J'ai une batterie que j'aimerais utiliser comme source pour tous mes composants alimentés par batterie sur un vélo de transport.

Mon pack comprend (10) cellules 1,2 V câblées en série:

{[+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -]}  
|                                                  |
└--------------------- 12 V -----------------------┘

Le problème est que certains de mes appareils fonctionnent avec (2) piles AA, certains en prennent (4) et d'autres qui nécessitent 12V. Ce que je voudrais faire, c'est:

• connectez tous les appareils à un seul pack commun, éliminant le besoin de batteries individuelles et simplifiant la recharge
• utiliser une conception robuste, résistante aux vibrations et aux intempéries
• utiliser une conception appropriée pour les composants à faible ampérage
• fournir tous les composants avec une efficacité pratiquement de 100%
• facile à entretenir (c.-à-d. identifier et remplacer périodiquement les cellules défectueuses)

De toutes les recherches que je peux trouver, il semble y avoir deux solutions communes:

1) ajoutez des convertisseurs DC-DC électroniques prêts à l'emploi pour réduire la tension à 6V et 3V respectivement, et acceptez l'inefficacité de la conversion.

2) épisser la série à des points spécifiques pour créer trois circuits.

{[+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -]} 
|         |              |                         |
└- 2.4 V -┘              |                         |
|                        |                         |
└-------- 6 V -----------┘                         |
|                                                  |
└--------------------- 12 V -----------------------┘

3) une troisième option consiste à vivre avec le poids supplémentaire. Alimentez chaque composant séparément et indépendamment, et rechargez / remplacez les piles si nécessaire.

Chacune de ces options a ses inconvénients. Mais le numéro 2 semble être le plus prometteur. Le problème le plus évident est que la charge est inégalement répartie entre les cellules du pack. Si je pouvais surmonter cela, je pense que nous avons une solution gagnante.

Voici donc ma question:

Est-il possible - en utilisant un câblage intelligent et une électronique minimale - de fournir trois tensions différentes à partir du même pack de batteries rechargeables NiMH?

Les commentaires, suggestions et idées sont tous appréciés.

Jusqu'à présent, ma meilleure supposition est la suivante:

• combinant une minuterie et des relais pour former essentiellement un interrupteur bipolaire à cinq positions qui parcourra chaque paire de cellules toutes les minutes environ, fournissant un flux constant de 2,4 V
• combinant une minuterie et des relais pour former essentiellement un interrupteur bipolaire à double course qui parcourra la moitié des cellules toutes les minutes environ, fournissant un flux constant de 6 V
• connecter tous les appareils 12v au pack comme d'habitude

Malheureusement, je suis bloqué sur les relais et sur la façon de connecter la minuterie pour déclencher les relais, tout en conservant trois circuits indépendants. J'aimerais aussi garder les choses compactes. Il n'est pas pratique d'avoir une carte de circuit imprimé de la taille d'une boîte à chaussures en plus de la batterie. Idéalement, je voudrais tout emballer dans un boîtier étanche Pelican 1010 .

Au début, je pensais que je pouvais simplement utiliser des diodes et tout connecter en une seule grande masse, mais j'ai abandonné cette option après quelques tests antérieurs. Il est apparu que les diodes devenaient extrêmement chaudes, ce qui signifie bien sûr qu'elles dissipaient beaucoup d'énergie qui était censée aller aux composants.

Une autre alternative que j'ai envisagée est un régulateur de tension à diode Zener. Cela irait bien avec une application à faible ampérage et un minimum d'électronique, mais malheureusement, il souffre également d'une inefficacité de conversion.

Pour mémoire, mes composants sont:

+---------------------------+---------+--------------+-------+  
| component                 | voltage | usage        | draw  |  
+---------------------------+---------+--------------+-------+  
| tail light                | 3V      | night time   |  25mA |  
| headlight                 | 6V      | night time   | 250mA |  
| cycling computer          | 3V      | always       |   1mA |  
| turn signals (automotive) | 12V     | intermittent |  55mA |  
+---------------------------+---------+--------------+-------+  

La bonne nouvelle est que, puisque tous ces appareils fonctionnent sur batterie, ils tolèrent les fluctuations de tension normales de la chimie de la batterie.

Plans futurs:
système de recharge de dynamo à moyeu 6v

Vous devez utiliser des convertisseurs DC-DC ou des packs de batteries dédiés pour chaque tension.

Vous ne devez pas utiliser les points médians des batteries. Cela conduit à différents niveaux de charge dans les cellules. En conséquence, vous obtiendrez une tension inverse sur les cellules qui sont d'abord déchargées, ce qui endommagera la batterie et éventuellement l'équipement.

Le schéma ci-dessous le montre.

Une tension inverse apparaît lorsque l'une des batteries vendues est complètement déchargée et n'a donc pas de tension aux bornes. Si d'autres cellules continuent à fournir la puissance, le courant continuera de circuler, chargeant ainsi la cellule morte avec une tension négative.

La charge connectée à la cellule morte de cette façon obtient une tension d'alimentation à polarité inverse, donc peut-être mourir.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Le plus optimal (si vous ne souhaitez pas utiliser d'autres appareils à tension nominale) est, je pense, de fournir directement l'appareil le plus puissant (phare 6V) et d'utiliser des convertisseurs élévateurs / abaisseurs pour tous les autres.

À partir de ce que Vovanium a suggéré, regardez quelque chose connu sous le nom de doubleur de tension , ou charge-pump. J'ai fait une recherche rapide et j'ai trouvé ce paquet de circuits intégrés qui semble quelque peu convenir à vos applications - en particulier le faible courant de repos (110uA) et l'efficacité de conversion (98%). La fiche technique indique que ce CI particulier a un courant de sortie maximal de 45 mA, vous devrez donc trouver quelque chose qui peut fournir un peu plus de courant, mais je voulais juste vous faire prendre conscience de cette option.

Ce sont, bien sûr, des convertisseurs DC-DC de toute façon, c'est donc essentiellement la même chose. Cela pourrait être tout aussi simple à faire avec un élévateur (pompe de charge) et un abaisseur (hachoir) pour votre application.

Peut-être juste un couple de ces convertisseurs ferait. Vous pouvez augmenter 6V à 12V et réduire 6V à 3V pour vos besoins. Il est écrit dans la fiche technique que ces appareils ont la capacité de fournir jusqu'à 20W.