가전 ​​제품의 배터리가 왜 고르지 않게 사용됩니까?

어린 이용 장난감, 리모컨 등의 배터리를 교체 할 때 배터리를 테스트 한 후 배터리가 다르게 방전되는 것을 확인했습니다. 하나는 죽었고 다른 하나는 여전히 녹색입니다.

왜 이런 일이 발생합니까? 또한이 극단적 인 상황에서 배터리가 하나만있는 이유는 무엇입니까?

일반적으로 AA이며 제품 또는 충전식 제품 일 수 있습니다.

또한 왜 장치가 멈추고 좋은 배터리를 사용하지 않습니까?

배터리 간 용량에는 항상 약간의 차이가 있습니다. 장난감 사용에서 전류는 일반적으로 다른 많은 응용 분야에 비해 높은 수준으로 끌어 당겨 지므로 배터리의 내부 저항이 매우 중요합니다.

이 서비스에서 수명이 다해 감에 따라 부하 상태의 전압이 급격히 떨어 지므로 용량에 약간의 차이 만 있으면 셀의 전압이 크게 다를 수 있습니다.

그러나 세포가 모두 동시에 신선한 세포로 교체되지 않는 한, 좋은 것으로 보이는 세포는 수명이 거의 다한 것 같습니다. 패키징과 사용 (예 : 4에서 포장되고 3에서 사용 된 셀)의 수량이 일치하지 않으면 용량이 일치하지 않을 수 있습니다.

Panasonic AA 셀에 대한 위의 그래프에서 전압이 1V에서 0.8V로 몇 시간 동안 떨어지는 것을 볼 수 있습니다. 라디오는 130 시간 정도 지속되며 감소는 훨씬 완만합니다. 전압이 수명이 800mV 이하로 떨어지면 완구의 다른 셀에 의해 공급되는 큰 역전 류로 인해 훨씬 ​​낮은 전압으로 급격히 떨어질 수 있으며, 심지어는 부하 상태에서 또는 부하가 제거 된 후에도 역전 될 수 있습니다. 유형 서비스.

배터리 테스터는 일반적으로 배터리에 부하를 가하고 전압을 측정하여 작동합니다. 적용된 부하는 반드시 이종 응용 분야의 요구 사항 사이의 절충안입니다.

배터리 테스터 가 비교적 작은 전류를 소비하는 경우에도 여전히 거의 고갈 된 셀은 양호하다고 생각할 수 있지만 ( 무선 에서는 양호합니다!) 역 충전 된 셀은 실수로 잘못 판단 할 수 없습니다. 이것은 일부 배터리 테스터가 테스트를 위해 전류를 선택하는 이유입니다. 더 높은 전류에서 '녹색'셀이 호박색 범위에있을 가능성이 높습니다.

전형적인 완구에서 배터리는 단순히 직렬로 연결되며 완구는 작동하기 위해 비교적 높은 전류에서 특정 총 전압이 필요합니다. 일련의 배터리 체인은 가장 약한 링크만큼 강하기 때문에 하나의 배터리가 매우 죽으면 모터 등이 작동하기에 충분한 전압을 얻지 못합니다.

완구에는 종종 가장 저렴한 배터리 셀이 제공되는데, 이는 용량이 더 적을 수 있지만 가장 큰 공차를 갖습니다. 이 허용 오차와 "가장 약한 셀의 첫 번째 실패" 가 일반적인 규칙입니다.

이를 이해하려면 각 배터리를 충전 된 커패시터로 모델링하십시오 (예 : 1000 패럿 +/- 20 %). 그런 다음 동일한 초기 전압으로 직렬로 연결하고 100 옴으로로드하고 3 개의 셀 +20, 0 및 -20 %와 같은 최악의 공차를 사용하여 충전 종료를 시뮬레이션하거나 계산합니다.

그럼 당신은 이해합니다. 한편, 리튬 폴리머 및 자동차 배터리는 0.1 %에서 시작한 후 초기 충전의 -90 % 이상의 허용 오차에서 단일 세포 사멸 전에 10 %로 노화된다.

충전 종료시 ESR이 상승하고 C 값이 급격히 떨어집니다.

이것을 분석하면 이해할 것입니다.

간단한 이해를 위해 얇은 공기에서 C 값을 뽑았지만 mAh 시간 등급에 따라 다릅니다. I _c = C * dV / dt 여기서 dV는 화학 반응에 따라 일반적으로 1.6 ~ 1 V = 0.6 V이지만, mAh 정격은 I * dt = C * dV이므로 일정 기간 동안 정격 일 때 50 mAh = 50 mA * 3.6 ks 1 C = 20 h와 같지만 모든 배터리는 모두 ESR 값이 있으며 넓은 공차가 적용되며 ESR은 일반적으로 RISING mAh 등급으로 낮아져 SoC가 낮고 수명이 길면 변경됩니다.

경험상 ESR은 때때로 Ah와 관련이 있지만 방법은 아닙니다.

결국 귀하의 질문에 대한 답변은 C [F] 값이 가장 낮은 DECAYS FASTEST 배터리 셀입니다. 직렬로 연결하면 지속되는 경우 역 충전됩니다. 다음 질문주세요

AA 배터리 용량을 비교 한 것입니다.

위의 "DURACELL 표준"은 2000mAh 또는 2Ah 또는 7200A 초입니다.

• EE 일반적인 지혜 :

  • $f_{-3dB}=\dfrac{0.35}{t_R}$
  • RC = T 또는 L / R = T는 점근 시간으로 정의됩니다.
    • T = RC의 경우 1 ~ 1 / e * 100 % ~ 37 % 또는 0 ~ ~ 63 %

• 그러나 배터리 마케팅 정보는 때때로 100 % SoC에서 0 %를 사용하는 Ah 용량을 사용하므로 측정 시간 표준에 약간의 차이가 있습니다.

그러나 두 경우 모두 저장된 에너지는 E = ½CV²이지만 배터리의 경우 초기부터 Vbat로 E = ½C (Vi²-Vf²)를 권장하고, 100 % Soc에서 Vi는 최종 Vf로, 그러나 10 % SoC는 깊은 방전을 피하기 위해 권장합니다 빠른 노화.

각 전압은 셀 온도에 따라 크게 달라집니다. 그러나 내가 기억하는 것처럼;

단기 메모리를 제거하기 위해 약간의 부하를 가하면 측정 Vbat (100 %)

• Lipo ΔV = 0.7 ~ 3.6V ~ 3.0V
• 납산 = 12.5 ~ 11.5V
• 알칼리성 = 1.5V ~ 1V

배터리 제조 공차에 대한 메모 외에도 배터리 전기 연결을 회로의 다른 부분으로 분리하는 (적어도 하나의) 장치를 보았습니다.

필자의 경우에는 AAA 배터리 3 개가 장착 된 저렴한 알람 시계 였고, 2 개는 전자 장치를 작동시키기 위해 직렬로 연결된 것이고, 3 분의 1은 LED / 알람을 실행하기 위해 처음 2 개와 직렬로 연결되었습니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

나는 이것이 일반적이라고 생각하지 않지만 가능한 또 다른 설명입니다.

re : 가전 제품의 배터리가 왜 고르지 않게 사용됩니까?

1. 열악한 세포 품질 및 / 또는 세포는 다른 배치에서 나왔습니다. 방전 시간이 다를 수 있습니다. 장치 (장난감)는 일반적으로 제대로 작동하려면 특정 최소 V & A가 필요합니다. 더 약한 셀 (들)이 장치를 동작시키기 위해 필요한 V & A를 공유하지 못하면, 장치는 성능이 저하되거나 함께 정지하기 시작한다. 충전기 및 테스터의 스마트에 따라 셀이 노화됨에 따라 셀을 측정 할 때 한 셀이 테스터에서 '녹색'으로 보이는 반면 다른 셀은 죽었거나 거의 죽은 것처럼 보일 수 있습니다. .

2. 사용자는 종종 충전기와 장치에서 셀을 혼합 및 일치시킵니다. 이전의 충전식 셀을 새로운 셀과 혼합하는 경우가 많으며 때로는 충전식 셀을 기본 (일회용) 셀과 혼합하는 경우도 있습니다. 충전식 전지는 노화 될수록 충전 용량을 잃는 경향이 있으며 (새로운 전지와 비교하여) 상이한 방전 / 방전 프로파일을 갖는 경향이있다. 사용되는 충전기에 따라 사용자가 기기에서 충전이 다른 여러 셀을 사용한다는 의미 일 수 있습니다. 물론 가장 약한 셀이 충분한 전력을 공급할 수있는 한 (기기는 보통) 새로운 대용량 셀보다 훨씬 짧은 시간에 장치에 에너지를 공급할 수 있습니다.

re : ... 단일 배터리를 사용하지 않는 이유는 무엇입니까? "

배터리는 셀 모음입니다. 더 큰 셀은 특정 용도에 맞게 제조 될 수 있습니다. 그러나이 전지는 현재 전지 설계와 비교할 때 다른 응용 분야의 배터리를 제작하는 데 덜 유용 할 것입니다.

다시 : "왜 장치가 멈추고 좋은 배터리를 사용하지 않습니까?"

좋은 셀의 에너지는 때때로 (셀 연결에 따라) 다른 약한 셀 / 피터의 배터리처럼 장치를 계속 작동시킬 수 있습니다. 다른 경우에는 배터리의 전원 (VA) 출력 용량이 장치 작동에 필요한 최소 임계 값 아래로 감소했기 때문에 불가능합니다.

초크 (일명 리액터)로 공진 할 수 없기 때문에 배터리를 커패시터로 모델링 할 수 없습니다.

이것은 거짓이며 Q가 공진하기에 너무 낮으며 커패시터가 될 필요는 없음을 증명합니다 (정확하게 분극되어야하는 다이오드와 같은 화학적 오프셋 접합 전압을 가짐)

직렬 탱크 회로의 경우, 리액턴스 대 저항 = Q의 비율은 공진하기 위해> 1보다 길어야하고 >> 1은 오랜 시간 동안 >> 1이어야하는데 Q = 0.7은 임계 댐핑으로 정의됩니다.

배터리가 초 (저) 초저 Q 커패시터로 과도하게 감쇠되었다고 안전하게 말할 수 있습니다.

증명

배터리에 단일 C 모델 사용 (1 차 근사)

Q = | Xc (ω) | / ESR = $\dfrac{1}{ESR*2\pi fC}~~~Q=\dfrac{0.16T_r}{T} \text{ for T=ESR*C} ~~$

$~ T_o=\frac{1}{f_o} \text{ res. freq. e.g. ~LiPo: T=100kF*5mΩ=500s {min.theoretical drain time}}$

• 그러나 열 상승으로 인해 폭발 할 수 있으므로 비 융합 LiPo를 단락시키지 마십시오.

Q >> 1 또는 0.16Tr / 500> 1의 경우 사이클주기 Tr >> 3125 초 또는 >> 52 분

그런 다음 유사하거나 더 나은 Q >> 1 L / R >> 52 분을 선택하십시오 (예 : >> 100H / 30mΩ)

이것이 배터리로 LC 발진기를 만들 수없는 이유입니다.

아래와 같은 일부 변압기는 Q가 가까우면서도 상수가 1보다 작습니다.

재미를 위해 BTW는 공장에서 위와 같이 변압기의 1 차 권선에 18650 LiPo 셀을 적용했으며 예상대로 V = LdI / dt는 포화 될 때까지 오버 램프 된 느린 램프였습니다. 이 얼마나 탱크!

실제로 배터리는 수만 개의 패럿을 가진 거대한 수퍼캡 (SuperCap)이지만 시간 상수가 매우 길기 때문에 Q가 낮습니다.

그러나 귀하의 질문에 대답하십시오.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

마지막 질문에 대답하려면 :

장치가 2 개의 AA 배터리로 작동하는 경우, 이들은 일반적으로 직렬로 연결되므로 전압이 합쳐져 작동 전압이됩니다. 이 경우 2 * 1.5V = 3V입니다. 장치는 장치마다 다른 특정 임계 값까지만 작동 할 수 있습니다. 이 장치는 3V 용으로 설계되었으며 2V보다 큰 전압으로 작동 할 수 있다고 가정합니다. 이 경우 배터리 중 하나는 여전히 거의 완전 충전 (예 : 1.4V) 할 수 있지만 다른 하나는 0.2V에서 완전히 방전됩니다. 이는 1.6V의 직렬 전압만으로 더 이상 장치에 전원을 공급하지 않습니다.

배터리마다 충전 또는 방전주기가 다릅니다. 가장 고가의 고가의 배터리조차 동일한 배치 또는 동일한 모델의 다른 배치에 관계없이 동일한 회사에서 제조 한 것과는 약간 다릅니다.

이 현상은 일반적으로 페어 싱글 페어와 함께 제공되는 저렴한 장난감 배터리뿐만 아니라 다양한 소스에서도 발생할 수 있습니다. 제 개인적인 경험에 따르면 통신 네트워크에서 산업용 배터리 사용이 동일한 배터리 뱅크 내에서 다르게 업그레이드되는 것으로 나타났습니다.

앞에서 언급했듯이 동일한 모델과 동일한 사용 패턴으로도 모든 배터리는 충전 또는 방전 사이클에서 원자 수준에서 다르게 작동합니다. 또한 배터리의 주변 환경에 영향을 미칩니다 (배터리 뱅크의 온도가 높을수록 중간 배터리가 고르지 않음).

따라서 임의의 경우는 아니지만 대부분의 경우 서로 작용하는 다른 성능을 보여줍니다 ...