Batteriewechsel von Serie zu Parallel - technische Lösung

Ich denke an die Entwicklung einer Taschen-Powerbank, die sowohl 6 V als auch 12 V liefern kann - ein Ladegerät zum Laden eines Telefons (mit 6 V) oder eines Notebooks (mit 12 V).

Der elektrische Schaltplan ist einfach genug; Schalterbefestigung der Klemmen wie unten.

Das Schema ist jedoch nicht alles. Ich möchte, dass das Ladegerät zwei Steckdosen hat, von denen eine 6 V und die andere 12 V liefert, und dass ich "spüre", was zu bedienen ist, indem ich einen Stecker in eine der Steckdosen stecke (sagen wir, es ist verboten, beide gleichzeitig zu verwenden; ich kann Stellen Sie sie so auf, dass beide Stecker nicht gleichzeitig passen (z. B. ein Schieberegler, der einen von beiden öffnet, aber niemals beide).

Am besten, wenn die "Erfassung" auf einfachste, mechanische Weise erfolgt ist (z. B. gibt es Buchsen, die einen zusätzlichen "Erfassungs" -Kontakt bieten, der bei eingestecktem Stecker zur Masse kurzschließt) Eine komplexere elektronische Lösung würde auch funktionieren, vorausgesetzt, die Batterien werden nicht entladen, wenn nichts eingesteckt ist (und natürlich muss die Schaltung einen externen Ladestrom akzeptieren - wenn nur eine der beiden akzeptiert wird, sind entweder 6 oder 12 V in Ordnung).

Und natürlich wäre es die einfachste Lösung, nur eine der Batterien für 6 V abzuschalten, aber es würde die Kapazität für 6 V-Anwendungen halbieren und ein parasitäres Ladungsproblem verursachen, wenn auf 12 V umgeschaltet wird, nachdem die 6 V-Stromversorgung erschöpft ist. Dies ist also keine wirklich akzeptable Lösung .

Also, wie baut man eine solche Schaltung auf - die Strom aus zwei Batterien in Reihe oder parallel liefert, je nachdem, welche Steckdose verwendet wurde?

Sie haben uns nicht mitgeteilt, in welchem ​​Kontext dieses Gerät verwendet werden soll. Daher ist es schwierig zu beurteilen, wie geeignet die verschiedenen Alternativen sind. Hier ist eine Möglichkeit:

Die Batterie ist immer 12 V. Zum einen vereinfacht dies das Laden. Die 12-V-Steckdose wird einfach mit den Batteriekabeln verbunden, und alles ist in Ordnung.

Die 6-V-Steckdose wird von einem Tiefsetzsteller aus der 12-V-Batterie gespeist. Auch hier kennen wir den Kontext dieses Geräts nicht, daher ist es schwer zu sagen, ob die zusätzliche Elektronik die anderen Einfachheiten wert ist. Abwärtswandler von 12 V bis 6 V können klein, billig und sehr effizient sein. Da Sie nach Ihrer eigenen Antwort für jede Steckdose ein spezielles Kabel mit zusätzlichen Stiften verwenden können, können Sie mit diesem Mechanismus den Abwärtswandler aktivieren, sodass er keine leise Spannung verbraucht, wenn 6 V nicht benötigt werden.

Die beiden Hauptvorteile dieses Ansatzes bestehen darin, dass keine Verriegelung erforderlich ist (die Entwicklung mechanischer Intrakapazitäten ist häufig teurer als die eines Schaltkreises) und dass das Laden nicht damit zu tun hat, wie die Batterie konfiguriert ist. Der Akku wird immer als 12 V-Akku geladen.

Sie könnten dieses Konzept weiterentwickeln, indem Sie eine Batterie mit höherer Spannung, wie beispielsweise 18 V, und einen Tiefsetzsteller für 12 V und 6 V verwenden. Dies hat den Vorteil, dass beide Ausgänge gut geregelt werden. Ein weiteres wichtiges Problem, das Sie möglicherweise übersehen haben, besteht darin, dass die externe Last die Batterien nicht so weit entleert, dass sie beschädigt werden. Mit einem Stromkreis zwischen der Batterie und Ihrer Last kann die Batterie verwaltet und die Last getrennt werden, wenn die Batterie zu schwach wird. Es kann auch eine Überstrommessung oder eine Strombegrenzung durchführen oder auf andere Weise mit einer Last umgehen, die sich schlecht verhält, ohne dass etwas in Brand gerät.

Ihre Frage fragt nur nach etwas Einfachem, aber es gibt möglicherweise mehr Probleme, über die Sie nachdenken müssen, als auf den ersten Blick offensichtlich sind.

Sie haben viele der wichtigsten Punkte angesprochen - es ist wirklich nur "eine Frage der Technik".

Wenn Sie 6 V von der Oberseite der rechten Batterie und 12 V vom 2. Kontakt nach unten (12 V Ausgang des DPDT-Schalters) entnehmen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt, werden am Ausgang niemals falsche Spannungen ausgegeben. Die Umschaltung in den 12V-Modus kann durch Einstecken eines Steckers in die 12V-Steckdose ausgelöst werden. Wenn dies nur dann geschehen soll, wenn eine 12-V-Stromaufnahme erforderlich ist, können Sie eine hochohmige Messelektronik mit +6 V anschließen, die eine tatsächlich vorhandene Last erkennt. Mit einigem Nachdenken können Sie dies vollständig automatisieren, sodass eine an die 12-V-Buchse angeschlossene 12-V-Last den 12-V-Modus automatisch auslöst, wenn eine 12-V-Last erkannt und beendet wird, sobald kein Laststrom vorhanden ist.

In den meisten Fällen ist ein physisches Relais in Bezug auf das Preis-Leistungs-Verhältnis und den geringen Spannungsabfall immer noch schwer zu verbessern.

Beim 12-V-Laden können Sie die 6-V / 12-V-Umschaltung basierend auf der Ladespannung oder einem speziellen Schalter oder mit separaten Ladebuchsen auslösen.

Die Batteriebilanz sollte für identische Batterien, die anfänglich zu gleichen Teilen geladen werden, angemessen sein. Wie Sie bemerken, dürfen Sie niemals nur eine Batterie mit Strom versorgen oder eine Batterie aufladen - ein Wechsel von 6 V auf 12 V mit unsymmetrischen Batterien ist wahrscheinlich in Ordnung, ein Wechsel von 12 V auf 6 V führt jedoch zu einer Zerstörung des Schalters mit unsymmetrischen Strömen. Ein sehr kleiner Strombegrenzungswiderstand in jedem Batteriekabel wäre sinnvoll - dies kann wahrscheinlich nur der Verdrahtungswiderstand sein, wenn die Verbindungen so hergestellt werden, dass der Widerstand zwischen den Batterien und der vorhandenen Verdrahtung maximiert wird. Ein Widerstand, der die maximale Batterieleistung auf den Batterieausgleichsstrom begrenzt, um gelegentlich den 5 bis 10-fachen Relaisnennstrom anzugebenUnerwartete Umstände sind wahrscheinlich in Ordnung. Der Widerstand in den Batteriekabeln ist natürlich im normalen Betrieb unerwünscht und sollte nach Möglichkeit minimiert werden.

Ich denke, ich hatte eine Idee, die sich ohne aktive Elektronik trivial umsetzen und arbeiten lässt. Da es sich bei dem Design um die Verwendung von dedizierten Ladekabeln handelt und ich mir die Steckdosen frei nehmen kann, kann ich die Stecker als "Schlüssel" verwenden, die die Stromversorgung nach meinen Wünschen leiten: Ich würde eine 4-polige Steckdose (nur eine) verwenden und ein "6V-Kabel" und ein "12V-Kabel" (offensichtlich unterschiedlich mit Steckern am "Empfänger" -Ende), die auf die von mir benötigte Weise an die Terminals angeschlossen werden. Keine "Abtastschaltung" und der Vorgang des Schaltens der Spannung ist in die notwendige Tätigkeit des Benutzers des Geräts integriert.

Ich lasse die Frage immer noch offen - kommt vielleicht jemand auf etwas noch besseres?

Ich habe eine schnelle Zeichnung mit etwas besserer Elektronik gemacht:

Sie können nicht zwei Stromquellen parallel schalten, da dies Ihr System sofort oder langfristig beschädigt.

Ich benutze Not Gates, weil sie am häufigsten vorkommen und auch am einfachsten zu bauen sind.

$12V$$6V$$12V$$6V$

Ich habe auch darauf hingewiesen, dass Sie Ihre Batterien in Serie bitte aufladen können