동일한 NiMH 충전식 배터리 팩에서 세 가지 전압 공급


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통근 자전거에있는 모든 배터리 구동 부품의 소스로 사용하고 싶은 배터리 팩이 있습니다.

내 팩에는 직렬로 연결된 10 개의 1.2V 셀이 포함되어 있습니다.

{[+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -]}  
|                                                  |
└--------------------- 12 V -----------------------┘

문제는 내 장치 중 일부가 AA 배터리 2 개, 테이크 4 개, 12V가 필요한 것입니다. 내가하고 싶은 것은 :

  • 모든 장치를 하나의 공통 팩에 연결하여 개별 배터리가 필요 없으며 재충전이 간단합니다.
  • 진동과 날씨에 강한 견고한 디자인 사용
  • 낮은 암페어 구성 요소에 적합한 설계 사용
  • 거의 100 % 효율로 모든 구성 요소를 공급
  • 손쉬운 서비스 (즉, 불량 셀을 주기적으로 식별 및 교체)

내가 찾을 수있는 모든 연구에서 두 가지 일반적인 해결책이있는 것으로 보입니다.

1) 상용 전자 DC-DC 컨버터를 추가하여 전압을 각각 6V 및 3V로 낮추고 변환 비 효율성을 수용하십시오.

2) 특정 지점에서 직렬 연결하여 3 개의 회로를 만듭니다.

{[+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -]} 
|         |              |                         |
└- 2.4 V -┘              |                         |
|                        |                         |
└-------- 6 V -----------┘                         |
|                                                  |
└--------------------- 12 V -----------------------┘

3) 세 번째 옵션은 여분의 무게로 사는 것입니다. 각 구성 요소를 개별적으로 독립적으로 전원을 공급하고 필요에 따라 배터리를 재충전 / 교체하십시오.

이러한 각 옵션에는 단점이 있습니다. 그러나 # 2가 가장 유망한 것 같습니다. 가장 명백한 문제는 짐이 팩의 셀에 고르지 않게 분산된다는 것입니다. 내가 그것을 극복 할 수 있다면, 우리는이기는 해결책이 있다고 생각합니다.

그래서 내 질문은 이것입니다 :

똑똑한 배선과 최소 전자 장치를 사용하여 동일한 NiMH 충전식 배터리 팩에서 세 가지 전압을 공급할 수 있습니까?

의견, 제안 및 아이디어는 모두 감사합니다.


지금까지 가장 좋은 추측은 다음과 같습니다.

  • 타이머와 릴레이를 결합하여 본질적으로 매 2 분마다 각 셀 쌍을 순환하는 2 극, 5 회 스위치, 2.4v의 일정한 스트림 제공
  • 타이머와 릴레이를 결합하여 1 분마다 셀의 절반을 순환하는 이중 극, 이중 스로 스위치로 6V의 일정한 스트림 제공
  • 모든 12V 장치를 일반처럼 팩에 연결

불행히도, 릴레이에 갇혀 있고 릴레이를 트립하기 위해 타이머를 연결하는 방법은 모두 3 개의 독립적 인 회로를 유지합니다. 또한 물건을 작게 유지하고 싶습니다. 배터리 팩 외에 신발 상자 크기의 회로 기판을 갖는 것은 실용적이지 않습니다. 이상적으로는 Pelican 1010 방수 케이스에 모든 것을 포장하고 싶습니다 .

처음에는 다이오드를 사용하고 하나의 큰 질량으로 모든 것을 연결할 수 있다고 생각했지만 초기 테스트 후 해당 옵션을 포기했습니다. 다이오드가 끔찍하게 뜨거워 진 것 같습니다. 물론 구성 요소로 가야하는 많은 에너지를 소비하고 있습니다.

내가 고려한 또 다른 대안은 제너 다이오드 전압 조정기입니다. 이것은 낮은 암페어 응용 및 최소 전자 장치와 잘 어울리지 만 불행히도 변환 비효율로 인해 어려움을 겪습니다.

레코드의 구성 요소는 다음과 같습니다.

+---------------------------+---------+--------------+-------+  
| component                 | voltage | usage        | draw  |  
+---------------------------+---------+--------------+-------+  
| tail light                | 3V      | night time   |  25mA |  
| headlight                 | 6V      | night time   | 250mA |  
| cycling computer          | 3V      | always       |   1mA |  
| turn signals (automotive) | 12V     | intermittent |  55mA |  
+---------------------------+---------+--------------+-------+  

좋은 소식은 이러한 모든 장치가 배터리로 작동하기 때문에 배터리 화학의 정상적인 전압 변동에 견딜 수 있다는 것입니다.

향후 계획 :
6V 허브 다이너 모 충전 시스템


꼬리와 회전 신호에 6V 라이트를 사용하지 않는 이유가 궁금합니다. 이것은 디자인을 많이 단순화합니다.
Vovanium

나는 테일 라이트, Cateye TL-LD1100에 매우 만족합니다. 그것은 매우 견고하며, 시장에서 내가 찾은 최고의 제품입니다. 불행히도, 6v 등급의 자전거 회전 신호 시스템을 찾을 수 없으므로 직접 만들어야했습니다. 견고한 부품을 다시 사용하면 LED- 자동차 릴레이 EP-34 및 트럭 마커 조명 이 가장 좋습니다 . 둘 다 정격 12V입니다.
LeftyMaus

자체적으로 LED 조명을 만들고 선택한 인클로저에 설치하는 것은 그리 어렵지 않습니다. 또한 간단한 플래시 회로를 많이 만들 수 있습니다 (예 : ICM7555 CMOS 타이머 IC를 사용하는 부품 3 개).
Vovanium

트럭 마커 조명은 전류 제한 저항을 교체하여 정격 전압을 변경하는 것이 매우 쉽다는 것을 알았습니다. 보드에는 2 개의 LED와 2 개의 저항이 있으므로 12V (효율 20 %)의 직렬 저항으로 단일 LED에 전원을 공급하는 것 같습니다.
Vovanium

이러한 특정 마커 라이트의 또 다른 장점은 초음파로 밀봉되어 있다는 것입니다. 그들은 또한 매우 가벼워서 진동 응력을 감소시킵니다. 나는 포크와 시트 스테이에 장착되어있어 부드러운 도로에 있는지 또는 거친 지에 관계없이 처벌을받습니다. 다시 봉인 할 수 있을지 확신이 없기 때문에 열지 않으려합니다.
LeftyMaus

답변:


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모든 전압에 DC-DC 컨버터 또는 전용 배터리 팩을 사용해야합니다.

중간 지점의 배터리 팩을 사용해서는 안됩니다. 이로 인해 셀의 충전 수준이 달라집니다. 결과적으로 먼저 방전 된 셀에 역 전압이 발생하여 배터리와 장비가 손상 될 수 있습니다.

아래 회로도는 이것을 보여줍니다.

배터리 판매량 중 하나가 완전히 방전되어 전압이없는 경우 역 전압이 나타납니다. 다른 셀이 계속해서 전력을 공급하는 경우 전류는 계속 흐르므로 음의 전압으로 죽은 셀을 '충전'합니다.

이러한 방식으로 데드 셀에 연결된 부하는 역 극성 공급 전압을 얻으므로 다이가 가능합니다.

개략도

이 회로 시뮬레이션CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

가장 최적 (다른 전압 정격 장치를 사용하지 않으려는 경우) 가장 강력한 장치 (6V 헤드 라이트)를 직접 공급하고 다른 모든 장치에는 승압 / 강압 변환기를 사용하는 것입니다.


"요소"는 무엇을 의미합니까? "다른 전하"또는 "역 전압"은 무엇입니까? 배터리 팩을 구성하는 셀? 또는 조명 시스템의 구성 요소, 즉 테일 라이트 또는 헤드 라이트?
LeftyMaus

요소는 판매합니다. 나쁜 영어로 죄송합니다. 나는 대답을 향상시킬 것이다
Vovanium

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Vovanium이 제안한 내용을 차단하고 Voltage Doubler 또는 무언가를 살펴보십시오 charge-pump. 빠른 검색을 수행 한 결과, 애플리케이션에 다소 적합한 집적 회로 패키지, 특히 낮은 정지 전류 (110uA) 및 변환 효율 (98 %)이 발견되었습니다. 데이터 시트에 따르면이 특정 IC의 최대 출력 전류는 45mA이므로 더 많은 전류를 공급할 수있는 제품을 찾아야하지만이 옵션에 대해 알고 싶었습니다.

물론 이것들은 DC-DC 변환기이므로 본질적으로 동일합니다. 응용 분야에 대한 승압 (충전 펌프) 및 승압 (초퍼)을 사용하는 것이 쉬울 수도 있습니다.

아마도이 변환기 몇 개만 할 것입니다. 필요에 따라 6V ~ 12V를 강화하고 6V ~ 3V를 벅할 수 있습니다. 이 장치는 데이터 시트에 기록되어 있으며 최대 20W의 용량을 제공합니다.


부품 제안에 감사드립니다. 6v 시스템에 더 많은 생각을 줘야합니다.
LeftyMaus
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