la mejor batería para aplicaciones de bajo consumo y larga duración

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Estoy diseñando un producto que necesita alrededor de 5 a 7v. Necesito alimentarlo con una batería recargable.

Pasa la mayor parte del día en un estado apagado, consumiendo alrededor de 0 mA. Algunas veces es impulsado por el usuario, consume 40 mA durante 4 segundos y 200 mA durante 1 segundo, luego se apaga.

La peculiaridad del proyecto es que debe ejecutarse sin cargos durante 5 meses al año. Será sometido a temperaturas ambiente de hasta 50 ° C.

He excluido, por una razón u otra, casi todos los tipos de batería que conozco:

  • las baterías a base de litio no están contentas de estar completamente cargadas y casi descargadas por tanto tiempo
  • los basados en nichel parecen tener un gran auto descarga
  • las baterías de plomo ácido parecen ser el tipo más adecuado, pero también parece que son muy sensibles al calor. Entiendo que también hay algunos de "ciclo profundo", que serían más adecuados para mi aplicación, pero son bastante raros.

No tengo ninguna restricción de peso o espacio (bueno ... siempre que sean razonables)

En este punto estoy bastante perdido, espero tu ayuda. No soy un experto en baterías, algunas de mis consideraciones pueden estar equivocadas.

    
pregunta valerio_new

4 respuestas

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Energía total por día (julios = amperios V segundos / eficiencia * repeticiones / día) (40x4 + 200x1) * 5.5 * 30 / 0.85 = 70J / día, 25kJ / año, 11kJ / 5 meses.

Si solo se puede recargar después de 5 meses, ¿por qué usar recargable si la energía es baja? D-Alcalino = 75kJ, AA = 10kJ (55C máx.) (Vida útil alcalina de 5 años) o litio-irondisulfuro duracell AA (1.6V, 10kJ) 60C máx (vida útil 20 años)

El rendimiento alcalino es excelente a 50C, (pobre cuando frío) La vida útil se degradará enormemente a 50C, por supuesto, pero aún así se gestiona el 50% a los 5 años ver fig. 15, gráfico de descarga automática En su caso, la elección del tamaño de celda es aproximadamente la corriente máxima a la temperatura más baja, no la capacidad.

Creo que su comprensión de los recargables de litio no es del todo correcta: para maximizar la energía almacenada en ellos, se recargan a un voltaje de terminal. Cuanto más alto sea, más energía puedes obtener, pero más daño harás. 4.3V = vida corta, 4.0V = vida larga. Las baterías de NiMH también han mejorado con las versiones llamadas LSD: baja autodescarga, que ofrece una vida útil de hasta 2 años.

Un arreglo con 3 celdas y stepup a 5V es bueno para este tipo de trabajo. Un pequeño micro puede funcionar directamente desde las baterías (2.7-4.5 V) sin necesidad de un modo de conmutación, para mantener un registro del tiempo de sueño, etc. Se puede activar un stepup (barato), con poca corriente de ralentí para las transmisiones.

Vea también esta respuesta a una pregunta similar

Use un pequeño panel solar (1 "cuadrado, 40 mW) para alargar la vida útil de los alcalinos, si lo desea. 70J / día / (3 horas de sol, día * 3600 segundos) = 6.5mW. Un alcalino puede durar años con una carga de flotación solar

    
respondido por el Henry Crun
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No use una batería recargable. La mayoría de ellos tienden a tener tiempos cortos de auto descarga.

40mA para 4s seguido de 200mA para 1s suena como un ZigBee u otra aplicación de sensor inalámbrico similar de 2.4GHz ...

Construí un producto de sensor inalámbrico con requisitos similares de ciclo de energía / trabajo (en comparación con el suyo). Utilizamos una batería primaria de cloruro de tionilo de litio. Específicamente utilizamos el Tadiran TL-5930.

enlace

Es una batería de tamaño D con una capacidad de 19Ah a 3.6V. Tiene un rango de temperatura de funcionamiento de -55 a 85C.

Para obtener 5V a 7V de la batería de 3.6V, solo use uno de los muchos chips de conversión de bajo consumo disponibles. Texas Instruments tiene una buena selección.

Usando esta batería y un convertidor de bajo consumo de energía, nuestras pruebas han demostrado que el producto que diseñamos puede durar desde unos pocos meses hasta unos pocos años, dependiendo de la frecuencia con la que el usuario acceda a él.

    
respondido por el user4574
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@ MarcusMüller diría que podemos asumir 30 como el número máximo diario de ciclos. Estoy planeando usar un mosfet para interrumpir el suministro de energía a la placa para ahorrar más batteri, habrá alguna fuga, pero espero que sea del orden de decenas de microamperios como máximo

Entonces eso equivale a 0.45 Ah en 5 meses.

Usted puede comprar baterías de litio capacidad mucho mayor de muchos distribuidores (por ejemplo, Ratonero ), y mientras los mantenga dentro de las condiciones operativas especificadas, realmente no tendrá que preocuparse por el daño a las celdas. Con capacidades de celda significativamente superiores al doble de lo que necesita, y circuitos integrados de administración de batería que impiden la descarga profunda, también diría que el envejecimiento de la celda no es un problema en la próxima década.

    
respondido por el Marcus Müller
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Las baterías de alta densidad de grado de consumo tienden a perder más a alta densidad y alta temperatura, al igual que los condensadores, pero dependen de la química y la calidad.

La química del tipo de densidad más baja también tiende a tener una corriente de fuga más baja.

Los LiPo tienden a tener una autodescarga más baja entre el 50 y el 66% de SoC y es por eso que se envían con productos, de esta manera para una vida útil más larga.

@ la sugerencia de Ali de que las células Tadiran TLI LiPo se ajustan a esta categoría de una compañía de gran reputación. Baja calificación de mAh pero baja calificación de autodescarga.

Las alcalinas tienden a tener 8 años ~ 10, más o menos vida útil y estoy de acuerdo con la sugerencia de @Henry y lo he hecho muchas veces para mi propia verificación usando un voltaje de flotación regulado en las alcalinas, pero no usé un PV.

En realidad, tienes muchas opciones, incluyendo estas de Panasonic

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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