stringtranslate.com

Аккумуляторная батарея

Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор, состоящий из 28 аккумуляторов Optima Yellow Tops
Литий-ионный аккумулятор для Lucid Motors

Аккумуляторная батарея — это набор из любого количества (предпочтительно) идентичных батарей или отдельных ячеек батареи . [1] [2] Они могут быть сконфигурированы последовательно, параллельно или в сочетании того и другого для обеспечения желаемого напряжения и тока. Термин « аккумуляторная батарея» часто используется в отношении беспроводных инструментов, радиоуправляемых игрушек для хобби и электромобилей на аккумуляторах .

Компоненты аккумуляторных батарей включают в себя отдельные батареи или ячейки, а также межсоединения , которые обеспечивают электропроводность между ними. [3] Аккумуляторные батареи часто содержат датчики напряжения и температуры, которые зарядное устройство использует для определения окончания зарядки. [4] Межсоединения также встречаются в батареях, поскольку они являются частью, которая соединяет каждую ячейку, хотя батареи чаще всего располагаются только в последовательных цепочках.

Когда пакет содержит группы ячеек параллельно, существуют различные конфигурации проводки, которые учитывают электрический баланс цепи. Системы управления батареями иногда используются для балансировки ячеек, чтобы поддерживать их напряжение ниже максимального значения во время зарядки, чтобы позволить более слабым батареям полностью зарядиться, возвращая всю батарею в равновесие. [5] Активная балансировка также может выполняться с помощью устройств балансировки батарей , которые могут передавать энергию от сильных ячеек к слабым в режиме реального времени для лучшего баланса. [5] Хорошо сбалансированный пакет служит дольше и обеспечивает лучшую производительность. [6] [1]

Для инлайн-пакета ячейки выбираются и укладываются с припоем между ними. Ячейки сжимаются вместе, а импульс тока генерирует тепло, чтобы спаять их вместе и сварить все соединения внутри ячейки.

Расчет состояния заряда

SOC, или состояние заряда, является эквивалентом количества оставшегося топлива. SOC нельзя определить простым измерением напряжения, поскольку напряжение на клеммах батареи может оставаться практически постоянным до тех пор, пока она полностью не разрядится. В некоторых типах батарей удельный вес электролита может быть связан с состоянием заряда, но это невозможно измерить на типичных элементах аккумуляторной батареи и не связано с состоянием заряда на большинстве типов батарей. Большинство методов SOC учитывают напряжение и ток, а также температуру и другие аспекты процесса разряда и заряда, чтобы по сути подсчитывать вверх или вниз в пределах заранее определенной емкости батареи. [7] [8] Более сложные системы оценки состояния заряда учитывают эффект Пейкерта , который связывает емкость батареи со скоростью разряда. [9]

Преимущества

Преимуществом аккумуляторной батареи является простота ее замены в устройстве или из него. Это позволяет нескольким батареям обеспечивать более продолжительное время работы, освобождая устройство для дальнейшего использования, в то время как извлеченная батарея заряжается отдельно.

Еще одним преимуществом является гибкость их конструкции и реализации, что позволяет использовать более дешевые высокопроизводительные элементы или батареи, объединенные в пакет практически для любого применения.

По окончании срока службы батареи можно извлечь и переработать отдельно, что позволяет сократить общий объем опасных отходов.

Недостатки

Конечным пользователям часто проще ремонтировать или вмешиваться в работу батарей, чем герметичные необслуживаемые батареи или элементы. Хотя некоторые могут посчитать это преимуществом, важно соблюдать меры предосторожности при обслуживании батарейных блоков, поскольку они представляют опасность, поскольку могут быть химическими, электрическими и пожарными.

Внешний аккумулятор

Внешний аккумулятор с цифровым индикатором состояния зарядки

Внешний аккумулятор или аккумуляторная батарея — это портативное устройство, которое хранит энергию в своей батарее. Внешние аккумуляторные батареи изготавливаются разных размеров и обычно на основе литий-ионных батарей. Внешний аккумулятор содержит аккумуляторные ячейки и схему преобразователя напряжения. Внутренний DC-DC-преобразователь управляет зарядкой батареи и преобразует напряжение батареи в желаемое выходное напряжение. Рекламируемая емкость на изделии во многих случаях основана на емкости внутренних ячеек, однако теоретическая доступная для вывода емкость мАч зависит от выходного напряжения. Схема преобразования имеет некоторые потери энергии, поэтому фактическая выходная мощность меньше теоретической. [10] [11] Теоретическая емкость мАч аккумуляторного блока питания 3,7 В с выходом 5 В составляет 74% от номинала мАч батареи. RavPower RP-PB41 с заявленной емкостью 26 800 мАч, который был оценен в журнале, имеет теоретическую емкость 19 832 мАч, хотя поставленная емкость составила 15 682 мАч, 78% от теоретического значения. Авторы приписали разницу внутреннему сопротивлению в аккумуляторе и потерям преобразователя. [11] Печатная плата может содержать дополнительные функции, такие как защита от переразряда, автоматическое отключение и светодиоды индикации уровня заряда. [12] [13] Внешние аккумуляторы могут обнаруживать соединение и автоматически включаться. Если текущая нагрузка ниже порогового значения, специфичного для модели, в течение определенного времени внешний аккумулятор может автоматически отключиться. [14]

Некоторые внешние аккумуляторы способны подавать питание по беспроводной сети , некоторые оснащены светодиодным фонариком для случайного освещения на близком расстоянии, когда это необходимо, а некоторые имеют функцию сквозной зарядки , которая позволяет подавать питание через свои порты USB, одновременно заряжаясь . [15] Некоторые более крупные внешние аккумуляторы имеют разъемы постоянного тока (или цилиндрические разъемы ) для более высоких требований к питанию, таких как ноутбуки .

Корпуса аккумуляторов

Чехлы для аккумуляторов — это небольшие внешние аккумуляторы, которые крепятся к задней стороне мобильного телефона, как чехол . Питание может подаваться через порты зарядки USB, [16] или по беспроводной сети . [17] Чехлы для аккумуляторов также существуют в виде аксессуара для захвата камеры, как это было для Nokia Lumia 1020. [ 18] Для мобильных телефонов со съемной задней крышкой существуют расширенные батареи . Это более крупные внутренние батареи, прикрепленные к специальной, более просторной задней крышке, заменяющей стандартную. Недостатком является несовместимость с другими чехлами для телефонов, когда они прикреплены. [19]

Корпуса зубцов включали в себя складные зубцы, встроенные в сам корпус. [20]

Аренда/обмен

В некоторых частях мира существуют киоски с услугами аренды или подписки на power bank. Клиенты платят за использование power bank в течение определенного периода времени и возвращают разряженный power bank в киоск. [21] В одном случае с брендом FuelRod он продавался по повышенной цене в различных парках развлечений с пониманием того, что они получают привилегию бесплатного обмена в участвующих местах. [22] FuelRod решил прекратить бесплатный обмен в 2019 году, что привело к коллективному иску, в результате которого было достигнуто соглашение о том, что ранние пользователи получат привилегии бесплатного обмена. [23]

Ограничения на авиаперелеты

Согласно правилам Федерального управления гражданской авиации США , внешние аккумуляторы в Соединенных Штатах не допускаются к перевозке в зарегистрированном багаже. Внешние аккумуляторы емкостью до 100 Вт·ч разрешены в качестве ручной клади, а аккумуляторы емкостью от 101 Вт·ч до 160 Вт·ч разрешены с разрешения авиакомпании. [24]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ аб Хассини, Марван; Фон Хоэндорф Зегер, Педро; Редондо-Иглесиас, Эдуардо; Пелисье, Серж; Вене, Паскаль (27 октября 2023 г.). «Разброс емкости и влияние выбросов в батарее второго срока службы». Конференция IEEE по силовым установкам и движению транспортных средств (VPPC) 2023 года . Милан, Италия. стр. 1–4. дои : 10.1109/VPPC60535.2023.10403384. ISBN 979-8-3503-4445-5. S2CID  267337334.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  2. ^ Ли, Вэй; Гарг, Акхил; Сяо, Ми; Пэн, Сюнбин; Ле Фунг, Май Лоан; Тран, Ван Ман; Гао, Лян (2020-10-10). «Методология интеллектуальной оптимизации аккумуляторных батарей для электромобилей: междисциплинарная перспектива». Международный журнал энергетических исследований . 44 (12): 9686–9706. Bibcode : 2020IJER...44.9686L. doi : 10.1002/er.5600 . ISSN  0363-907X.
  3. ^ Харпер, Гэвин; Соммервилл, Роберто; Кендрик, Эмма; Дрисколл, Лора; Слейтер, Питер; Столкин, Рустам; Уолтон, Аллан; Кристенсен, Пол; Хайдрих, Оливер; Ламберт, Саймон; Эбботт, Эндрю; Райдер, Карл; Гейнс, Линда; Андерсон, Пол (6 ноября 2019 г.). «Переработка литий-ионных аккумуляторов электромобилей». Nature . 575 (7781): 75–86. Bibcode :2019Natur.575...75H. doi :10.1038/s41586-019-1682-5. ISSN  1476-4687. PMID  31695206.
  4. ^ Симпсон, Честер (1995). "Зарядка аккумулятора" (PDF) . National Semiconductors .
  5. ^ ab Cao, Jian; Schofield, Nigel; Emadi, Ali (2008). «Методы балансировки аккумулятора: всесторонний обзор». IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference 2008. стр. 1–6. doi :10.1109/VPPC.2008.4677669. ISBN 978-1-4244-1848-0. S2CID  42399871 . Получено 2024-01-19 .
  6. ^ Дураисами, Тирувонасундари; Калияперумал, Дипа (2020-06-01). «Активная балансировка ячеек для системы управления аккумулятором электромобиля». Международный журнал силовой электроники и приводных систем (IJPEDS) . 11 (2): 571. doi :10.11591/ijpeds.v11.i2.pp571-579. ISSN  2722-256X.
  7. ^ Шуо Панг; Фаррелл, Дж.; Цзе Ду; Барт, М. (2001). "Оценка состояния заряда аккумулятора". Труды Американской конференции по контролю 2001 г. (Кат. № 01CH37148) . стр. 1644-1649 т.2. doi :10.1109/ACC.2001.945964. ISBN 0-7803-6495-3. S2CID  57885701 . Получено 2024-01-19 .
  8. ^ Хассини, Марван; Редондо-Иглесиас, Эдуардо; Вене, Паскаль (19 июля 2023 г.). «Данные о литий-ионных аккумуляторах: от производства до прогнозирования». Батареи . 9 (7): 385. doi : 10.3390/batteries9070385 . ISSN  2313-0105.
  9. ^ "Оценка состояния заряда (SoC) на модуле батареи LiFePO4 с использованием методов подсчета Кулона с модифицированным Пейкертом". doi :10.1109/rICT-ICeVT.2013.6741545. S2CID  5621134 . Получено 2024-01-19 .
  10. ^ Ян; Гу; Го; Чэнь (2019-09-20). «Сравнительная оценка жизненного цикла мобильных аккумуляторов с литий-ионным аккумулятором и литий-ионным полимерным аккумулятором». Устойчивость . 11 (19): 5148. doi : 10.3390/su11195148 . ISSN  2071-1050.
  11. ^ ab Diao, Weiping; Saxena, Saurabh; Pecht, Michael G. (2020). «Анализ указанной емкости в внешних аккумуляторах». IEEE Access . 8 : 21326–21332. Bibcode : 2020IEEEA...821326D. doi : 10.1109/ACCESS.2020.2969410 . ISSN  2169-3536. S2CID  211055705.
  12. ^ Раджа, Ганеш; Мадаан, Пушек (30 октября 2013 г.). «Power Bank – Power On-The-Go (часть 1)». Electronic Design . Получено 21 июня 2023 г.
  13. ^ Раджа, Ганеш; Мадаан, Пушек (30 октября 2013 г.). «Power Bank – Power On-The-Go (часть 2)». Electronic Design . Получено 21 июня 2023 г.
  14. ^ "Обнаружение портов для внешних аккумуляторов". Texas Instruments. Апрель 2016 г. Получено 13 сентября 2021 г.
  15. ^ «Как Pass Through Tech позволяет использовать внешние аккумуляторы креативными способами». RAVPower . 2018-06-01 . Получено 2020-09-06 .
  16. ^ Стайн, Скотт. «Обзор чехла Apple Smart Battery Case для iPhone 6S: устранение самой большой слабости iPhone». CNET .
  17. ^ "Galaxy Note 7 S View Standing Cover и Battery Pack на практике". Android Authority . 2 августа 2016 г.
  18. ^ "IRL: Тестирование дополнительной рукоятки камеры/аккумуляторного чехла для Nokia Lumia 1020". Engadget . 2013-09-16.
  19. ^ Клуг, Брайан (2013-07-23). ​​"Обзор расширенной батареи Samsung Galaxy S 4 ZeroLemon 7500 мАч". Anandtech.com .
  20. ^ «Больше никаких кабелей для зарядки: чехол Prong для iPhone имеет штыри для настенного крепления». CNET . CBS Interactive . Получено 13 сентября 2024 г. .
  21. ^ «Вы бы арендовали внешний аккумулятор на ходу?». Mintlounge . 2022-07-25 . Получено 2023-06-21 .
  22. ^ "Групповой иск с требованием возместить ущерб в размере 5 миллионов долларов за портативные зарядные устройства, проданные в парках Disney, Universal и SeaWorld". The Mercury News . 2019-11-05 . Получено 2023-06-21 .
  23. ^ Tuttle, Brittani (2020-07-10). «Судебный процесс FuelRod заканчивается; «Основатели» все еще могут получать бесплатные обмены». Attractions Magazine . Получено 2023-06-21 .
  24. ^ Макиннис, Кейтлин (18.05.2022). «Что разрешено и запрещено в вашей ручной клади в соответствии с правилами TSA». CNN Underscored . Получено 21.06.2023 .