Existe algum benefício em usar um amplificador de tensão (como o Batteriser) em baterias "gastas"?


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O Batteriser [Edit: removido mortos, ligação prejudicial] é um produto financiado pelo público destinado a prolongar a vida útil da bateria, aumentando a tensão. É basicamente um ladrão de joule que está em um pequeno pacote que desliza sobre a célula.

Dave Jones, do EEVBlog, fez um vídeo desmembrando o produto:

A que o pessoal do batteriser respondeu com um vídeo próprio:

E uma resposta de Dave:

Os dois últimos vídeos tratam principalmente da falha da equipe promocional do Batteriser em entender como medir a tensão fornecida pelas baterias sob carga e fora do circuito. Eles acreditam que uma fonte de alimentação é um teste "injusto" porque se comporta diferente das baterias ou que os céticos não consideraram a resistência interna da bateria, etc.

Embora eu ache óbvio que o pessoal do batterizador não tenha compreendido alguns conceitos básicos, questiono se um circuito do tipo ladrão de joule é uma boa maneira de utilizar a energia restante em uma célula. (Certamente não os 80% que a Batteriser afirma que jogamos fora.)

Existe algum benefício em usar um amplificador de voltagem em baterias que estão abaixo da tensão de corte / operacional de um dispositivo?


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Dave mostra que há tão pouca energia que não faz sentido neste vídeo.
Matt Young

Por favor, veja minha resposta abaixo, que também contém informações de Dave que referenciou um estudo de> 600 baterias descartadas, das quais> 200 foram testadas, mostrando que mais de 33% da energia permanece sem uso na bateria descartada média. Este estudo e a figura foram referenciados por Dave em um artigo intitulado "The Batteriser Explained".
precisa saber é o seguinte

Respostas:


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"Existe algum benefício em usar um amplificador de voltagem em baterias que estão abaixo da tensão de corte / operacional de um dispositivo?"

É claro que há benefícios nessa situação: uma bateria que, de outra forma, estaria morta, ainda pode ser usada por algum tempo. Mas provavelmente não por muito tempo, por isso é discutível se isso é útil.

O que o DJ (IMO corretamente) argumenta é que as alegações da Batteroo são exageradas na melhor das hipóteses, e o uso de seu dispositivo com baterias que ainda não estão abaixo da tensão de corte levará a um uso adicional de energia, portanto o efeito geral pode ser negativo.


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... o uso do dispositivo com baterias que ainda não estão abaixo da tensão de corte levará a um uso adicional de energia, portanto o efeito geral pode ser negativo. Eu não acho que esse ponto tenha sido feito o suficiente. Considerando que a maioria dos dispositivos atualmente possui algum tipo de conversor DC-DC, as ineficiências são agravadas e resultarão em perda da vida útil da bateria. É lamentável que muitas pessoas estejam comprando esse absurdo.
Matt Young

@MattYoung: Colocar uma fonte de comutação entre uma bateria e uma fonte linear pode melhorar bastante a eficiência da fonte linear se a tensão de saída da fonte de comutação for ajustada para corresponder à tensão mínima de entrada da fonte linear. Eu não ficaria surpreso se houver alguns dispositivos em que a vida útil da bateria possa ser melhorada em 50% ou mais. A menos que se saiba quais dispositivos se beneficiariam de tais dispositivos, no entanto, jogá-los aleatoriamente não é capaz de oferecer muitos benefícios.
Supercat

Não conheço muitos dispositivos alimentados por bateria que usam um regulador de energia linear.
Wouter van Ooijen

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Nosso objetivo é manter a carga das baterias funcionando o maior tempo possível. Em geral, essas cargas são de resistência fixa (como uma lanterna básica) ou energia fixa (como quase qualquer coisa eletrônica além de uma certa complexidade). Uma carga de energia fixa geralmente é um regulador de comutação, que possui uma tensão de interrupção mínima.

Uma carga de resistência fixa não se importa muito com a tensão de entrada; a energia das baterias cairá com o quadrado da tensão. Sua lâmpada fica mais fraca à medida que as baterias morrem, mas a lâmpada fraca consome menos energia. Você passa um pouco de tempo brilhando e um longo tempo brilhando. Ao colocar um conversor de impulso nas baterias em uma carga resistiva, você efetivamente transforma a lâmpada em uma carga de energia fixa. Agora, a lâmpada permanece acesa até que a tensão de interrupção seja atingida, momento em que a lâmpada para completamente.

Se a carga já tiver energia fixa, adicionar outro regulador à sua frente não mudará isso. O único efeito possível que você pode ter é alterar a tensão de interrupção. Se você aumentou a tensão de abandono do que já era, fez o dispositivo funcionar por um tempo mais curto! Se você reduziu a tensão de interrupção, poderá executar o mesmo dispositivo até um ponto de tensão mais baixo nas baterias.

No entanto, a energia total que você obtém da bateria colocando uma carga fixa de energia nela é muito complexa; em tensões mais baixas, você necessariamente consome mais corrente para compensar a potência fixa (P = VI). Quanto mais corrente você consome, mais a tensão do terminal cai devido à resistência interna da série, mais rápida a bateria morre e menos energia total você obtém dela. Portanto, você poderá aumentar a quantidade total de energia das baterias em uma quantidade muito pequena, e é quase certo que essa quantidade seja consumida pela eficiência reduzida da adição de outro regulador de comutação ao sistema.

Não estou vendo um bom argumento para isso. Você ficaria melhor com baterias recarregáveis.


Se um dispositivo possui uma fonte linear cuja tensão mínima de entrada é excessivamente alta (por exemplo, um dispositivo de quatro células que requer 5,2 volts para operação), colocando um amplificador na frente pode impedir que as baterias sejam incapazes de operá-lo enquanto resta 80% de sua energia. Se o suprimento linear usar uma pilha de bateria excessivamente grande para sua exigência de tensão (por exemplo, usar seis células quando 5,2 volts seria suficiente), um comutador no modo buck poderia reduzir substancialmente o consumo de corrente. Esses cenários não são terrivelmente típicos, mas adicionar um comutador para dispositivos onde eles podem melhorar significativamente a vida útil.
Supercat

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Se houver um dispositivo que consome 20mA continuamente em qualquer voltagem acima do mínimo necessário para a operação e funcione igualmente bem em qualquer voltagem desse tipo, um comutador de aumento de buck que faz a varredura aumenta ou diminui a voltagem da bateria para que o dispositivo sempre veja que a voltagem mínima pode reduzir a quantidade de corrente consumida pelas baterias que produzem mais voltagem do que o dispositivo precisaria e permitir operação contínua com baterias que produzem menos voltagem. Um ganha-ganha.

Um comutador de aumento de pressão que aumenta significativamente a voltagem acima do que o dispositivo precisaria para operar gastará energia sempre que a tensão da bateria estiver entre o que o dispositivo precisa e o que o intensificador fornece ao dispositivo.

Se o desempenho útil do dispositivo variar com a tensão, aumentar a voltagem da bateria pode oferecer um desempenho aprimorado, com o custo da vida útil reduzida da bateria; reduzi-lo pode oferecer melhor duração da bateria em troca de desempenho reduzido.

Se o dispositivo consome energia intermitentemente, e a quantidade de tempo que requer energia varia com a tensão (por exemplo, é um motor que precisa periodicamente mover algo a uma certa distância), a quantidade pela qual a escala de tensão aumenta ou diminui a corrente consumida pela bateria pode ser maior ou menor que a quantidade pela qual afeta a duração.

Se o dispositivo tiver um suprimento de comutação embutido, adicionar um segundo na frente dele pode oferecer poucos benefícios.

Em resumo, haverá alguns casos em que a adição de uma fonte de comutação pode melhorar significativamente a vida útil da bateria; haverá outros onde é inútil ou contraproducente.


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Ao testar uma bateria, é necessário carregá-la, caso contrário, a tensão flutua muito mais alto do que deveria, considerando a vida útil restante.

Na aplicação de alta demanda, a resistência interna da bateria se torna muito mais um fator na tensão que a bateria pode fornecer, levando a bateria a atingir sua tensão de corte muito cedo.

Vamos usar o flash da câmera como exemplo, pois esse é um aplicativo de alta demanda.

Especialmente se você estiver usando sua câmera em temperaturas abaixo de zero, onde a resistência interna aumenta e a reação química da bateria prossegue em um ritmo mais lento, você utilizará as baterias incrivelmente rápido. E essas baterias gastas serão consideradas pela câmera "mortas", para sua aplicação, naquele ambiente frio.

Mas leve essas baterias "mortas para a câmera" de volta para dentro e deixe-as aquecer, e elas ainda terão muito de sua vida restante e apresentarão uma voltagem decente também, mesmo sob carga de teste.

Existem muitos aplicativos de alta demanda. Brinquedos ou qualquer coisa motorizada e também produtos mal projetados, que eu vejo o tempo todo, mal projetados de várias maneiras. Porém, mesmo no cenário padrão, quase tudo corta em 0,8 ou mais volts, deixando a energia em 0,5 volts para ser usada no aplicativo de baixa demanda de energia e em algum tipo de conversor de impulso.

Para resumir, a chave para entender esse problema é perceber que uma célula considerada "morta" para o aplicativo de alta demanda não será considerada morta para o aplicativo de baixa demanda, mas essa energia poderá ficar inacessível sem algum tipo de conversor de impulso.

Também é importante entender que as aplicações de baixa demanda podem ser cortadas devido à tensão, quando ainda há muita energia nas baterias, que é o local onde o amplificador de tensão e acredito que o produto Batteriser também, se for de qualidade, definitivamente é útil. Portanto, produtos de baixa demanda de energia que cortam com baixa voltagem porque NÃO têm um impulso, DEFINITIVAMENTE se beneficiarão desse impulso.

Uma lanterna LED simples e barata é um bom exemplo de aplicação de baixa demanda e de um dispositivo que é cortado com base na tensão, porque a lanterna LED barata usa um resistor e a queda de tensão direta do LED para decidir o corte. .

Assim, para uma lanterna típica de 3 células, 3x1,5 = 4,5 volts novo. O LED cai cerca de 3 volts. Portanto, o corte de tensão natural para uma lanterna LED barata é realmente bastante alto, a 3 volts / 3 células = 1 volt por célula.

Mas acender esses LEDs é realmente um aplicativo de demanda bastante baixa. Definitivamente, resta muita energia nessas células.

Portanto, este é o exemplo perfeito de quando seria benéfico usar um circuito de impulso para obter a energia restante dessas células que foram usadas apenas até 1 volt por célula.

Eu assisti o tratamento que Dave do EEVblog deu a Batteriser, e acho que ele talvez tenha enfatizado demais onde Batteriser estava errado, mas pode não ter pensado suficientemente nas coisas acima que eu retransmiti, enquanto estudava extensivamente o Joule Thief, e eu não pense que Dave fez isso. Compreendo os pontos levantados por Dave, e alguns ainda podem ser preocupações válidas, mas uso meus circuitos Joule Thief o tempo todo e posso atestar que eles são definitivamente benéficos, assim como qualquer alternativa de impulso decente.

Finalmente, em caso de emergência, os produtos de reforço, sejam Joule Thief ou Batteriser, ou outro produto, seriam úteis e podem até se tornar críticos em um furacão Florence ou em outro cenário de desastre. Às vezes, é essencial ter apenas uma lanterna funcionando e, se ter um ou dois batedores por aí me permite fazer isso, então nessa contagem adicional também chamo o batedor e o ladrão de joule de benéfico.

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Editar # 1

Para responder a uma pergunta, não tenho absolutamente nenhuma afiliação com a Batteriser, a Batteroo Boost, a empresa Batteroo ou qualquer outra pessoa - apenas uma grande simpatia pelo ladrão de Joule e por tentar fornecê-lo ao terceiro mundo, onde ele não pode comprar eletricidade ou baterias, e não quero que as alegações exageradas de Batteroo torpede o ladrão de Joule.

Para apoiar o que eu disse, vou apelar para Dave, do EEVblog, e para um trabalho de pesquisa que ele referenciou diretamente.

Em seu post no EEVblog " The Batteriser Explained " (um tratamento bastante completo do assunto na minha opinião, e vale a pena ler), Dave afirma:

Aqui estão algumas ótimas pesquisas sobre baterias usadas. Cerca de 33% são desperdiçados com base em seus dados.

Eu aprecio Dave dizer isso, porque afirma que realmente há energia para usar na bateria descartada média. Ele também afirma o seguinte, o que para mim significa que o produto Batteroo ainda é útil (apenas não tão útil quanto exagerado):

Estou genuinamente perplexo com o motivo pelo qual Batteroo precisaria recorrer a reivindicações como 8 vezes a vida. Essa coisa ainda seria vendida como bolos quentes se eles alegassem números práticos realistas. 50% de aumento na duração da bateria? - ótimas, inúmeras pessoas ainda comprariam no preço super baixo em que estão ...

As referências a Dave deste estudo ajudam muito a responder a essa questão específica de troca de pilhas; portanto, para mostrar algumas de suas diligências, aqui está o fluxograma do teste:

Fluxograma do estudo de pesquisa mostrando a metodologia de teste do estudo

E aqui está um gráfico de dispersão e ajuste de curva que mostra os pontos de dados individuais e que há uma boa correlação:

Gráfico de dispersão do estudo de pesquisa com ajuste da curva polinomial de 4ª ordem

Este gráfico mostra quanta capacidade real foi deixada para muitas baterias descartadas.

Para seus testes, eles coletaram baterias descartadas de 19 caixas de reciclagem e depois separaram as baterias em 5 classes de voltagem, abrangendo 0,1 volt de 1,1 volt a 1,5 volts. As baterias foram selecionadas aleatoriamente e descarregadas usando uma carga de corrente constante de 120mA até 0,9 volts. No estudo da bateria 636, 265 foram descarregadas para 0,9v para determinar a vida útil restante (mAh). De acordo com os resultados dos testes para baterias descartadas:

  • Aproximadamente 10% podem ser considerados novos (ver ponto de dados 1.58v, fig 4 acima)
  • Cerca de 30% têm mais de 50% de sua energia restante
  • Cerca de 40% são totalmente descarregados (definidos no estudo como menos de 1 volt)

E, para que você não pense que 1 volt é completamente descarregado devido ao estudo, eles também dizem:

... todas as baterias com tensão inicial inferior a 1,0V são registradas como 0V e assumidas como totalmente descarregadas. É claro que isso não é verdade para a maioria deles, eles ainda contêm uma pequena capacidade restante que pode ser usada para alimentar dispositivos de baixa potência (por exemplo, relógio ou rádio pequeno). Isso não foi considerado importante em nosso trabalho.

Eles então discutem as razões pelas quais as pessoas jogam fora as baterias com tanta energia (> = 30%) restante:

  • Dispositivos de alta potência (corte antecipado)
  • Verifique se as baterias estão boas (substitua para cada uso)
  • Testador de bateria inexistente (ou incorreto) (estado de carga desconhecido)

Meu motivo pessoal mais comum é "Garantir que as baterias estejam boas". Eu tenho um gravador de áudio e não o uso com frequência, mas quando o faço, quero ter certeza de que ele não falhe no meio de algo importante (recital de uma criança). Portanto, minha ação padrão é colocar novas baterias.

O ponto principal que eu quero transmitir é: não deixe as alegações infladas de Batteroo arruinarem a verdade - que realmente resta energia nas baterias descartadas. Cuidado com vazamentos, porque quanto menor a descarga, maior a pressão.

Definitivamente, há vantagens em usar um amplificador de tensão (como o Batteroo Boost ou um Joule Thief) em baterias "gastas".


Qual é a sua afiliação com o Batterizer?
winny 22/09/18

@winny Não tenho absolutamente nenhuma afiliação com a Batteroo, Batteriser, Batteroo Boost ou qualquer produto, empresa ou funcionário relacionado. Não tenho absolutamente nenhum interesse na empresa ou em qualquer um de seus produtos. Estou apenas defendendo o Joule Thief, que também seria "sem benefício" se o produto Batteroo fosse "sem benefício", pois eles têm os mesmos casos de uso básicos. Por favor, veja minha resposta editada, que agora suporta minha posição com dados concretos, e as respostas de Dave do EEVblog, que, ao que parece, concorda comigo.
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