¿Puedo aumentar el número de horas de funcionamiento de una batería sin aumentar su capacidad?

Configuración
Digamos que tengo un paquete de baterías recargables de 12V / 1Ah. Un dispositivo que consume 0,1 A funcionará durante 10 horas. Cuando la batería baje a 8V, el voltaje será insuficiente y el dispositivo ya no funcionará.

La mayor parte de la corriente fluye a través de un transistor que envía pulsos a una bobina (de un detector de metales). El ancho del pulso se acorta a medida que aumenta el voltaje, así que supongo que el consumo sigue siendo el mismo sin importar cuál sea el voltaje de la batería.

Pregunta:
¿Puedo aumentar la cantidad de horas de funcionamiento de ese dispositivo SIN aumentar la capacidad (Ah) de la batería? ¿Más exactamente agregando baterías adicionales (serie) al paquete y aumentando así el voltaje de 12V a 14V? (Suponemos que el dispositivo puede funcionar también a 14V).

Mi explicación/pensamientos:
La capacidad de 1 Ah de una batería significa que puede proporcionar 1 A de corriente durante una hora sin que su voltaje de salida caiga por debajo del 75 %. Si el dispositivo deja de funcionar a 8V, significa que la batería se puede usar desde 12V hasta 8V. Esta es una diferencia de 4V.

Al agregar otra batería, la capacidad total sigue siendo de 1 Ah. Pero el voltaje total ahora es de 14V. Por lo tanto, el paquete de baterías se puede usar desde 14 V hasta 8 V. ¡Esta es una diferencia de 6V! Por lo tanto, al agregar otra batería, toma más tiempo hasta que el voltaje cae de máximo a mínimo. SIN EMBARGO , la carga "quemará" más corriente porque ahora opera a 14 V en lugar de 12 V (I = U/R).

Puede agregar otro paquete de baterías de 12 V/1 Ah en paralelo, lo que duplicaría su vida útil operativa; sin embargo, al agregar baterías de esta manera, los voltajes deben coincidir para que el consumo de cada paquete sea igual.
Buena discusión de 2011 relacionada con GSR en mi respuesta aquí: techref.massmind.org/techref/…

Respuestas (3)

12V, 1Ah significa que tienes 12Wh. 14V, 1Ah te dará 14Wh.

Así que sí, tienes más "potencia" (y eso aumentó la capacidad de las baterías...)

Ahora depende de cómo su circuito utilizará esa energía. Cuando necesita menos de 0,1 Ah a 14 V, funcionará durante más tiempo. Si "quema" el exceso de voltaje y aún necesita 0.1Ah, independientemente de si está funcionando a 8,12 o 14V, funcionará durante la misma duración.

La mayor parte de la corriente fluye a través de un transistor que envía pulsos a una bobina. Entonces, supongo, el consumo de energía aumentará a medida que aumente el voltaje.

Todo lo que necesitas es un Joule Thief

Básicamente, puede utilizar casi toda la energía de una batería eléctrica de una sola celda, incluso muy por debajo del voltaje en el que otros circuitos consideran que la batería está completamente descargada (o "muerta"). El voltaje de salida aumenta a expensas de un mayor consumo de corriente en la entrada

Los convertidores de tipo Joule Thief tienen su lugar y vale la pena conocerlos, pero por lo general no están destinados a la operación buck-boost y las eficiencias suelen ser abismales debido a la falta (en la mayoría de los casos) de diseño formal o incluso de capacidad de diseño. Pueden ser divertidos y útiles, pero como prolongadores de la vida útil de la batería para cargas importantes, es probable que no satisfagan la necesidad.
Tengo que estar de acuerdo con Russell. No es una buena idea. Especial para pilas recargables.

Si un voltaje más bajo es aceptable, una corriente de reposo baja y un regulador reductor de eficiencia razonable ayudarán. Si, como sospecha, Ioperate es constante con caída de voltaje, entonces la duración del tiempo aumentará en 1/V. I menor V es proporcionado por un convertidor reductor con eficiencia Z ( 0 < Z < 1).
Normalmente Z = 0,8 a 0,9)

Luego, nueva duración ~= Duración anterior x 12/Vnueva x Z
, por ejemplo, para Z = 0,85 y Voperar = 8,5 V, entonces Tnueva = Dida x 12/8,5 x 0,85 = 1,2 =
20 % de ganancia.

La ganancia máxima posible es de 8 V (SOLO operar) y 100 % de eficiencia (no alcanzable)
= 12/8 x 1 = 1,5 = 50 % de aumento.

PUEDE ser posible operar el dispositivo con un pulso de 12 V de duración neta reducida; si esto es posible depende de aspectos que no nos ha informado. Se necesita una descripción adecuada del problema y del equipo. Es posible que sea posible una vida MUCHO más larga, pero necesitamos información completa.


El consumo de corriente se expresa en amperios (ere) (A)
NO Ah.
A x H = Ah.


El ladrón de julios de G_G tiene buenas intenciones, PERO como regla general, la mayoría de los circuitos con ese nombre están construidos por personas que no saben lo que están haciendo y los resultados no suelen ser maravillosos. (El ejemplo genérico de Wikipedia es típicamente subóptimo). Esto no TIENE que ser el caso, pero a menudo lo es. Un regulador reductor moderno (o antiguo) OC (o un circuito discreto debidamente diseñado generalmente será muy superior.

Aquí hay un ejemplo de Elliot Sound Products, de un convertidor reductor de componentes discretos que funciona bien y una versión de corriente constante aquí


Sé que funciona bien porque: Aquí hay un diseño notablemente similar basado en un circuito que Dios me proporcionó en 2001 (pero esa es otra historia* :-)). Esto usa un PFET como el interruptor del lado alto, pero también puede ser un pequeño transistor bipolar en este caso. El diseño es notablemente similar al circuito ESP. Como el mío apareció en la web un tiempo antes que el suyo, es posible que haya copiado el GSR (que cualquiera podía y puede hacer libremente) o puede haber recibido inspiración de otra fuente. Es un "convertidor histerético, que era una idea bastante conocida en ese momento, pero uno del que no había oído hablar hasta entonces. (A pesar de que algunas personas extremadamente inteligentes dicen que no tiene histéresis, sí la tiene. La ondulación en CBUK2 proporciona histéresis y se requiere para la operación. La salida es "caótica" y difunde la firma EMI muy bien. Para Vin < Vout_design se comporta bien con el interruptor lateral alto encendido. La conmutación comienza sin problemas cuando Vout alcanza el punto de diseño.

ingrese la descripción de la imagen aquí


Semi-relacionado:

*. Tenga en cuenta la hora y la fecha específicas en el circuito, al minuto más cercano :-). Pregunte fuera de la lista si es de su interés. Un número desconocido de estos dispositivos se construyeron miles y posiblemente decenas de miles, y cubrieron muy bien una necesidad. [Estaba destinado a obtener regalías: esto era una pequeña parte de un diseño más grande, pero 'las cosas salieron mal con los pagos' como lo hacen] [Resultaron varias visitas pagas a Taiwán, por lo que fue divertido en general.] Como se usó, el circuito convirtió a Vin de 12V a 200V+ hasta 12V de salida. La eficiencia en el rango normal de 12 V-50 V fue aceptablemente buena y, aunque solo tiene una eficiencia del 50 % a 200 Vin, es muy superior a la eficiencia de 12/200 = 6 % de un regulador lineal. Por ejemplo, con 5 W, la pérdida de energía es de 5 W a 200 V con este regulador y más de 78 vatios con un regulador lineal. La mayoría de las fuentes dicen que un regulador de dinero con un 200/12 = 16: 1 + rango de voltaje de entrada no es práctico, pero Dios sabe por qué. [:-)].