РадиоЛоцман - Все об электронике

Новый способ подключения аккумуляторов повышает эффективность их использования до 30%

Компания Switching Battery Inc. представила инновационный электронный метод подключения аккумуляторов, получивший название «параллельно-последовательный». Патентуемый метод основан на динамическом переключении группы аккумуляторов между последовательным и параллельным соединениями. Поскольку эти две схемы подключения обладают взаимодополняющими свойствами, параллельно-последовательный метод может дать оптимальный результат для выходного напряжения. В случае параллельно-последовательного подключения двух аккумуляторов 3.7 В напряжение 5.55 В является средним значением между параллельным и последовательным подключениями при коэффициенте заполнения 50/50%.

Вебинар Экономичные решения МЕAN WELL для надежных разработок - 30.09.2021

Схема коммутации аккумуляторов
Рисунок 1. Схема коммутации аккумуляторов.

«Просто регулируя коэффициент заполнения импульсов, управляющих переключениями между параллельной и последовательной схемами, теперь можно иметь 100% параллельные или 100% последовательные схемы, а также любую промежуточную комбинацию, позволяющую получить точное напряжение, необходимое нагрузке или устройству», – говорит сингапурский изобретатель Каннаппан Четтиар (Kannappan Chettiar).

Наиболее важной характеристикой параллельно-последовательного метода является то, что выходное напряжение можно непрерывно изменять в широком диапазоне, просто регулируя коэффициент заполнения сигнала переключения. Кроме того, используемая единственная частота переключения может быть такой же низкой, как обычная частота сети 50/60 Гц. Это значительно снижает электромагнитные помехи и упрощает соблюдение правил, установленных регулирующими органами.

Состояние заряда системных аккумуляторов автоматически балансируется, а оставшийся заряд перераспределяется между аккумуляторами. Разряженный аккумулятор постоянно подзаряжается от других, что позволяет избежать общего отказа из-за одного аккумулятора. Эта перебалансировка действует с самого начала до того, как возникнет какой-либо дисбаланс зарядов, способный подвергнуть систему риску. В одной системе также могут использоваться аккумуляторов разных размеров, что дает большую гибкость в конструкции батарейного блока.

Чтобы показать эффект метода на примере аккумуляторов разной емкости, предположим, что у нас есть две аккумулятора, один емкостью 1 А·ч, а другой – 2 А·ч, соединенные последовательно. Когда первый аккумулятор отдал 90% своего заряда (т.е. 0.9 А·ч), его напряжение упадет до очень низкого значения, и последовательное включение использоваться больше не сможет. Второй аккумулятор при таком же токе разряда (последовательное соединение) также отдал 0.9 А·ч. Таким образом, система становится непригодной для использования, после того, как она отдала 2 × 0.9 А·ч = 1.8 А·ч, или только 60% от общего заряда 3 А·ч двух аккумуляторов. 40% энергии теперь непригодно для использования.

При параллельно-последовательном методе аккумулятор с емкостью 2 А·ч заряжает другой в параллельной фазе, поэтому система будет разряжена только тогда, когда оба аккумулятора отдадут 90% своего заряда; 10% останутся неиспользованными. Этот 30-процентный потенциал экономии очень важен, потому что он всегда обеспечивает максимальную эффективность использования аккумуляторов разной емкости, разного уровня заряда и разных характеристик, изменяющихся с течением времени.

eenewsembedded.com

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Electronic battery connection method boosts efficiency by up to 30%

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

Прецизионный высоковольтный операционный усилитель ADA4097−1 с низким потреблением от Analog Devices
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • В Рунете есть хохмы о поколении миллениалов - это, если кто-то не знает, те люди, что придумали, например, инновационную эко-упаковку для продуктов, которую в СССР называли просто авоськой, и так далее, в том же духе. Вот при прочтении этой новости возникает ассоциация именно с этим поколением миллениалов. Вот смотрите Авторы считают целесообразным коммутировать цепи питания устройств, работающих от батарей, с частотой 50/60 Гц, например. Основная проблема при питании от сети - пульсации напряжения питания, которая тянет за собой потребность в сглаживающих фильтрах, как правило, весьма габаритных как раз из-за низкой частоты этих пульсаций - 50/60/100/120 Гц. Предлагается ту же самую проблему намеренно создать в устройстве с батарейным питанием. Это очень странно выглядит... Далее, расчёты. Один элемент выдал во внешнюю цепь 0,9 А*ч, второй выдал 0,9 А*ч, будучи [I]соединёнными последовательно[/I], они выдали во внешнюю цепь 1,8 А*ч. Это уже слишком! Количество электричества, проходящее в каждый момент времени через элементы, [I]соединённые последовательно[/I], а также через внешнюю цепь, одно и то же, иначе нарушается первое правило Кирхгофа. N [I]последовательно соединённых[/I] элементов не способны выдать во внешнюю цепь в N раз большее количество электричества, в сравнении с одиночным элементом. Но здесь именно это написано. То есть авторы "инновации" не способны даже провести корректный расчет работы аккумуляторов, для доказательства "инновационности" и "преимуществ" своего метода! Вот, выходит, опять миллениалы это придумали. Или я так отстал от жизни и Кирхгоф уже не в моде?
  • Последовательное подключение создает на нагрузке напряжение,в два раза больше.
  • Согласен. Пульсации придут. Но можно же эту схему применять хотя бы в устройствах, не чувствительных к пульсациям. Или если в приоритете надёжное батарейное питание, тогда поставить таки фильтры, и проблем с дисбалансом акумов станет в разы меньше, а работать устройство будет дольше из-за хитрого высасывания наиболее ёмкой банки. 1. Акумы соединены не последовательно, а то последовательно, то параллельно. 2. Что Вы понимаете под "электричеством"? Киргоф говорил конкретно о токе. А если говорить про "электричество" в целом, имея в виду и ток и напряжение = мощность, отданную в нагрузку, то значение отданной мощности при применении этого решения будет явно выше, чем просто последовательное включение банок акумов с разной ёмкостью.
  • RirillV совершенно прав Приводит к напряжённым раздумьям...... "а на сколько компетентен автор статьи"? Как при параллельном, так и последовательном соединении ДВУХ аккумуляторов энергия запасённая в них будет вдвое большей, чем в одном (присловытые ДЖОУЛИ). Коли уж автор не в состоянии разобраться с размерностью величин, то дальнейшие его рассуждения "и выеденного яйца не стоят".
  • Смотрите, речь идёт о конкретном абзаце, привожу его полностью: [I]"Чтобы показать эффект метода на примере аккумуляторов разной емкости, предположим, что у нас есть две аккумулятора, один емкостью 1 А·ч, а другой – 2 А·ч, соединенные последовательно. Когда первый аккумулятор отдал 90% своего заряда (т.е. 0.9 А·ч), его напряжение упадет до очень низкого значения, и последовательное включение использоваться больше не сможет. Второй аккумулятор при таком же токе разряда (последовательное соединение) также отдал 0.9 А·ч. Таким образом, система становится непригодной для использования, после того, как она отдала 2 × 0.9 А·ч = 1.8 А·ч, или только 60% от общего заряда 3 А·ч двух аккумуляторов. 40% энергии теперь непригодно для использования."[/I] Я говорю о [I]количестве[/I] электричества, то есть о [I]заряде[/I] в кулонах. Ампер-секунда есть 1 кулон, ампер-час есть 3600 ампер-секунд или 3600 кулон. Работу аккумуляторов и гальванических элементов принято описывать понятием ёмкости, и, как видите, под ёмкостью подразумевается именно количество электричества, которое аккумулятор или гальванический элемент способен выдать во внешнюю цепь. Видно, что напряжение здесь не фигурирует. А первое правило Кирхгофа формулируется именно для [B]заряда[/B], втекающего либо вытекающего через произвольную [B]замкнутую[/B] поверхность, охватывающую какой либо участок цепи (это строгая академическая формулировка, принятая в вузовской программе). Конечно же, это можно перефразировать попроще, с понятием тока, но здесь подходит именно формулировка для заряда, поскольку аккумуляторы выдают во внешнюю цепь заряд, и под их ёмкостью понимают заряд, и логично соединения аккумуляторов рассматривать с точки зрения циркулирующих в этих соединениях зарядов. Эти вещи можно расписать подробнее и точнее, мне просто лень (да и обсуждение не об этом) и я набросал здесь несколько таких кратких разъяснений. Если кому-то это интересно, я могу попробовать дать разъяснения о заряде, ёмкости и энергии применительно к аккумуляторам. Вы прям сняли это с языка. Я как раз хотел сказать, что, поскольку в самом начале расчётов, в самом первом допущении, положенном в основу расчётов, допущена грубая ошибка, то можно смело ставить под сомнение все полученные "выводы" о преимуществах этого "инновационного" метода. Даже полученное число экономии в 30%, вынесенное в заголовок, можно поставить под сомнение.
  • Вроде как вот здесь подробно рассказывается о методе на языке зарядов, включая исследования, аналитические расчеты и схемотехническое моделирование: [url]https://www.switchingbattery.com/method-1-para-series[/url]
  • Согласен с Вами. Видимо начинают действовать методы обучения, внедрённые в нашу школу. ЕГЭ и всё с ним связанное. То ли ещё будет... Кирхгоф для таких специалистов звучит как ругательство.
  • [b]anat12[/b], я правильно понял, что Вы вот этого человека обвиняете в том, что на него действует метод обучения ЕГЭ и что Кирхгоф для него звучит ругательно? :) [I]Stephen Horowitz, к.т.н., технический руководитель с 20-летним опытом инжиниринга и исследований и разработок в области физического моделирования, датчиков, MEMS, преобразований, испытаний и консалтинга, а также более 10 лет опыта технического управления / руководящего опыта в операциях, разработке продуктов, НИОКР, развитии бизнеса, маркетинге и технических продажах.[/I]
Полный вариант обсуждения »