Evaluar y mejorar mi banco de energía de supercondensadores

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Después de pasar un tiempo repasando los números considerando usar un regulador de conmutación para aumentar el supercondensador (SC) a 5 V desde 2,7 hasta 0,9 V, podría funcionar. Todavía puede ser una mala idea. No lo sabrás hasta que coloques todas las piezas en su lugar.

dependencias

Capacidad de la batería (real) Porcentaje de descarga de la batería Tiempo de carga

Un teléfono típico viene con entre 1500 y 2000mA hr. Esa capacidad es cuando se fabrica la batería. A partir de ese momento, la capacidad de la batería disminuye.

Factores de degradación de la batería

• Tiempo
• Tasa de descarga (habla vs. espera, etc.)
• Número de ciclos de carga
• profundidad de carga
• Química de la batería (se asume li-cobalto para teléfonos)

La duración aceptable de la batería es de 3 años y 500 ciclos de carga. Un ciclo de carga es de 80% descargado a 100% cargado.

Después de unos 250 ciclos de carga, la capacidad de la batería se reduce a alrededor del 80 %. Menos capacidad también reduce el tiempo de carga y los requisitos de energía SC (julios).

El mayor factor de rendimiento es la profundidad de descarga. ¿Dejas que la batería se agote o la cargas cuando queda el 80%?

Entonces, cuantas más veces se cargue y cuánto se debe cargar, es lo que determina la cantidad de energía necesaria. Reducir el porcentaje de carga también aumentará el número de ciclos de carga.

Capacidad de energía de SC: 3000F * (2.7V) ² / 2 = 10935 J

El regulador de impulso operó hasta 0.0v, lo que significa que no se puede usar toda la capacidad del SC.

SC Sin usar: 3000F * (0.9V) ² / 2 = 1215 J

Cantidad de energía SC disponible: 10935 - 1215 = 9720 J

Entonces, si descarga una batería nueva de 3.6v 2000mA hr, necesitará 25,920 Joules para cargar completamente la batería.

El SC tiene 9720 / 25920 = 37.5%

Una batería ligeramente usada tiene un 90 % de capacidad restante, lo que eleva la capacidad SC al 41,67 %

Si su teléfono usa una batería de 1500mA hr, estamos hasta el 55.55%.

Si utiliza un Farad SCp 3400 de 2,85 V (nuevo Maxwell Tech.), tendrá hasta el 71 % de la capacidad del SC de la carga del teléfono.

Puede descargar el teléfono hasta un 29 % y el SC lo subirá hasta el 100 %.

Lo anterior sería si el regulador de impulso y el cargador de batería estuvieran funcionando al 100 % de eficiencia.

El otro problema es el tiempo de carga. Un cargador de refuerzo que tiene una salida de 5v, voltaje de entrada mínimo de 0.9v, generalmente tiene una corriente de salida más baja que la que se necesita para una tasa de carga de 1C de la batería del teléfono.

Una carga de 1C se está cargando a la capacidad de 1 hora de la batería, por ejemplo, 2000mA hr = 2-3 hrs @ 2 Amp para la primera etapa de carga (alrededor de 1 hora) que disminuye al 3% después de aproximadamente 3 horas.

Las tasas de carga recomendadas son de 0,5 C a 0,8 C.

Si el regulador de refuerzo puede proporcionar 500 mA, la tasa de carga de una batería nueva, sin concesiones (de vuelta al 100 %), 2000 mA hora a 0,25 °C. O uno más antiguo de 1500 mA h, con un 75 % de capacidad restante, a aproximadamente 0,45 °C.

Lejos de ser ideal, pero dependiendo de sus circunstancias y de la eficiencia con la que pueda convertir la energía de la tapa para cargar el teléfono, puede ser factible.

Fin de la actualización

Un condensador de 3000 Farad puede almacenar energía más que suficiente para cargar las baterías. El si i, s se puede hacer lo suficientemente eficiente. La tarifa que se puede cobrar probablemente será demasiado larga.

Digamos que la batería del teléfono es de 1500mA Hr. Necesitaríamos 1,5 amperios durante la primera hora. Un regulador de impulso tendría que operar desde 2.7v hasta 1V.

Mala, mala, mala idea .

Las celdas de energía Supercap no son baterías. No retienen una carga como una batería.

Como supercapacitor de celda de energía, se utiliza para cerrar brechas de energía que duran desde unos pocos segundos hasta unos pocos minutos. Me gusta suministrar energía entre la falla de energía y el arranque del generador de respaldo.

Dudo que quieras usar un supercap en lugar de una batería. La energía específica (capacidad) de un supercondensador es de 10 a 50 veces menor que la de una batería de iones de litio. Y cuestan mucho más que una batería.

¿Por qué no funcionará?

La súper tapa no mantendrá su voltaje como una batería. El voltaje inmediatamente comenzará a caer. Caerá por debajo del voltaje necesario para continuar cargando muy rápidamente. Como donde el voltaje de la batería (línea negra continua) cruza el voltaje de descarga del Supercap, aproximadamente media hora después del tiempo de carga.

Por lo tanto, necesita un regulador de impulso para obtener el súper límite hasta el voltaje de salida de 4.2V del cargador de batería. La eficiencia del impulso será del 60-80 %, luego el cargador será del 80-90 % hasta lo que queda del 60-80 %. La tapa superior dejará de funcionar cuando alcance el voltaje de entrada mínimo del convertidor elevador con una corriente de salida de 1,5 amperios.

¿Cargar una celda de energía con otra celda de energía? ¿De dónde se te ocurrió esa idea? ¿Qué tal si conectas tu teléfono al puerto USB?

Si necesita una batería portátil para su teléfono, obtenga una batería.

son muchas preguntas...

1. Si la entrada está fijada en 2,5 V, ¿necesito alguna placa de protección para un supercondensador de 2,7 V (3000F)?

Si está arreglado, ¿por qué necesitarías protección? Su verdadera pregunta sería cómo me aseguro de que esté "arreglado". Un zener a través de la gorra no vendría mal.

2. Planeo alimentar el circuito mediante USB, por lo que necesito bajar de 5 V a 2,5 V. Una opción es comprar un módulo reductor, pero ¿hay alguna otra técnica simple que pueda usar? diodos?

Podría usar diodos, pero realmente depende de la cantidad de corriente sostenida que usará. La mitad de la energía que está tomando de la fuente se disipará en los diodos.

Tal vez sea mejor usar dos condensadores en serie. ¿Necesitaría una placa de protección si mantengo el voltaje de entrada en 2,5 V máx.?

Esta bien puede ser una mejor alternativa. ¿Por qué desperdiciar energía dejando caer la entrada y luego volviendo a regular cuando solo puede cambiar el voltaje de almacenamiento y regular una vez?

¿Algo más que me falta?

Si planea enchufar esto en el puerto USB de algo, básicamente cortará los 5V con esa resistencia 1.1R cuando lo conecte. Eso es un poco más de 4A. Será mejor que tengas un puerto USB y cables bastante robustos.

También tomará MUCHO tiempo cargar eso con las corrientes apropiadas.

Dos tapas apiladas de 3000F a través de un aumento de R de 10R, por lo que solo drena 500mA, calculo un RC de casi 17 horas (Tal vez alguien pueda verificar eso...)

Y ese 10R deberá tener una potencia nominal de más de 2,5 W....

La batería de un teléfono celular está clasificada en mAh @V, que podría convertirse en vatios-segundo [julios] de energía almacenada de la que podemos derivar una capacitancia equivalente utilizando tasas de carga para minimizar las pérdidas, por lo que lo ignoramos por ahora.

Comparar:

• para una batería de 2000 mAh a 3,6 V x 3600 s/h, E = 2000 mAh*3,6*3600 = 25,9 kJ
• para una súper gorra.$E=1/2CV^2 = 1/2 * 3kF * 3^2 = 13.5~~kJ~~$

¿Cuánto impulso obtendrás? <50%?
Las pérdidas ESR reducen esto con mayores tasas de carga/descarga y pérdidas del convertidor.

Sin embargo, la tasa de mejoras es rápida en la tecnología Super cap en el área de los condensadores de iones de litio, LIC sobre EDLC.

Supuse que estaba usando EDLC, que varía de 0 a Vmax por celda.

REF http://www.yuden.co.jp/ut/solutions/lithium_ion/