Comment concevoir un appareil pour passer automatiquement à la batterie de secours?

On m'a dit que de nombreux types de piles fonctionnent mieux si elles sont utilisées jusqu'à ce qu'elles soient complètement vidées, puis rechargées.

(Edit: Le "mythe de l'effet mémoire" est assez répandu. Les piles fonctionnent aussi bien si elles sont "rechargées" à chaque fois. )

En ce moment, je conçois les appareils de la manière standard: essayez d'utiliser la batterie aussi longtemps que possible, puis quand il n'y a plus d'énergie, cela ne fonctionne pas du tout.

S'il y avait un moyen simple de mettre en œuvre ce qui suit, je pourrais l'utiliser à partir de maintenant:

• Deux batteries indépendantes (ou plus)
• Une fois que vous commencez à utiliser une batterie, continuez de l'utiliser jusqu'à ce qu'elle soit complètement déchargée et atteigne la tension minimale recommandée par le fabricant .
• Lorsque la batterie «en cours d'utilisation» est complètement déchargée, passez à l'utilisation de la batterie suivante. Vraisemblablement, vous utilisez une technique similaire à la "Basculer entre les alimentations 5V?" question.
• Une fois que vous êtes passé à la dernière batterie, passez dans une sorte de mode basse consommation afin qu'il puisse toujours faire les choses importantes en "mode mou", mais l'utilisateur est invité à le brancher sur un chargeur dès que possible.
• Après avoir branché le chargeur, revenez au mode standard - mais s'il est déconnecté du chargeur avant que les batteries ne soient complètement chargées, revenez au mode mou.
• (en option) Une fois branché sur le chargeur, ne chargez que la batterie déchargée (ou les batteries) et gardez-les au sommet; laissez la batterie «en service» seule.
• (facultatif) gardez une trace précise de la quantité totale d'énergie qui pourrait être extraite de chaque batterie particulière la dernière fois qu'elle a été complètement déchargée. Utilisez ce nombre (peut-être modifié en utilisant la loi de Peukert) pour donner des estimations extrêmement précises de l'exécution future.

Pourquoi tous les appareils ne font-ils pas cela?

• téléphones portables: première batterie: parler comme un fou. dernière batterie: uniquement les appels d'urgence.
• ordinateurs portables: dernière batterie: accélérez à une vitesse lente suffisante pour rechercher des documents statiques
• GPS de poche: dernière batterie: essayez de réduire l'énergie en mettant à jour l'écran moins souvent, en atténuant le rétroéclairage, etc.

Pourquoi tous les appareils n'utilisent-ils pas cela? Cela ajoute du coût et de la complexité. Y a-t-il une autre raison pour ne pas faire quelque chose?

Sérieusement, je dirais qu'il existe de nombreuses options et implémentations pour cela. Avoir deux batteries égales n'a pas beaucoup de sens, donc souvent la seconde est utilisée pour l'alimentation d'urgence ou la maison molle. Par exemple, votre PC dispose d'une batterie de stockage RAM sur la carte mère lorsque vous perdez de l'alimentation. Un ordinateur portable émet souvent un avertissement de "batterie faible", auquel moment vous êtes invité à réduire la puissance comme vous le pouvez.

Je pense que votre déclaration selon laquelle «les batteries fonctionnent mieux si elles sont utilisées jusqu'à ce qu'elles soient complètement vidées, puis rechargées». est un peu large. C'est plus le cas pour les produits chimiques à base de nickel (NiCd et, dans une moindre mesure, NiMH). Les cellules au lithium-ion ne souffrent pas de ce problème de mémoire. En fait, leur durée de vie s'améliore si vous évitez les décharges profondes. Consultez cette page de BatteryUniversity.com pour référence.

Il existe plusieurs options pour une gestion de l'alimentation plus intelligente dans vos propres appareils.

La plus simple est une diode ORing sur l'alimentation. Si tout ce que vous voulez, c'est une alimentation électrique remplaçable à chaud et que vous avez un peu de latitude pour vos entrées, vous pouvez connecter la batterie de secours à l'anode d'une diode et connecter la cathode à votre batterie principale. Lorsque la tension de la batterie principale chute à 0,7 V de moins que votre sauvegarde (ou est supprimée), l'autre batterie entre en jeu. Faites attention aux fuites de courant dans la batterie de secours, cela pourrait la surcharger.

Alternativement, vous pouvez utiliser un circuit intégré de multiplexage d' alimentation comme le TPS110 . Cela vous permet de sélectionner votre entrée indépendamment (ou de manière dépendante, si vous préférez) des tensions d'entrée, au lieu de toujours utiliser l'alimentation supérieure.

Enfin, la technologie linéaire intègre ce qu'ils appellent des contrôleurs "PowerPath" dans leurs circuits intégrés de charge de batterie. J'ai utilisé leur LTC4011 qui fait une transition transparente entre la batterie et l'alimentation externe, et charge la batterie tout en fonctionnant hors de l'alimentation externe.

Les piles au nickel-cadmium étaient les fameuses batteries qui pouvaient créer un effet de «mémoire» si elles n'étaient pas périodiquement cyclées.

Les nouvelles cellules rechargeables au lithium-ion sont considérées comme immunisées contre l'effet mémoire. En fait, il est préférable de ne pas les décharger complètement (stockés dans un état complètement déchargé peut réduire la durée de vie), donc la plupart des appareils électroniques entrent dans un état "mort" alors qu'ils peuvent toujours surveiller l'énergie mais refusent d'entrer dans un état de puissance élevée.

De nombreux appareils, y compris les ordinateurs portables, peuvent surveiller très précisément l'état de la batterie via le compteur de couleurs de leur chargeur et la tension des cellules. Cela permet tous les comportements ci-dessus sans le besoin et le coût de circuits de charge et de batteries en double.

Décharger complètement votre batterie est mauvais pour toutes les batteries (enfin, peut-être pas les batteries lithium-hydrogène, mais si vous en avez dans votre ordinateur portable, vous savez de toute façon ce que vous faites).

La pratique provient des batteries NiCad, en raison d'une confluence de décisions de conception malheureuses. La croyance bien connue selon laquelle les NiCads perdent leur capacité s'ils ne sont pas entièrement recyclés est fausse .
Fondamentalement, le cycle peu profond des batteries NiCad entraîne une dépression de la courbe de décharge, ce qui entraîne de nombreux appareils électroniques qui utilisent des NiCad signalant incorrectement la batterie comme étant vide. Notez que la capacité de la cellule n'est pas réduite de manière significative, la tension de la cellule est simplement réduite légèrement. Le fait que la majeure partie de la courbe de décharge du NiCad soit très plate conduit à un petit changement de la tension globale de la cellule provoquant un grand changement dans la lecture de "l'état de charge" de la batterie.

Notez que l'effet mémoire ne se produit qu'avec les NiCads, et n'a jamais été réellement présent dans aucune autre chimie cellulaire. La confusion des types de batteries et l'hypothèse naïve que toutes les batteries sont identiques est ce qui a conduit à croire que toutes les batteries ont besoin d'un cycle périodique.

Il est probablement plus juste de penser que les batteries sont capables de stocker et de libérer une certaine quantité d'énergie, plutôt que de pouvoir supporter un certain nombre de cycles. Que cette énergie est sortie en 500 demi-cycles ou 1000 quarts de cycles est en grande partie non pertinente (Une augmentation de la profondeur de décharge sera effectivement réduire la capacité totale d'énergie globale des piles, mais pas de manière significative à moins que les piles est déchargée complètement ).

Le fabricant qui déclare que vous devez décharger et recharger complètement la batterie de votre appareil le déclare uniquement afin que l' électronique de mesure de la charge de la batterie interne puisse se calibrer correctement. Fondamentalement, au fil du temps, la mesure de l'état de charge dérivera en raison de la légère variation de l'efficacité de charge et de décharge de la batterie (en gros, c'est un intégrateur). Un cycle complet unique permet à l'électronique de mesurer avec précision la capacité de la batterie sans avoir à deviner l'état de la batterie. Le fait que si elle n'est pas entièrement cyclée, l'électronique de mesure de la batterie signalera de manière inexacte l' état de la batterie a conduit à la persévérance du mythe de l'effet mémoire. La batterie n'a pas réellement changé, l'électronique signale simplement un état de charge incorrect.

Pour autant que je sache, la principale cause de la réduction progressive de la durée de vie de la batterie dans l'électronique est le temps. Les piles au lithium ont en fait une durée de vie évaluée à quelques années, qu'elles soient utilisées ou non . De bonnes pratiques de stockage peuvent prolonger cette durée de conservation, mais elles se détérioreront avec le temps, quelle que soit l'utilisation que vous en ferez.

Le lithium à cycle profond est en fait assez mauvais pour eux, en fait. Ne le faites pas à moins que vous ne deviez le faire (essayez de rester au-dessus de 20% SOC).

Remarque: j'ignore certaines choses, comme les problèmes de croissance des moustaches chez les nicades. Voir le lien ci-dessous sur NiCad pour plus de lecture.

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