürlerinin sonuna çok yakındır. Ambalajlama ve kullanım arasındaki miktar uyuşmazlığı (örneğin 4'lerde paketlenmiş ve örneğin 3'lerde kullanılan hücreler) kapasite uyumsuzluğuna katkıda bulunabilir.

Bir Panasonic AA hücresi için yukarıdaki grafiklerde, voltajın 1V'den 0.8V'a birkaç saatlik bir süre boyunca düştüğünü görebilirsiniz. Bir radyo 130 saat kadar sürer ve düşüş çok daha yumuşaktır. Voltaj 800mV ömrünün altına düştüğünde, oyuncaktaki diğer hücreler tarafından sağlanan büyük ters akım nedeniyle hızla çok daha düşük bir voltaja düşecek ve hatta geri dönebilir (yük altında veya yük kaldırıldıktan sonra bile). hizmet türü.

Akü test cihazları tipik olarak aküye bir yük uygulayarak ve voltajı ölçerek çalışır. Uygulanan yük, farklı uygulamaların gereklilikleri arasında mutlaka bir uzlaşmadır.

Piliniz Eğer test nispeten küçük akım çekiyor hala neredeyse tükenmiş olan hücreler gayet düşünebilir (ve onlar vardır bir radyoda, tamam!) Ama ters ölüme suçlanıyor hücreleri gözden kaçmaz. Bu, bazı akü test cihazlarının test etmek için bir akım seçeneğine sahip olmasının bir nedenidir - daha yüksek bir akımda görünüşte 'yeşil' hücreler muhtemelen kehribar aralığına iyi gelir.

Tipik bir oyuncakta piller seri olarak bağlanır ve oyuncağın çalışması için nispeten yüksek bir akımda belirli bir toplam voltaj gerekir. Seri akü zinciri sadece en zayıf halkası kadar güçlüdür, bu nedenle bir akü çok ölmüşse motorlar vb. Çalışmak için yeterli voltaj elde etmez.

Oyuncaklar genellikle daha düşük kapasiteye sahip olabilecek, ancak en geniş toleransa sahip en ucuz pil hücreleriyle birlikte verilir. Bu hoşgörü ve "en zayıf hücre 1'i başarısız olur" genel kuraldır.

Bunu anlamak için, her pili şarj edilmiş bir kapasitör olarak modelleyin, örneğin 1000 farads +/-% 20. Daha sonra bunları aynı başlangıç ​​voltajıyla seri olarak koyun ve diyelim ki 100 ohm ile yükleyin ve en kötü durum toleranslarını kullanarak şarjın sonunu simüle edin veya hesaplayın, örneğin üç hücre +20, 0 ve -% 20.

O zaman anlayacaksınız. Öte yandan lityum polimer ve araba aküleri, ilk şarjın% 90'ından fazla toleransta tek hücre ölümünden önce% 0,1'den başlar ve% 10'a doğru yaşlanır.

ESR yükselir ve C, şarjın sonuna doğru hızla düşer.

Bunu analiz ederseniz, anlayacaksınız.

Kolay anlaşılması için C değerini ince havadan çıkardım, ancak mAh saat derecesine bağlıdır. I _c = C * dV / dt, burada dV genellikle kimyaya bağlı olarak 1.6 ila 1 V = 0.6 V'dir, ancak mAh derecesi I * dt = C * dV'dir, bu nedenle bir süre için derecelendirildiğinde 50 mAh = 50 mA * 3.6 ks 1 C = 20 saat gibi, ancak her pilin de bir ESR değeri vardır, burada geniş bir tolerans geçerlidir ve ESR genellikle hem düşük SoC hem de uzun yaşla değişen RISING mAh derecesi ile düşer.

Temel kural, ESR'nin bazen Ah ile ilgili olmasıdır, AMA bir yol değildir.

Sonunda sorunuzun CEVABI en düşük C [F] değerine sahip pil hücresi DAHA HIZLI ÇALIŞIR. Seri olduğunda, eğer devam edilirse ters şarj olur. bir sonraki soru lütfen...

Tamam burada AA pil kapasitelerinin bir karşılaştırması.

"DURACELL standardı" nın yukarısındaki not 2000 mAh veya 2Ah veya 7200A-saniyedir

• EE ortak bilgeliği:

  • $f_{-3dB}=\dfrac{0.35}{t_R}$
  • RC = T veya L / R = T asimptotik zaman olarak tanımlanır,
    • T = RC çürümesi 1'den 1'e / e *% 100 ~% 37 veya% 0 ila ~ 63

• ancak pil pazarlama bilgisi bazen Ah kapasitesini% 100 SoC kullanarak% 0'a kadar kullanır, bu nedenle ölçüm süresi standartlarında bazı farklılıklar vardır.

Bununla birlikte, her iki durumda da depolanan enerji E = ½CV²'dir, ancak pil durumunda, E = ½C (Vi²-Vf²) başlangıçtan itibaren Vbat, Vi% 100 Soc ila nihai Vf, ancak% 10 SoC öneririm. hızlı yaşlanma.

Her voltaj hücre sıcaklığına çok bağlıdır; ama hatırladığım gibi;

kısa süreli belleği çıkarmak için hafif bir yük koyarsanız, Vbat ölçüsü (% 100)

• Lipo ΔV = 0,7 3,6 ila 3,0 V
• Kurşun asit = 12,5 ila 11,5 V
• Alkalin = 1.5V ila 1V

Akü üretim toleransları ile ilgili notlara ek olarak, akünün elektrik bağlantılarını devrenin farklı kısımlarına ayıracak (en az bir) cihaz gördüm.

Benim durumumda, 3 AAA pil ile ucuz bir çalar saat, 2 elektronik çalıştırmak için seri ve daha sonra üçüncüsü LED / Alarm çalıştırmak için ilk iki seri oldu.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Bunun yaygın olduğunu düşünmüyorum, ancak olası bir başka açıklama.

re: Neden tüketici elektroniği pilleri dengesiz kullanılır?

1. Kötü hücre kalitesi ve / veya hücreleri farklı gruplardan geldi. Bu, farklı dis / şarj sürelerine neden olabilir. Cihazların (oyuncaklar) düzgün çalışması için genellikle belirli bir minimum V & A gerekir. Zayıf hücre (ler), cihazı çalıştırmak için gerekli V & A'dan paylarını sağlayamazsa, cihaz birlikte çalışmaya veya durdurmaya başlayacaktır. Şarj cihazınızın ve test cihazınızın zekasına bağlı olarak, hücreler yaşlandıkça, bu fark hücreleri ölçtüğünüzde, bir hücrenin test cihazınızda 'yeşil' olduğunu görürsünüz, diğer hücre ölü veya neredeyse ölü gibi görünür. .

2. Kullanıcılar genellikle şarj cihazlarındaki ve cihazlarındaki hücreleri karıştırır ve eşleştirir - çoğu zaman eski şarj edilebilir hücreleri yeni hücrelerle karıştırır ve hatta bazen şarj edilebilir hücreleri birincil (tek kullanımlık) hücrelerle karıştırır. Şarj edilebilir hücreler yaşlandıkça, şarj kapasitesini kaybetme eğilimi gösterirler (farklı hücrelere / yük profillerine (yeni hücrelere kıyasla) sahip olma eğilimindedirler. Kullanılan şarj cihazına bağlı olarak, bu, kullanıcının cihazında farklı yüklere sahip birden fazla hücre kullandığı anlamına gelebilir - bu, elbette cihazın, en zayıf hücre yeterli güç sağlayabildiği sürece (genellikle daha yeni, daha yüksek kapasiteli hücreler bir cihaza enerji sağlayacaktır).

re: ... neden sadece tek bir bataryaya sahip değilsiniz? "

Pil, bir hücre koleksiyonudur. Özel uygulamanız için elbette daha büyük bir hücre üretilebilir; bununla birlikte, bu hücre, mevcut hücre tasarımlarına kıyasla, diğer uygulamalar için pil oluşturmak için daha az yararlı olacaktır.

re: "cihaz neden duruyor ve iyi pili kullanmaya başlamıyor?"

Bazen (hücre bağlantısına bağlı olarak) iyi bir hücrenin enerjisi, bir cihazı diğer zayıf hücre / Peter'ların dışında çalıştırabilir. Batarya güç (VA) çıkış kapasitesi, cihazı çalıştırmak için gereken minimum eşiğin altına düştüğü için bu mümkün değildir.

Bir pilin muhtemelen bir kondansatör olarak modellenemeyeceği önerildi çünkü bir boğucu ile (rezonatör olarak) rezonansa giremezsiniz.

Bu yanlıştır ve yalnızca Q'nun rezonans yapmak için çok düşük olduğunu ve bir kondansatör olması gerekmediğini kanıtlar (doğru bir şekilde polarize edilmesi gereken bir diyot gibi kimyasal ofset bağlantı voltajı ile)

Bir seri tank devresi için reaktansın dirence oranı = Q'nun rezonansa> 1 olması ve uzun süre >> 1 olması gerekir, burada Q = 0.7 kritik sönümleme olarak tanımlanır.

Güvenle söyleyebilirim, piller aşırı sönümlü ultra (zayıf) düşük Q kapasitörler.

kanıt

Pil için tek bir C modeli kullanma (1. dereceden yaklaşık değer)

$\dfrac{1}{ESR*2\pi fC}~~~Q=\dfrac{0.16T_r}{T} \text{ for T=ESR*C} ~~$

$~ T_o=\frac{1}{f_o} \text{ res. freq. e.g. ~LiPo: T=100kF*5mΩ=500s {min.theoretical drain time}}$

• ancak ısı yükselmesinin patlamasına neden olacağından ASLA sigortalanmamış bir LiPo'ya kısa devre yaptırmayın.

Q >> 1 veya 0.16Tr / 500> 1 için döngü süresi Tr >> 3125 s veya >> 52 dakika

Sonra benzer veya daha iyi boğulma seçin Q >> 1 L / R >> 52 dakika egeg >> 100H / 30mΩ

Bu yüzden bir bataryadan LC osilatör yapmak mümkün değildir.

Aşağıdaki gibi bazı transformatörlerde Q yakın, ancak <1 uzun zaman sabitleri vardır.

Eğlenmek için BTW Bir fabrikada yukarıdaki gibi bir transformatörün birincil sargılarına 18650 LiPo hücresi uyguladım ve beklendiği gibi V = LdI / dt doygunluğa kadar OVERdamped yavaş bir rampa oldu. Ne Tank!

Gerçek şu ki, Piller on binlerce Farads ama çok uzun zaman sabitleri ve dolayısıyla düşük Q ile büyük SuperCaps'tir.

Ama soruyu cevaplamak için.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Son sorunuza cevap vermek için:

Bir cihaz 2 adet AA pil ile çalışıyorsa, bunlar genellikle seri olarak bağlanır, yani voltajlar çalışma voltajı olur. Bu durumda 2 * 1.5V = 3V. Cihaz yalnızca cihazdan cihaza farklılık gösteren belirli bir eşik değere kadar çalışabilir. Cihazın 3V için tasarlandığını ve 2V'den daha yüksek voltajlarla çalışabileceğini varsayalım. Bu durumda, pillerden biri hala tam olarak şarj edilebilir (örneğin 1.4V), ancak diğeri tamamen 0.2V'de boşalır. Bu, cihaza artık güç vermeyecek olan sadece 1.6V'luk bir seri voltaja eşittir.

Her pilin şarj veya deşarj döngüsü farklıdır. En akşam yemeği ve maliyetli pil bile, aynı parti veya aynı modelin farklı partisine bakılmaksızın farklı şirketlere sahiptir ve aynı şirket tarafından üretilmiştir.

Bu fenomeni sadece normalde çift çifti ile birlikte gelen daha ucuz oyuncak pilinde değil, çeşitli kaynaklarda da bulabilirsiniz. Kişisel deneyimim, Telekomünikasyon ağında endüstriyel düzeyde pil kullanımının aynı pil bankasında farklı şekilde değiştiğini göstermektedir.

Daha önce de belirttiğim gibi, aynı model ve aynı kullanım modeliyle bile, her pil şarj veya deşarj döngüsü sırasında atomik düzeyde farklı davranır. Ayrıca pilin çevreleyen ortamının etkisi de vardır (orada pil bankası üzerindeki orta pil daha yüksek sıcaklık maruziyetine sahiptir) eşit olmayan bir performans ve ömür beklentisi yaratır.

Bu rastgele bir durum değil ama çoğu zaman birlikte hareket ederken bile farklı performans sergiliyorlar ...