Comment connecter deux batteries identiques pour augmenter la durée de vie du consommateur?


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Si j'ai un appareil qui utilise une seule batterie, et avec cette seule batterie, l'appareil dure une heure, et je veux que l'appareil dure deux heures, je suppose que je peux câbler deux batteries et cela devrait fonctionner . Mais comment? Est-ce que je veux doubler la tension (donc en série) ou doubler le courant? (si parallèle.)

Quoi qu'il en soit, si l'appareil prend normalement deux piles et que je veux doubler le temps de fonctionnement, je fais un combo de 2 séries parallèles de 2 piles série, non? Mais si je veux tripler le temps d'exécution, est-ce que c'est 3p2s ou 2p3s?

Merci.

Réponses:


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Lorsque vous connectez deux batteries en parallèle, vous réduisez efficacement de moitié votre taux de décharge tout en doublant votre capacité - doublant ainsi la durée de vie de la batterie, comme vous avez l'intention de le faire.

La connexion série n'augmente pas la durée de vie, mais augmente plutôt la tension de fonctionnement, dont certains appareils ont besoin. Si votre appareil possède deux batteries série, vous devez connecter deux autres batteries série en parallèle.

S'ils ne vont pas être rechargés dans la configuration dans laquelle vous les placez, vous devriez pouvoir les connecter en parallèle. Ils finiront par utiliser une petite quantité d'énergie en se rechargeant une petite quantité, mais vous verrez probablement plus d'un doublement de la durée de vie de la batterie.

Si vous tirez beaucoup d'énergie d'une batterie, vous constaterez que sa capacité de batterie diminue et entraîne une consommation excessive de courant pour diminuer la durée de vie et une capacité diminuée pour diminuer la durée de vie. Il existe d'excellentes explications sur les batteries en ligne. Le lien que j'ai donné est plus axé sur le lithium, mais les connaissances générales s'appliquent à la plupart des batteries. Ce lien concerne spécifiquement les taux de décharge et leur effet sur la durée de vie de la batterie.

J'espère que cela t'aides. Si vous commentez quelque chose qui n'est pas clair, je vais le modifier et le développer.


Heureux de l'entendre, je vous suggère vraiment de passer du temps à l'université de la batterie.
Kortuk

@Kortuk: " Ils finiront par utiliser une petite quantité d'énergie se chargeant mutuellement de petites quantités ". Quoi, ils se facturent?
0xakhil

@oxakhil, oui, si vous connectez simplement deux batteries, vous pouvez avoir des différences dans les batteries et dans les connexions provoquer de petits mouvements de charge entre les batteries.
Kortuk

Il est absolument faux que "la connexion série n'augmente pas la durée de vie". Vous obtenez deux fois plus d'énergie, que vous câbliez deux cellules en série ou en parallèle. Vous devez gérer une plage de tension différente comme entrée du régulateur de tension. Vous pouvez câbler des batteries lithium-ion en parallèle si vous faites attention à utiliser des cellules équilibrées (neuves, même lot, etc.) mais d'autres chimies ne sont pas aussi conviviales à ce sujet. Aucun produit qui prend des alcalines AA ne les relie en parallèle.
Matt B.

@Matt B., vous obtenez la même quantité de courant à une tension plus élevée. La quantité de puissance est augmentée, mais si vous utilisez un circuit résistif, par exemple, vous verrez votre courant double et votre durée de vie sera presque la même. Si vous utilisez un régulateur à haute efficacité, disons 100% pour le bien de la discussion, alors connecter plus de batteries signifie plus de vie. Dans les appareils, vous pouvez compter que la tension de fonctionnement est la tension de fonctionnement. La plupart des appareils que nous construisons sont conçus pour une tension spécifique et varieront la résistance en fonction des besoins.
Kortuk

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Si l'appareil est un produit standard, et que vous n'avez aucun moyen de savoir ce qu'il y a à l'intérieur, la connexion de cellules supplémentaires en parallèle est une option sûre sur les circuits à l'intérieur de la boîte, car elle gardera la plage de tension de la batterie la même. Pour 2x vie de la batterie, câblez 2 en parallèle, pour 3x vie de la batterie, 3 en parallèle. Pas 3p2s ou 2p3s etc., car l'ajout de tout en série augmentera la tension de la batterie, que les circuits de l'appareil peuvent ne pas être en mesure de gérer.

Cependant, vous devez noter que la connexion de cellules en parallèle n'est pas sans danger pour la batterie elle-même. Si les cellules ne sont pas bien appariées, comme si elles étaient de capacité (taille), d'âge, d'état de charge, de température différents, etc., vous pouvez obtenir un courant important allant d'une cellule à l'autre lorsque vous les connectez pour la première fois, jusqu'à ce que ils égalisent en tension. Ce courant peut être suffisamment élevé pour endommager définitivement les cellules.

De plus, il y a le problème des capacités légèrement incompatibles, où à la fin d'un cycle de décharge, l'une des cellules sera vide avant l'autre, de sorte que celle avec un peu d'énergie restante fournira tout le courant. La même chose se produit à la fin de la charge, lorsque l'une est remplie plus tôt et l'autre est facturée deux fois le tarif nominal. À moins que vous ne preniez la peine de mettre un compteur de courant sur chaque cellule, c'est un problème invisible, mais sur de nombreux cycles de charge / décharge, il peut endommager sérieusement la cellule surchargée, voire même un incendie ou une explosion. Lorsque Sanyo a rappelé des batteries lithium-ion de Lenovo, ce sont les packs étendus 3s3p qui ont posé problème, les mêmes cellules en 3s2p étaient correctes. Plus il y a de cellules en parallèle, plus le problème de déséquilibre s'aggrave, c'est pourquoi vous ne voyez généralement pas> 3p en produits commerciaux. La batterie ne prendra probablement pas feu la première fois que vous l'utiliserez, mais statistiquement sur de nombreux produits expédiés, le taux d'échec peut être plus élevé. Pour un projet de loisir, vous pouvez atténuer cela en utilisant de nouvelles cellules (et non en récupérant de différents vieux packs d'ordinateurs portables) et en ajoutant une résistance entre les cellules parallèles comme limiteur de courant au moins jusqu'à ce qu'elles égalisent.

Tout ce qui précède ne s'applique qu'au lithium-ion. Si vous utilisez NiMH ou NiCd, vous ne voudrez probablement pas les connecter en parallèle du tout. Le lithium-ion est facile à charger, car il vous suffit de le connecter à une alimentation à courant limité et à tension limitée, et d'éteindre le chargeur lorsque le courant tombe en dessous d'un certain seuil ou que vous avez dépassé un délai d'attente (ou un indicateur de sécurité tel comme température). NiCd / NiMH est beaucoup plus compliqué à charger (rapidement), vous avez besoin d'un circuit qui peut surveiller le profil de tension, la température, etc. (à moins que vous ne chargez lentement). Le problème du déséquilibre serait plus difficile. Cela a probablement été fait, mais lorsque les ordinateurs portables fonctionnaient à partir de NiCd, les packs avaient une tension plus élevée car les cellules étaient toutes en série. Les alcalins jetables sont toujours en série car vous pouvez vous attendre à ce que l'utilisateur prenne toutes les vieilles piles dans le tiroir sans tenir compte de l'état de charge. Ils peuvent déjà fuir s'ils sont trop déchargés, les connecter en parallèle ne ferait qu'aggraver le problème. Imaginez quelqu'un mélangeant au hasard NiMH et alcaline AA de diverses capacités et ampleurs en série et en parallèle - le produit sera bientôt ruiné. Pour un projet de loisir, personne ne s'en souciera si vous ruinez quelques Energizers, mais pour tout ce que vous confierez à quelqu'un d'autre, vous devriez être plus prudent.

Il existe d'autres moyens d'améliorer la durée de vie de votre batterie en plus de connecter des cellules supplémentaires en parallèle. La façon la plus simple est probablement d'utiliser simplement des cellules plus grandes. Pour les piles alcalines ou NiMH / NiCd, le passage de AAA à AA fera plus que doubler la durée de vie de la batterie, et pour encore plus de capacité, vous pouvez utiliser des cellules C ou D. Pour le lithium-polymère, il existe de nombreuses tailles au choix, y compris personnalisées si vous en avez besoin. Si vous utilisez des piles AA ou AAA jetables, vous pouvez doubler la durée de vie de la batterie en passant du alcalin au lithium Energizer. Ils coûtent plus du double, ils sont donc plus chers en $ / Wh, mais ils pèsent également moitié moins et ils tiennent toujours à l'intérieur de l'appareil.

Les autres affiches semblent supposer que l'appareil est une boîte noire, donc il ne vaut peut-être pas la peine de discuter trop profondément de ce qui se passerait si vous contrôliez l'ensemble du design et ajoutiez des cellules supplémentaires en série plutôt qu'en parallèle. Fondamentalement, vous devez repenser toute la section d'alimentation - à partir d'un adaptateur mural à tension plus élevée, d'un chargeur de batterie et d'un circuit de protection quelque peu différents, d'une plage de tension d'entrée différente à tous les régulateurs, peut-être d'une refonte complète à tout ce qui est alimenté directement à partir de la batterie plutôt qu'à un régulateur .


Je ne pense pas que les batteries spécifiées en question soient nécessairement rechargeables. Encore de bonnes informations. Je noterais probablement qu'il existe des circuits pour gérer l'isolation de la batterie.
Kortuk

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Les non-rechargeables sont traités au paragraphe 4.
Matt B.

Je sais, mais j'ai pensé qu'il valait la peine de le signaler.
Kortuk

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Vous souhaitez ajouter des batteries en parallèle, en gardant une tension constante.

Vous avez raison de dire que si un appareil prend deux batteries en série, vous souhaitez ajouter des paires de séries supplémentaires en parallèle.


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La capacité (c'est-à-dire milliampères-heures ou mAh) est ce qui régit la durée de vie. La capacité augmente en parallèle, donc connectez + à + et - à -.


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La connexion de deux batteries identiques en parallèle augmente souvent la durée de vie d'un facteur d'au moins deux, et peut augmenter la durée de vie encore plus que cela (non seulement les batteries seront déchargées environ deux fois plus vite qu'une batterie simple, mais ils peuvent permettre à un appareil de continuer à fonctionner au-delà du niveau d'épuisement qui entraînerait la défaillance d'un appareil s'il n'utilisait qu'une seule batterie). Il y a cependant une mise en garde importante: si une batterie est plus forte que l'autre, il est possible que la batterie plus forte essaie de pousser la puissance dans la plus faible. Si les batteries ne sont pas rechargeables, une telle action peut être préjudiciable aux deux batteries; même si les batteries sont rechargeables, elles peuvent être endommagées si elles sont connectées alors que la différence de charge est trop importante.

La connexion des batteries en série les poussera à augmenter la tension dans l'appareil qu'elles utilisent. L'effet de cela peut varier selon l'appareil:

  • Certains appareils seront endommagés ou détruits

  • Certains appareils fonctionnent mieux avec une tension plus élevée, mais consomment plus de courant (ce qui peut éventuellement réduire la durée de vie de la batterie que si vous utilisez une batterie, mais peut-être permettre à une autre de faire plus de travail pendant cette période).

  • Certains appareils fonctionnent à peu près de la même manière à n'importe quelle tension de batterie au-dessus d'un seuil minimum et consomment environ le même courant quelle que soit la tension. Toutes les batteries en série seront épuisées au même rythme quel que soit le nombre, mais le niveau d'épuisement requis pour rendre l'appareil inutilisable sera augmenté en ayant plus de batteries en série. Par exemple, un appareil qui deviendra inutilisable lorsque sa tension d'entrée tombera en dessous de 5,5 volts pourrait être utilisé avec quatre piles AA qui étaient épuisées à moins de ~ 10%, ou six qui étaient jusqu'à 90% épuisées. L'utilisation de plus de batteries dans une telle situation peut être économique, jusqu'à un certain point, bien que si l'on avait douze batteries, on pourrait réaliser une économie optimale en utilisant trois groupes de quatre (avec quelques cellules factices ou un cavalier) jusqu'à ce qu'elles ne soient plus travaillé, puis en utilisant deux groupes de six.

  • Certains appareils utilisent une puissance constante et utiliseront en fait moins de courant lorsqu'ils sont alimentés avec une tension plus élevée. Mettre plus de batteries en série lors de l'utilisation de tels appareils sera économiquement avantageux à condition que la tension ne soit pas augmentée au-delà de la capacité de l'appareil à le gérer.


Merci pour ces mises en garde. En fait, je m'attends à ce que ces préoccupations possibles soient la raison pour laquelle des blocs d'alimentation complémentaires spécialisés sont conçus et vendus (pour une utilisation avec, par exemple, les smartphones).
boardbite

@boardbite: J'aimerais voir une norme ouverte largement adoptée pour les piles rechargeables, bien que je ne sache pas que quiconque dans l'industrie s'intéresse à une telle chose. Les batteries rechargeables sont vendues avec des composants électroniques intégrés pour plusieurs raisons. Entre autres choses, la seule façon de distinguer une nouvelle batterie qui est déchargée à 80% d'une vieille batterie presque pleine et qui a 70% autant de charge utile qu'une nouvelle batterie pleine, est de connaître quelque chose de l'historique de charge / décharge de la batterie. Si un appareil a une batterie non amovible, les informations peuvent être conservées dans l'appareil, mais ...
supercat

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@boardbite: ... si un appareil utilise des batteries interchangeables, il est nécessaire de conserver les informations dans la batterie. Cela peut se faire soit en ayant une simple EEPROM dans la batterie qui est maintenue à jour par l'appareil, soit en ayant une électronique dans la batterie qui peut surveiller ses conditions de fonctionnement. La première approche présente l'inconvénient que si la batterie est chargée ou déchargée par quelque chose qui ne sait pas comment mettre à jour correctement les informations, les informations peuvent devenir inexactes. C'est cependant moins cher.
supercat

@boardbite: Même avant que les batteries incluent une telle intelligence, cependant, les regrouper dans des packs signifiait que toutes les batteries devraient être du même lot de fabrication et exposées à des conditions identiques, et devraient donc généralement avoir des états de charge très similaires.
supercat
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