Ich habe für meinen Raspberry Pi 2 ein Modul gekauft, das einen DC-Eingang von 4,5-40V auf 5V 2A umwandelt und einen USB-Ausgang hat. Durch die Reihenschaltung von zwei 3,7-V-Li-Ionen-Akkus (7,4 V) funktioniert mein Raspberry Pi einwandfrei.
Ich bin gespannt, was im Inneren passiert: Was passiert mit der abgeschnittenen Spannung (in diesem Fall 2,4 V)?
Ich denke, wenn das Verbinden von mehr Batterien in Reihe meinem Raspberry Pi helfen würde, mehr zu leben. Wird es?
Erhöht mehr Spannung über die 5-V-Grenze irgendwie die Stromstärke * Stunde?
Da es sich um einen Abwärtswandler handelt, führt er die Spannungswandlung mit einem bestimmten Wirkungsgrad durch, der (unter anderem) von der Eingangsspannung abhängt. Als allgemeine Faustregel gilt, dass mit zunehmender Spannungsdifferenz Ihre Effizienz abnimmt.
Wenn Sie also beispielsweise von 12 V auf 5 V herunterschalten, haben Sie einen Wirkungsgrad von 85 %, wenn Sie von 45 V auf 5 V herunterschalten, sind es 70 % (das sind keine reellen Zahlen, nur einige Werte, die hineingeworfen werden, der Abfall der Wirkungsgrad wird für ein anständiges Design wahrscheinlich viel kleiner sein).
Abgesehen von diesem Effekt erhöhen Sie die Laufzeit, wenn Sie einen weiteren Akku in Reihe zu Ihren vorhandenen schalten. Grundsätzlich erhöhen Sie die Menge an verfügbarer Energie. Die Energie wird mit diesem Wirkungsgrad auf den Ausgang übertragen. Sie haben also 7,4 V und (nur geschätzt) 2000 mAh am Eingang, das sind 14,8 Wh bei 80% Wirkungsgrad, Sie haben ungefähr 12 Wh am Ausgang.
Wenn Sie einen weiteren Akku in Reihe schalten, steigt die Spannung auf 11,1 V, die Kapazität bleibt bei 2000 mAh, aber die Energie beträgt jetzt 22,2 Wh und mit dem reduzierten Wirkungsgrad (75 %) etwa 16,5 Wh am Ausgang. Sie haben also die Energie erhöht, die Ihrem Raspberry zur Verfügung steht, und er wird länger laufen.
Um die Laufzeit zu erhöhen, wäre es jedoch besser, einen weiteren Akku parallel zu schalten, dies würde die Kapazität erhöhen, aber nicht die Spannung, sodass der Wirkungsgrad auf dem Wert bleibt. Anstelle von 7,4 V mit 2000 mAh könnte man also ein zweites Pack verwenden und 7,4 V mit 4000 mAh erhalten, was die Energie und Laufzeit verdoppelt.
Ein Hinweis zu Buck-Boost-Topologien: Der Wirkungsgrad kann in den verschiedenen Betriebsmodi sehr unterschiedlich sein. Um die besten Wirkungsgrade zu erzielen, bleiben Sie besser außerhalb des Boost-Betriebsbereichs und nur im Buck-Modus. (Der Eingang sollte also immer größer sein als der Ausgang, ein 7,4-V-Paket ist in dieser Hinsicht in Ordnung.)
Ein Hinweis zu Akkupacks: Die Reihenschaltung von Lithium-Akkus erfordert eine ausgeglichene Ladung oder sie fallen vorzeitig aus (sie beginnen auseinanderzudriften und eine Zelle wird beschädigt).
Beim Parallelschalten von Batterien sollte jede Zelle parallel geschaltet sein, nicht nur die Packs (damit sich jede Zelle mit den Partnern ausgleichen kann).
Es wird empfohlen, zum Aufbau eines Packs Zellen des gleichen Typs zu verwenden.
Ein Hinweis zu wiederaufladbaren Batterien: Entladen Sie sie nicht zu tief, implementieren Sie eine Art Batterieabschaltung.
Bimpelrekkie