在“没电”的电池上使用升压器(例如 Batteriser)有什么好处?

电器工程 电池 电压调节器 开关稳压器 欠压 焦耳小偷
2022-01-02 04:34:24

Batteriser [编辑:删除死的、有害的链接]是一种众筹产品,旨在通过提高电压来延长电池寿命。它基本上是一个焦耳小偷,装在一个小包裹里,滑过牢房。

EEVBlog 的 Dave Jones 做了一个视频揭穿该产品:

Batteriser 人用他们自己的视频回应了这一点:

戴夫的回应:

后两个视频主要涉及 Batteriser 促销团队未能了解如何测量电池在负载下与断路时提供的电压。他们认为电源是一种“不公平”的测试,因为它的行为与电池不同,或者怀疑论者没有考虑电池内阻等。

虽然我认为 Batteriser 人显然未能掌握一些基本概念,但我确实质疑焦耳窃贼型电路是否是利用电池剩余能量的好方法。(当然不是 Batteriser 声称我们扔掉的 80%。)

在低于设备截止/工作电压的电池上使用升压器有什么好处?

4个回答

“在低于设备截止/工作电压的电池上使用升压器有什么好处吗?”

当然,在这种情况下也有好处:本来没电的电池仍然可以使用一段时间。但可能不会太久,所以这是否有用还有待商榷。

DJ(IMO 正确)认为 Batteroo 的说法充其量是被夸大了,并且使用他们的设备与尚未低于截止电压的电池一起使用会导致一些额外的能源使用,因此整体效果可能是负面的。

我们的目标是尽可能长时间地保持电池的负载运行。一般来说,这些负载要么是固定电阻(如基本手电筒),要么是固定功率(如几乎任何超出一定复杂性的电子设备)。固定功率负载通常是开关稳压器,它具有最小压差。

固定电阻负载不太关心输入电压是多少。电池的功率会随着电压的平方而下降。随着电池耗尽,您的灯泡会变得更暗,但昏暗的灯泡消耗的能量更少。你有一点时间运行明亮,很长一段时间运行昏暗。通过将电池上的升压转换器置于电阻负载中,您可以有效地将灯变为固定功率负载。现在,灯一直亮着,直到达到压差电压,此时灯完全停止。

如果负载已经是固定功率,则在其前面添加另一个稳压器不会改变这一点。唯一可能产生的影响是改变压差电压。如果您使压差电压高于原来的水平,则您使设备运行时间更短!如果您降低了压差电压,那么您应该能够运行相同的设备,直到电池上的电压降低。

但是,通过在电池上施加固定功率负载从电池中获得的总能量非常复杂。在较低电压下,您必须消耗更多电流,以弥补固定功率 (P=VI)。您消耗的电流越多,由于内部串联电阻导致的端子电压下降越多,电池耗尽的速度越快,从中获得的总能量就越少。因此,您只能将电池的总能量消耗增加一个非常小的量,而这个量几乎肯定会因向系统添加另一个开关稳压器而降低的效率而消耗掉。

我没有看到一个很好的论据。你最好用充电电池。

如果一个设备可以在高于运行所需的最低电压的任何电压下连续汲取 20mA 电流,并且在任何这样的电压下都能正常工作,那么可以扫描升压或降压电池电压的升降压切换器,因此设备始终可以看到最小电压既可以减少从输出电压超过设备所需电压的电池中汲取的电流量,又可以允许使用产生较少电压的电池继续工作。双赢。

每当电池电压介于设备所需电压和升压器提供给设备的电压之间时,将电压显着高于设备运行所需电压的降压-升压切换器将浪费能量。

如果设备的有用性能随电压而变化,则提高电池电压可能会以缩短电池寿命为代价来提高性能;缩小它可能会提供更长的电池寿命以换取性能降低。

如果设备间歇性地消耗电力,并且它需要电力的时间量将随电压而变化(例如,它是一个定期需要移动某物一定距离的电机),那么缩放电压的量增加或减少从电池汲取的电流可能大于或小于它影响持续时间的量。

如果设备内置了一个开关电源,那么在其前面添加第二个可能不会带来什么好处。

总之,在某些情况下,增加一个开关电源可能会大大提高电池的使用寿命;还会有其他无用或适得其反的地方。

当你测试电池时,你必须给它加一个负载,否则考虑到它的剩余寿命,电压会比它应该浮动的高得多。

在高要求的应用中,电池的内阻成为影响电池可提供何种电压的重要因素,导致电池过早地达到其截止电压。

让我们以相机闪光灯为例,因为这是特别高要求的应用。

特别是如果您在低于零的温度下使用相机,内部电阻会增加并且电池化学反应以较慢的速度进行,您会以非常快的速度耗尽电池。而那些用完的电池会被相机认为是“死”的,因为它的应用,在那个寒冷的环境中。

但是把那些“相机没电”的电池放回里面,让它们热身,它们确实还有很多寿命,甚至在测试负载下也会呈现出不错的电压。

有很多高需求的应用程序。玩具或任何机动化的东西,以及设计不佳的产品,我一直都看到,以各种方式设计不佳。但即使在标准情况下,几乎所有东西都会在 0.8 伏或以上时切断,留下低至 0.5 伏的能量用于低功率需求应用和某种升压转换器。

总而言之,理解这个问题的关键是要认识到,对于高需求应用来说,被认为“死”的电池不会被认为对于低需求应用来说是死的,但是如果没有某种升压转换器,能量可能无法获得。

同样关键的是要了解,当电池中确实剩余大量能量时,低需求应用可能会因电压而中断,这就是升压器的地方,我相信 Batteriser 产品也是如此,如果它是质量的,将会绝对证明有用。因此,由于没有升压而在低压基础上切断的低功率需求产品肯定会从升压中受益。

一个简单的廉价 LED 手电筒既是低需求应用的一个很好的例子,也是基于电压切断的设备,因为廉价的 LED 手电筒使用电阻器和 LED 的正向压降来决定切断.

因此,对于典型的 3 芯手电筒,3x1.5=4.5 伏新。LED 下降约 3 伏。因此,便宜的 LED 手电筒的自然电压截止实际上相当高,3 伏/3 节电池 = 1 伏特/每节电池。

但是,为这些 LED 照明实际上是一个需求相当低的应用。这些细胞中肯定有足够的能量。

因此,这是一个完美的例子,说明何时使用升压电路从这些电池中获取剩余能量是有益的,而这些电池仅使用了 1 伏特。

我看了 EEVblog 的 Dave 对 Batteriser 的处理,我认为他可能过分强调了 Batteriser 的错误之处,但可能没有充分考虑我转达的上述内容,因为我已经广泛研究了焦耳小偷,我不要认为戴夫已经这样做了。我确实理解 Dave 提出的观点,其中一些可能仍然是有效的担忧,但我一直使用我的 Joule Thief 电路,我可以证明它们绝对是有益的,就像任何体面的提升替代品一样。

最后,在紧急情况下,助推产品,无论是 Joule Thief 还是 Batteriser 或其他产品,都会派上用场,甚至可能在佛罗伦萨飓风或其他灾难情况下变得至关重要。有时,只有一个工作手电筒是必不可少的,如果周围有一两个 Batteriser 可以让我这样做,那么在额外的数量上,我称 Batteriser 和 Joule Thief 是有益的。

===========

编辑#1

要回答一个问题,我与 Batteriser、Battero Boost 或 Batteroo 公司或其中的任何人绝对没有任何关系——只是非常喜欢 Joule Thief 并试图将它们提供给他们无法提供的第三世界买得起电或电池,我不希望巴特鲁夸大其词来破坏焦耳窃贼。

为了支持我所说的,我将呼吁 EEVblog 的 Dave 和他直接引用的研究论文。

Dave 在他的 EEV 博客文章“ The Batteriser Explained ”(我认为对这个主题进行了相当彻底的处理,值得一读)中说:

这里有一些关于废旧电池的伟大研究。根据他们的数据,大约有 33% 被浪费了。

我很欣赏戴夫这样说,因为它表明平均废弃电池中确实有剩余能量可供使用。他还陈述了以下内容,对我来说,这意味着 Batteroo 产品仍然有用(只是没有他们夸大的那么有用):

我真的很困惑为什么 Batteroo 需要诉诸诸如 8 倍生命之类的说法。如果他们声称现实实用的数字,这东西仍然会像热蛋糕一样畅销。电池寿命增加 50%?- 太好了,无数人仍然会以超低的价格购买它……

Dave 参考的这项研究非常有助于回答这个特定的堆栈交换问题,因此,为了展示他们的一些尽职调查,这里是测试流程图:

显示研究测试方法的研究流程图

这是一个散点图和曲线拟合,显示了各个数据点,并且存在很好的相关性:

具有四阶多项式曲线拟合的研究散点图

该图表显示了许多实际废弃电池的实际容量。

在他们的测试中,他们从 19 个回收箱中收集了废弃的电池,然后将电池分成 5 个电压等级,从 1.1 伏到 1.5 伏,从 0.1 伏。电池是随机选择的,并使用低至 0.9 伏的 120mA 恒流负载放电。在 636 电池研究中,265 被放电至 0.9v 以确定剩余寿命 (mAh)。根据他们对废弃电池的测试结果:

  • 大约 10% 可以被认为是新的(参见 1.58v 数据点,上图 4)
  • 大约 30% 的人剩余 50% 以上的能量
  • 大约 40% 完全放电(在研究中定义为小于 1 伏)

为了避免你认为 1 伏特因为他们的研究而完全放电,他们还说:

...所有初始电压低于 1.0V 的电池都记录为 0V 并假定已完全放电。当然,这对它们中的大多数来说是不正确的,它们仍然包含少量剩余容量,可用于为低功率设备(例如时钟或小型无线电)供电。这在我们的工作中被认为不重要。

然后,他们探讨了人们丢弃剩余电量如此之多(>=30%)的电池的原因:

  • 大功率器件(提前截止)
  • 确保电池完好(每次使用时更换)
  • 没有(或坏)电池测试仪(未知的充电状态)

我最常见的个人原因是“确保电池良好”。我有一个录音机,而且不经常使用它,但是当我使用它时,我想确保它不会在一些重要的事情(孩子的演奏会)中出现故障。所以,我的默认操作是放入新电池。

我想传达的底线是,不要让 Batteroo 夸大其词的说法破坏了事实——废弃电池中确实还有能量。请注意泄漏,因为排放量越低,压力越高。

在“没电”电池上使用升压器(例如 Batteroo Boost 或 Joule Thief)肯定有好处。