Ich habe einen Akku, den ich als Quelle für alle meine batteriebetriebenen Komponenten auf einem Pendelfahrrad verwenden möchte.

Mein Paket enthält (10) in Reihe geschaltete 1,2-V-Zellen:

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

Das Problem ist, dass einige meiner Geräte mit (2) AA-Batterien betrieben werden, andere (4) und andere 12 V benötigen. Was ich tun möchte ist:

• Verdrahten Sie alle Geräte mit einem gemeinsamen Pack, sodass keine einzelnen Batterien erforderlich sind, und vereinfachen Sie das Aufladen
• Verwenden Sie ein robustes Design, das gegen Vibrationen und Witterungseinflüsse beständig ist
• Verwenden Sie ein geeignetes Design für Komponenten mit niedriger Stromstärke
• Liefern Sie alle Komponenten mit einem Wirkungsgrad von nahezu 100%
• einfach zu warten (dh fehlerhafte Zellen regelmäßig identifizieren und ersetzen)

Nach all den Forschungen, die ich finden kann, scheint es zwei gemeinsame Lösungen zu geben:

1) Fügen Sie handelsübliche elektronische DC / DC-Wandler hinzu, um die Spannung auf 6 V bzw. 3 V zu senken, und akzeptieren Sie die Ineffizienz der Umwandlung.

2) Verbinden Sie die Reihe an bestimmten Punkten, um drei Schaltkreise zu erstellen.

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

3) Eine dritte Möglichkeit besteht darin, nur mit dem zusätzlichen Gewicht zu leben. Versorgen Sie jede Komponente einzeln und unabhängig voneinander mit Strom und laden Sie die Batterien nach Bedarf auf.

Jede dieser Optionen hat ihre Nachteile. Aber # 2 scheint am vielversprechendsten zu sein. Das offensichtlichste Problem ist, dass die Last ungleichmäßig auf die Zellen in der Packung verteilt ist. Wenn ich das überwinden könnte, dann hätten wir meiner Meinung nach eine erfolgreiche Lösung.

Meine Frage lautet also:

Ist es möglich, mit cleverer Verkabelung und minimaler Elektronik drei verschiedene Spannungen aus derselben Packung wiederaufladbarer NiMH-Batterien zu liefern?

Kommentare, Vorschläge und Ideen sind willkommen.

Meine bisher beste Vermutung ist folgende:

• Kombinieren eines Timers und von Relais, um im Wesentlichen einen zweipoligen Fünf-Wurf-Schalter zu bilden, der jede Minute oder so durch jedes Zellenpaar läuft und einen stetigen Strom von 2,4 V liefert
• Kombinieren eines Timers und von Relais, um im Wesentlichen einen zweipoligen Doppelwurfschalter zu bilden, der jede Minute oder so durch die Hälfte der Zellen läuft und einen gleichmäßigen Strom von 6 V liefert
• Schließen Sie alle 12-V-Geräte wie gewohnt an das Paket an

Leider stecke ich bei den Relais fest und wie man den Timer anschließt, um die Relais auszulösen, während drei unabhängige Stromkreise aufrechterhalten werden. Ich möchte auch die Dinge kompakt halten. Es ist nicht praktisch, zusätzlich zum Akkupack eine Leiterplatte in Schuhkartongröße zu haben. Idealerweise möchte ich alles in ein wasserdichtes Pelican 1010- Gehäuse packen .

Zuerst dachte ich, ich könnte einfach Dioden verwenden und alles in einer großen Masse verbinden, aber ich habe diese Option nach einigen früheren Tests aufgegeben. Es schien, dass die Dioden furchtbar heiß wurden, was natürlich bedeutet, dass sie viel Energie abführten, die zu den Komponenten fließen sollte.

Eine andere Alternative, die ich in Betracht gezogen habe, ist ein Spannungsregler für die Zenerdiode. Dies würde sich gut mit einer Anwendung mit niedriger Stromstärke und minimaler Elektronik kombinieren lassen, leidet aber leider auch unter einer Ineffizienz der Umwandlung.

Für die Aufzeichnung sind meine Komponenten:

+---------------------------+---------+--------------+-------+  
| 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 |  
+---------------------------+---------+--------------+-------+  

Die gute Nachricht ist, dass alle diese Geräte, da sie batteriebetrieben sind, die normalen Spannungsschwankungen der Batteriechemie tolerieren.

Zukunftspläne:
6-V-Hub-Dynamo-Ladesystem

Sie sollten für jede Spannung DC-DC-Wandler oder spezielle Akkus verwenden.

Sie sollten keine Mittelpunkte von Akkus verwenden. Dies führt zu unterschiedlichen Ladungsniveaus in Zellen. Infolgedessen erhalten Sie eine inverse Spannung an Zellen, die zuerst entladen werden, wodurch die Batterie und möglicherweise das Gerät beschädigt werden.

Das folgende Schema zeigt dies.

Inverse Spannung tritt auf, wenn einer der verkauften Akkus vollständig entladen ist und somit keine Spannung über liegt. Wenn andere Zellen weiterhin Strom liefern, fließt immer noch Strom, wodurch tote Zellen mit negativer Spannung "aufgeladen" werden.

Die auf diese Weise an die tote Zelle angeschlossene Last erhält eine Versorgungsspannung mit umgekehrter Polarität und stirbt möglicherweise ab.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Am optimalsten (wenn Sie keine anderen Geräte mit Nennspannung verwenden möchten) ist es meiner Meinung nach, das leistungsstärkste Gerät (6-V-Scheinwerfer) direkt zu versorgen und für alle anderen Aufwärts- / Abwärtswandler zu verwenden.

Schauen Sie sich etwas an, das als Voltage Doubler bekannt ist , oder charge-pump. Ich habe mich schnell umgesehen und das Paket mit integrierten Schaltkreisen gefunden, das für Ihre Anwendungen etwas geeignet zu sein scheint - insbesondere den niedrigen Ruhestrom (110 uA) und die Umwandlungseffizienz (98%). Das Datenblatt zeigt an, dass dieser bestimmte IC einen maximalen Ausgangsstrom von 45 mA hat. Sie müssen also etwas finden, das etwas mehr Strom liefern kann, aber ich wollte Sie nur auf diese Option aufmerksam machen.

Dies sind natürlich sowieso DC-DC-Wandler, also ist es im Wesentlichen dasselbe. Es kann genauso einfach sein, eine Aufwärts- (Ladepumpe) und eine Abwärtsbewegung (Zerhacker) für Ihre Anwendung durchzuführen.

Vielleicht würden nur ein paar dieser Konverter reichen. Sie können 6V auf 12V anheben und 6V auf 3V für Ihre Bedürfnisse bocken. Es steht im Datenblatt, dass diese Geräte eine Leistung von bis zu 20 W haben.