Kann ich die Betriebsstundenzahl einer Batterie erhöhen, ohne deren Kapazität zu erhöhen?

Setup
Angenommen ich habe einen 12V / 1Ah Akkupack. Ein Gerät, das 0,1 A verbraucht, läuft 10 Stunden. Wenn die Batterie auf 8 V abfällt, reicht die Spannung nicht mehr aus und das Gerät funktioniert nicht mehr.

Der größte Teil des Stroms fließt durch einen Transistor , der Impulse an eine Spule (eines Metalldetektors) sendet. Die Impulsbreite wird kürzer, wenn die Spannung zunimmt, also bleibt der Verbrauch meiner Meinung nach gleich, unabhängig von der Batteriespannung.

Frage:
Kann ich die Anzahl der Betriebsstunden für dieses Gerät erhöhen, OHNE die Kapazität (Ah) der Batterie zu erhöhen? Genauer gesagt, indem Sie dem Pack zusätzliche Batterien (Serie) hinzufügen und so die Spannung von 12 V auf 14 V erhöhen? (Wir gehen davon aus, dass das Gerät auch an 14V betrieben werden kann).

Meine Erklärung / Gedanken:
Die Kapazität einer 1Ah Batterie bedeutet, dass sie eine Stunde lang 1A Strom liefern kann, ohne dass ihre Ausgangsspannung unter 75% abfällt. Wenn das Gerät bei 8 V nicht mehr funktioniert, bedeutet dies, dass die Batterie von 12 V bis 8 V verwendet werden kann. Das ist ein Unterschied von 4V.

Durch das Hinzufügen eines weiteren Akkus beträgt die Gesamtkapazität immer noch 1Ah. Aber die Gesamtspannung beträgt jetzt 14V. Somit kann der Akkupack von 14V bis hinunter zu 8V verwendet werden. Das sind 6V Unterschied! Daher dauert es durch das Hinzufügen einer weiteren Batterie länger, bis die Spannung von max auf min abfällt. JEDOCH "verbrennt" die Last mehr Strom, da sie jetzt mit 14 V statt mit 12 V arbeitet (I = U / R).

Sie könnten einen weiteren 12-V-/1-Ah-Akku parallel hinzufügen - was Ihre Betriebslebensdauer verdoppeln würde. Wenn Sie jedoch Batterien auf diese Weise hinzufügen, sollten die Spannungen übereinstimmen, damit der Stromverbrauch auf jedem Akku gleich ist.
Gute 2011-Diskussion zu GSR in meiner Antwort hier: techref.massmind.org/techref/…

Antworten (3)

12 V, 1 Ah bedeutet, dass Sie 12 Wh haben. 14V, 1Ah bringt dir 14Wh.

Also ja - Sie haben mehr "Power" (und Sie haben dadurch die Kapazität der Batterien erhöht ...)

Jetzt hängt es davon ab, wie Ihre Schaltung diese Energie verwendet. Wenn es weniger als 0,1 Ah bei 14 V benötigt, arbeitet es länger. Wenn es die überschüssige Spannung "verbrennt" und immer noch 0,1 Ah benötigt, läuft es unabhängig davon, ob es mit 8, 12 oder 14 V läuft, für die gleiche Dauer

Der größte Teil des Stroms fließt durch einen Transistor, der Impulse an eine Spule sendet. Also, ich denke, der Stromverbrauch wird steigen, wenn ich die Spannung erhöhe.

Alles, was Sie brauchen, ist ein Joule Thief

Im Grunde kann es fast die gesamte Energie in einer einzelligen elektrischen Batterie nutzen, sogar weit unter der Spannung, bei der andere Schaltkreise die Batterie als vollständig entladen (oder "tot") betrachten. Die Ausgangsspannung wird auf Kosten einer höheren Stromaufnahme am Eingang erhöht

Die Wandler vom Joule-Thief-Typ haben ihren Platz und sind wissenswert, aber normalerweise nicht für den Buck-Boost-Betrieb gedacht, und die Effizienz ist normalerweise miserabel, da (in den meisten Fällen) ein formales Design oder sogar Designfähigkeit fehlt. Sie können Spaß machen und nützlich sein, aber als Verlängerung der Batterielebensdauer für ernsthafte Lasten werden sie diesen Bedarf wahrscheinlich nicht decken.
Da muss ich Russel zustimmen. Keine ganz gute Idee. Speziell für Akkus.

Wenn eine niedrigere Spannung akzeptabel ist, hilft ein Abwärtsregler mit niedrigem Ruhestrom und angemessenem Wirkungsgrad. Wenn, wie Sie vermuten, Ioperate bei fallender Spannung konstant ist, erhöht sich die Zeitdauer um 1 / V. Ich untere V wird von einem Tiefsetzsteller mit dem Wirkungsgrad Z ( 0 < Z < 1) bereitgestellt.
Typisch Z = 0,8 bis 0,9)

Dann neue Dauer ~ = Alte Dauer x 12/Vneu x Z
zB Für Z = 0,85 und Voperate = 8,5 V dann Tneu = Gesagt x 12/8,5 x 0,85 = 1,2 =
20% Verstärkung.

Die maximal mögliche Verstärkung liegt bei 8V (JUST Operate) und 100% Wirkungsgrad (nicht erreichbar)
= 12/8 x 1 = 1,5 = 50% Steigerung.

Es KANN möglich sein, das Gerät mit einem 12V-Puls geringerer Netzdauer zu betreiben - ob dies möglich ist, hängt von Aspekten ab, die Sie uns nicht mitgeteilt haben. Eine genaue Beschreibung des Problems und der Ausrüstung ist erforderlich. Es ist möglich, dass ein VIEL längeres Leben möglich ist, aber wir brauchen vollständige Informationen.


Die Stromentnahme wird in Ampere (A) ausgedrückt,
NICHT in Ah.
A x H = Ah.


Der Joule-Dieb von G_G hat gute Absichten, ABER im Allgemeinen werden die meisten Schaltkreise mit diesem Namen von Leuten gebaut, die nicht wissen, was sie tun, und die Ergebnisse sind normalerweise nicht großartig. (Das generische Wikipedia-Beispiel ist typischerweise suboptimal). Das muss nicht sein, ist aber oft so. Ein moderner (oder alter) Buck-Regler OC (oder eine diskrete Schaltung, die richtig entworfen wurde, ist normalerweise weit überlegen.

Hier ist ein Beispiel von Elliot Sound Products für einen Abwärtswandler mit diskreten Komponenten, der gut funktioniert, und hier eine Konstantstromversion


Ich weiß, dass es gut funktioniert, weil: Hier ist ein bemerkenswert ähnliches Design, das auf einer Schaltung basiert, die mir 2001 von Gott zur Verfügung gestellt wurde (aber das ist eine andere Geschichte * :-)). Dieser verwendet einen PFET als High-Side-Schalter, der in diesem Fall jedoch genauso gut ein kleiner Bipolartransistor sein kann. Das Design ist der ESP-Schaltung bemerkenswert ähnlich. Da meine einige Zeit vor seiner im Internet erschienen ist, hat er möglicherweise die GSR kopiert (was jeder tun durfte und darf) oder er hat sich vielleicht von einer anderen Quelle inspirieren lassen. Es ist ein "hysteretischer Konverter - was damals eine hinreichend bekannte Idee war - aber einer, von dem ich bis dahin noch nichts gehört hatte. (Obwohl einige extrem schlaue Leute sagen, dass er keine Hysterese hat, hat er eine. Die Welligkeit auf CBUK2 sorgt für Hysterese und wird für den Betrieb benötigt.Die Ausgabe ist "chaotisch" und verteilt die EMI-Signatur schön.Für Vin < Vout_design verhält sich gut, wenn der High-Side-Schalter eingeschaltet ist. Das Umschalten beginnt nahtlos, wenn Vout den Designpunkt erreicht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein


Halb verwandt:

*. Beachten Sie die genaue Uhrzeit und das Datum auf der Rennstrecke - auf die nächste Minute :-). Fragen Sie bei Interesse außerhalb der Liste nach. Eine unbekannte Anzahl dieser Geräte wurde zu Tausenden und möglicherweise Zehntausenden gebaut, und sie erfüllten einen Bedarf sehr gut. [Ich sollte Tantiemen bekommen – dies war ein kleiner Teil eines größeren Designs, aber bei den Zahlungen liefen Dinge schief von 12V bis 200V+ bis hinunter zu 12V out. Der Wirkungsgrad im normalen 12-50-V-Bereich war akzeptabel gut, und obwohl er bei 200 Vin nur etwa 50 % effizient ist, ist er dem 12/200 = 6 %-Wirkungsgrad eines Linearreglers weit überlegen. Bei zB 5W Ausgangsleistung beträgt der Energieverlust 5W bei 200V mit diesem Regler und 78+ Watt mit einem linearen Regler. Die meisten Quellen sagen, dass ein Buck-Regler mit 200/12 = 16: 1 + Eingangsspannungsbereich ist nicht praktikabel, aber Gott weiß warum. [ :-) ].