Czy obwód ładowania i zatrzymywania akumulatora w XX-procentowym stanie nie jest tani? [Zamknięte]

Ciekawe, dlaczego linia IBM / Lenovo ThinkPad jest w zasadzie jedynym producentem / marką urządzeń mobilnych, które zawierają obwody i oprogramowanie, które pozwala znacznie przedłużyć żywotność baterii laptopów używanych jako stacjonarne stacje robocze, upewniając się, że nigdy nie ładuje się baterii przed tym rozładowywania do poziomu poniżej 96% i możliwości rozpoczęcia ładowania tylko wtedy, gdy bateria spadnie poniżej 46% i przestanie się ładować, powiedzmy, 50% lub 80%, znacznie poprawiając długoterminowy stan baterii (w porównaniu do sytuacji, gdy bateria jest zawsze utrzymywana na poziomie 100% i zawsze jest doładowywana do 100% przez cały czas, przez wiele miesięcy, i jakoś nigdy nie zdarza się, że osiągnie reklamowaną liczbę cykli).

Dlaczego inne laptopy i telefony komórkowe nigdy nie mają takiej funkcjonalności? Czy obwody za taką funkcją są w jakiś sposób samo w sobie drogie i nie są tego warte? (A może chodzi o to, że stacjonarne użytkowanie nie jest uwzględniane przy projektowaniu takich innych urządzeń?)

electrical-engineering battery circuits cost-engineering cnst
źródło

Myślę, że prawdziwe pytanie brzmi, czy opcje 96% / 46% ... itd. Są przydatne. Gdy bateria osiągnie 100%, będzie po prostu ładować ładunek, który przeczytałem, może dać oprogramowaniu lepsze wyobrażenie o bieżącej żywotności baterii. Liczba cykli znamionowych jest oparta na pełnych cyklach ładowania / rozładowania. Oczekiwanie na zatrzymanie do 96% lub zatrzymanie na 100% spowoduje zmniejszenie rzeczywistej pojemności energetycznej używanej baterii.

@ JarrodChristman, no cóż, jeśli nie zgadzasz się z 50%, mamy inny problem. Nie sądzę, aby ktokolwiek rzeczywiście nie zgadzał się w odniesieniu do 50% - przypominam sobie, że nawet własna dokumentacja Apple wspomniała, że jeśli nie zostaną wykorzystane, najlepiej naładować akumulatory Li-Ion w 50%. Trickle ładowanie Li-Ion nie jest w ogóle dobre (w porównaniu z Lead-Acid, gdzie jest bardzo preferowane).

cnst

Skłaniam się do głosowania, aby zamknąć to jako zbyt szerokie, ale będę czekał na dodatkowe głosy społeczności lub działania naprawcze. Jest zbyt szeroki, ponieważ pytanie wykracza poza czynniki techniczne i wymaga doświadczenia użytkownika i oczekiwanego użycia urządzenia. Podobnie usunięty komentarz meta jest czerwoną flagą, że pytanie jest słabo uformowane i musi zostać zamknięte, aby można było je edytować w lepszy kształt.

GlenH7

@ Jarrod Christman: tylko FYI. NIGDY NIE NALEŻY NIGDY się ładować. Spowoduje to początkowe uszkodzenie, a następnie ich zniszczenie. To, co się robi, to utrzymywanie napięcia na Vmax, a prąd zmniejsza się pod kontrolą chemii bitewnej do pewnego zdefiniowanego% wieku Imax, a następnie zostaje zakończony. Niższe zakończenie = większa pojemność i krótszy czas cyklu. Tghis jest bardzo dobrze znany producentom. Zobacz linki „uniwersytet baterii” w mojej odpowiedzi.

Russell McMahon

@ cnst, Czy porzuciłeś ten post? Jeśli tak, chciałbym edytować post i spróbować ponownie otworzyć posta.

Mahendra Gunawardena

Odpowiedzi:

Linia IBM / Lenovo ThinkPad jest w zasadzie jedynym producentem / marką urządzeń mobilnych, które zawierają obwody i oprogramowanie, które pozwala znacznie przedłużyć żywotność baterii laptopów używanych jako stacjonarne stacje robocze, upewniając się, że nigdy nie ładujesz baterii przed jej rozładowaniem poniżej 96 %, i mając możliwość rozpoczęcia ładowania tylko wtedy, gdy bateria spadnie, powiedzmy, poniżej 46%, i przestanie ładować, powiedzmy, 50% lub 80%, znacznie poprawiając długoterminowy stan baterii.

Dlaczego ta pozornie przydatna funkcja jest bardzo rzadka? - Czy obwody za taką funkcją są w jakiś sposób samo w sobie drogie i nie są tego warte? (A może chodzi o to, że stacjonarne użytkowanie nie jest uwzględniane przy projektowaniu takich innych urządzeń?)

Nie ma problemu technicznego z tym, a istnieją zalety pozwalające na częściowy stan naładowania, choć niekoniecznie zawsze tak duży, jak sobie wyobrażasz. Istnieje szereg czynników wpływających na żywotność baterii, a producenci mogą wybrać inne, niż sugerujesz.

$V_{min}$ jest już kontrolowany przez obwód sterowania do poziomu, który producenci uznają za bezpieczny i prawdopodobnie różni się nieco między producentami. Około 3V / komórka jest zwykle.

Nie wiem, czy patenty obejmują wszelkie związane z tym aspekty, ale wydaje się mało prawdopodobne, aby miało to skutek ogólny, ponieważ generalnie częściowe ładowanie ma ogólny stan techniki, a technologia LiIon jest już wystarczająco stara, aby wcześniejsze patenty wygasły.

$V_{max}$ ze zwykłego 4,2 V do 4,1 V lub 4,0 V, ze znacznym wzrostem żywotności cyklu i utratą pojemności na cykl.

$V_{max}$ $I_{charge}$ $I_{charge}$ może obniżyć się do około C / 10 = 10% maksymalnej prędkości, a następnie bateria osiągnie pełną pojemność, ale komórka jest wypychana bardzo blisko swojego górnego limitu (blisko punktu, w którym metaliczny lit może się „wysunąć”) i cyklu życia jest zmniejszona. Zatrzymanie ładowania przy C / 4 lub nawet C / 2 zmniejsza nieco, ale wydłuża żywotność cyklu.

$V_{max}$ - zwykle około 70% + pełnej pojemności. Jeśli ładowanie zostanie zakończone w tym momencie (nop CV „ogon”), żywotność cyklu jest znacznie zwiększona - może 2x do 3x. Jeśli ładowanie z pustego w C / 1 punkt ten zostanie osiągnięty w około 0,7 godziny = 42 minuty. ładunek minutowy z pustego miejsca osiąga ten punkt.

Zasadniczo zmniejszenie pojemności baterii na jeden ładunek powoduje zmniejszenie zysków. np. jeśli wykorzystasz połowę pojemności na cykl ładowania, żywotność będzie musiała być co najmniej podwojona, zanim uzyskasz tę samą całkowitą pojemność. tj. N x 100% = 2 N x 50%. W praktyce można powiedzieć, że 3N cykli dla pojemności C / 2, więc 50% plus przyrost pojemności brutto w całym okresie eksploatacji. Zmniejszenie ładunku do 1/3 pojemności może dać 6 x tyle cykli.
Jednak obniżenie ładunku do powiedzenia, że 10% pojemności może dać nie więcej niż 30 x tyle cykli, więc zysk nie większy niż 3x, jeśli tak.
Te figury są „z mojej głowy”, ale wierzę, że są w ogólnie poprawnej kolejności i będą wystarczająco dotknięte innymi czynnikami, które mogą być jedynie przewodnikiem.

Akumulatory litowo-jonowe, które muszą mieć wyjątkowo długi cykl życia, mogą być ładowane do około 2,8 V / ogniwo. To znacznie zmniejsza pojemność ogniwa (może do 30% normalnego maksimum), ale pozwala na 8000 cykli. Akumulator Mars Opportunity Rover działa na takim poziomie plus „cała magia, którą potrafią pracować”, aby osiągnąć taki rezultat.

Referencje:

Więcej informacji na ten temat można znaleźć na stronie www.batteryuniversity.com.
Te strony są istotne:

BU-409: Ładowanie litowo-jonowe
„Dowiedz się, jak przedłużyć żywotność akumulatora, stosując prawidłowe metody ładowania”.

BU-808: Jak przedłużyć akumulatory litowe
„Odkryj, co powoduje, że Li-ion starzeje się i co może zrobić użytkownik akumulatora, aby przedłużyć jego żywotność”

Russell McMahon
źródło

Jest to interesująca odpowiedź, a także interesujące, że zaczyna się od wrażenia, że ładowanie do pełnej jest w porządku, ale ma ciekawy wniosek, że częściowe ładowanie jest rzeczywiście najlepszym rodzajem transakcji, jeśli potrzebujesz długoterminowej wydajności. :-) Nie do końca to rozumiem, a Liam trudno to przeczytać, ale i tak będę +1. ^ _ ^

cnst

@ cnst Przepraszam, jeśli t nie jest tak jasne, jak mogłoby być. Ładowanie do momentu, gdy prąd w trybie CV spadnie, powiedzmy, że 25% I max jest „OK”, jeśli chcesz maksymalnej pojemności i nie przejmujesz się zbytnio żywotnością cyklu. Jeśli ładujesz tylko do trybu CV, to mówię, że 50% Imaxa da więcej, niż pojemność, ale pojemność na cykl będzie niższa. „Road Warriors”, którzy chcą, aby każde ostatnie mAh, które dostaniesz na komórkę, może wydawać się nie w porządku. Ktoś, kto chce obniżyć całkowity koszt, może myśleć, że JEST OK. Tak więc miara OK zależy od pragnień użytkownika.

Russell McMahon

Wszystkie laptopy (a zwłaszcza telefony komórkowe) wykonują „pomiar paliwa” baterii. Wszystkie te urządzenia mobilne mają ładowarkę baterii, którą można uruchomić lub zatrzymać za pomocą polecenia. Nie widzę powodu, dla którego byłaby to zasadniczo kosztowna funkcja. Niektóre z nich mają oprogramowanie, które pozwala użytkownikowi na precyzyjną kontrolę, a inne wykorzystują tylko funkcje wbudowane w system operacyjny.

Nick Alexeev
źródło

„Znacznie przedłużyć żywotność baterii” to subiektywne stwierdzenie. Trochę badań w Internecie ujawnia ( laptopy z najdłuższą żywotnością baterii ), że nowy IBM / Lenovo Thinkpad ma szacowany czas pracy baterii na ponad 15 godzin, podczas gdy nowy Toshiba Protégé ma 15 godzin pracy na baterii. Na podstawie powyższego linku można bezpiecznie założyć, że IBM / Lenovo Thinkpad mają lepszą technologię zarządzania bateriami. Jeśli zagłębisz się w zestawy funkcji tych laptopów, przekonasz się, że każdy producent oferuje inną propozycję wartości. Producenci konstruują urządzenia zgodnie z propozycjami wartości. Istnieje wiele powodów, dla których inni dostawcy nie oferują tej samej funkcji.

Innym czynnikiem mogą być konsekwencje własności intelektualnej. Wraz ze wzrostem liczby urządzeń mobilnych, dostawców zarządzania energią i producentów akumulatorów patentowych wprowadzono innowacje, aby uzyskać różnicę w stosunku do konkurencji. Dlatego zbadanie ostatnich zgłoszeń patentowych i zgłoszeń jest kolejną drogą do zbadania, czy IBM / Lenovo lub którykolwiek z partnerów biznesowych IBM / Lenovo ma patenty, które pozwalają im uzyskać strategiczną przewagę nad konkurencją. Istnieje kilka odniesień, które mogą pomóc w procesie dochodzenia.

Z punktu widzenia technologii zarządzania energią baterii koszty urządzeń do zarządzania energią są bardzo tanie. Szybka kontrola cen IC do ładowania akumulatorów BQ240X od TI jest wymieniona na 0,85 USD / 1ku. Są też inni świetni dostawcy układów zarządzania energią, tacy jak mikroprocesor i Fairchild. Można bezpiecznie założyć, że cena może nie być czynnikiem kompilującym.

Najwyraźniej paliwo mierzy najczęściej używaną opcję oprogramowania do zarządzania energią używaną przez większość użytkowników urządzeń mobilnych. Zagłębiając się w laptop, znajdziesz wiele zaawansowanych opcji zarządzania baterią. Poniżej znajdują się opcje dostępne na moim laptopie. W rzeczywistości konsumenci rzadko korzystają z tej opcji. Dlatego trudno jest uzasadnić inwestowanie w inżynierię zestawu funkcji funkcji, którego zwykle nie używają konsumenci, chyba że istnieją badania wskazujące inaczej. Powinno to zasadniczo odpowiadać na drugą część pytania.

Wręcz przeciwnie, istnieje niewiele aplikacji mobilnych dla przedsiębiorstw, w których zestaw funkcji funkcji ładowania baterii jest implementowany w sposób omówiony w pytaniu. Aby odpowiedzieć na twoje pytanie, takie zestawy funkcji funkcji są opracowywane w urządzeniach spełniających określone wymagania dotyczące wartości. Poniżej znajduje się urządzenie, które ma zestaw funkcji funkcji, do których odnosi się pytanie. Ładowarka wyłącza się, gdy akumulator jest w pełni naładowany. Podobnie urządzenie mobilne zarządza ładowarką baterii zgodnie ze specyfikacją. Zarówno ładowarka baterii, urządzenie mobilne, jak i bateria są inteligentne do zarządzania ładowaniem.

Sprzedawcy napotykają wiele nie-technicznych manewrów, takich jak własność intelektualna, umowy biznesowe, partnerstwa, regulacje, wiele innych w zakresie wdrażania technologii baterii. Jest bardzo podobnie, ponieważ powód jest nietechniczny.

Na koniec warto zbadać inny rodzaj chemii akumulatorów. Litowo-jonowy (LiIon) jest najpopularniejszym i szeroko stosowanym urządzeniem mobilnym, ale litowo-polimerowy (LiPo) szybko zyskuje uznanie jako realna alternatywa. Dostawcy akumulatorów wyróżniają się, oferując różne propozycje wartości, aby uwzględnić żywotność baterii.

Poniżej znajdują się linki, które pomogą rozpocząć dalsze badania

Referencje:

Mahendra Gunawardena
źródło

Ta odpowiedź sprowadza się do „nie wiem, to mogą być patenty”. Jeśli nie znasz odpowiedzi na pytanie, naprawdę lepiej nie odpowiadać.

EnergyNumbers

@EnergyNumbers ... LUB możesz to podsumować jako „nie ma dobrych powodów technicznych”.

Russell McMahon

Tak, to rodzaj pustej odpowiedzi. Nagłówek, porównujący początkową pojemność dwóch marek laptopów, jest szczególnie wyłączony. Gdybyś miał powiązać z testem, w którym oba były używane stacjonarnie przez okres jednego roku, a zalecenia producentów dotyczące takiego zastosowania były przestrzegane, za pomocą oprogramowania, a nie poprzez fizyczne odłączenie akumulatora, to wynikowy czas pracy był mierzony, nie chciałbym nie zdziw się, jeśli akumulator litowo-jonowy, który został naładowany, nie miałby nawet wystarczającej pojemności na dolnym końcu, aby umożliwić bezpieczne wyłączenie laptopa, gdy moc osiągnie koniec.

cnst

@cnst Nie chciałem krytykować tej odpowiedzi - po prostu oferowałem kontrapunkt dla komentarzy EN. Odpowiedź nie odnosi się dobrze do twojego głównego punktu, ale zawiera pewne dobre informacje. Twoje główne pytanie brzmi ~ = „Dlaczego nie więcej producentów zapewnia tryb, który cyklicznie włącza baterię w zakresie ~ = powiedzmy 3,4 V - 4,0 V na komórkę w trybie„ komputerowym ”? Witryna uniwersytecka zajmująca się bateriami, o której wspomina Mahendra, zapewnia więcej informacji temat

Russell McMahon

@ Mahendra - Nie chcę być niegrzeczny, ale myślę, że nie zrozumiałeś w pełni jego głównego punktu. To pytanie nie działa z powodu maksymalnego czasu pracy przy pojedynczym ładowaniu, lecz raczej przy ponownym uruchomieniu akumulatora, gdy GŁÓWNE POŁĄCZENIA są tak zoptymalizowane, że cykl akumulatora i żywotność kalendarza. Podkreśla, że można to osiągnąć, utrzymując napięcie akumulatora daleko od Vmax ~ = 4,2 V i Vmin 3 V w trybie „połączenia gvrid. Mówi, że Lenovo to robi, ale nikt inny nie robi i zastanawia się, dlaczego. Moja odpowiedź obejmuje również wiele obszarów i nie koncentruje się wyłącznie na swojej metodzie

Russell McMahon