家電のバッテリーが不均等に使用されるのはなぜですか？

子供のおもちゃやリモコンなどのバッテリーを交換するとき、バッテリーをテストしましたが、バッテリーの消耗が異なることに気づきました。1つは死に、もう1つは緑のままです。

なぜこれが起こるのですか？また、この極端な場合、バッテリーが1つだけではないのはなぜですか？

それらは通常AAであり、製品または充電式のものとすることができます。

また、デバイスが停止して、正常なバッテリーを使用し始めないのはなぜですか？

バッテリー間では常に容量に多少のばらつきがあります。玩具の使用では、電流は通常、他の多くのアプリケーションと比較して高いレベルで引き出されるため、バッテリーの内部抵抗は非常に重要です。

このサービスでは、寿命が近づくと負荷時の電圧が非常に急速に低下するため、容量のわずかな違いでセルの電圧が大きく異なる場合があります。

ただし、セルがすべて同じように新鮮なセルに同時に置き換えられたのでない限り、良さそうに見えるセルも同様に寿命に非常に近い可能性があります。パッケージングと使用との間の数量の不一致（たとえば、4個でパッケージ化され、3個で使用されるセル）は、容量の不一致の一因となります。

Panasonic AAセルの上のグラフでは、1Vから0.8Vまで数時間で電圧が低下することがわかります。ラジオの持続時間は130時間程度で、減少はより穏やかです。電圧が寿命の800 mVを下回ると、おもちゃの他のセルから大きな逆電流が供給されるため、はるかに低い電圧まで急速に低下し、逆になる場合があります（負荷がかかった場合、または負荷が取り除かれた後でも）。タイプサービス。

バッテリーテスターは通常、バッテリーに負荷をかけ、電圧を測定することで機能します。適用される負荷は、異種アプリケーションの要件間の妥協点になります。

バッテリーテスターが比較的小さな電流を引き込む場合でも、ほとんど消耗したセルは正常であると思われるかもしれませんが（ラジオでは正常です！）、逆充電されたセルを誤って死ぬことはありません。これが、一部のバッテリーテスターがテスト用の電流を選択できる理由です。高電流では、明らかに「緑色」のセルがアンバー色の範囲に入る可能性が高くなります。

典型的な玩具では、電池は単純に直列に接続されており、玩具は動作するために比較的高い電流で特定の合計電圧を必要とします。バッテリーの直列チェーンは、最も弱いリンクと同じくらい強いだけなので、1つのバッテリーが非常に消耗すると、モーターなどは動作するのに十分な電圧を取得できません。

玩具には、容量が小さい可能性のある最も安価なバッテリーセルが付属していますが、許容範囲は最も広くなっています。この許容値と「最も弱いセルが最初に失敗する」が一般的なルールです。

これを理解するには、各バッテリーを充電済みのコンデンサ、たとえば1000ファラッド+/- 20％としてモデル化します。次に、同じ初期電圧で直列に接続し、たとえば100オームで負荷をかけ、最悪の許容値、たとえば3つのセル+ 20、0、-20％を使用して充電終了をシミュレートまたは計算します。

そうすれば理解できます。一方、リチウムポリマーとカーバッテリーは0.1％から開始し、初期充電の-90％を超える許容範囲で単一細胞死の前に10％に向かって老化します。

ESRは上昇し、Cは充電終了に向かって値が急速に低下します。

これを分析すれば、理解できます。

簡単に理解できるように、Cの値を薄い空気から引き出しましたが、mAhの時間定格によって異なります。I _c = C * dV / dt、ここでdVは化学反応に応じて通常1.6〜1 V = 0.6 Vですが、mAh定格はI * dt = C * dVであるため、一定期間定格の場合50 mAh = 50 mA * 3.6 ks 1 C = 20 hのように、すべてのバッテリーにもESR値があり、広い許容範囲が適用され、一般に低SoCと長寿命の両方で変化するRISING mAh定格でESRが低下します。

経験則では、ESRは時々Ahに関連していますが、方法ではありません。

最後に、あなたの質問に対する答えは、C [F]値が最も低いバッテリーセルです。直列の場合、持続すると、逆充電にもなります。 次の質問をお願いします...

ここで単三電池の容量を比較します。

「DURACELL標準」の上の注意は2000 mAhまたは2Ahまたは7200A秒です

• EEの一般的な知恵：

  • $f_{-3dB}=\dfrac{0.35}{t_R}$ 立ち上がり時間90％から10％または10から90％
  • RC = TまたはL / R = Tは漸近時間として定義され、
    • T = RCが1から1 / eに減衰する* 100％〜37％または0から〜63％

• ただし、バッテリーマーケティング情報は100％SoCから0％までのAh容量を使用することがあるため、測定時間の基準にいくつかの違いがあります。

ただし、どちらの場合も保存されるエネルギーはE =½CV²ですが、バッテリーの場合は、初期放電からVbatとしてE =½C（Vi²-Vf²）をお勧めします。急速な老化。

各電圧はセル温度に大きく依存します。しかし、私が思い出すように。

短期記憶を削除するためにわずかな負荷をかけると、Vbatの測定（100％）

• 3.6から3.0 VでLipoΔV= 0.7
• 鉛酸= 12.5から11.5 V
• アルカリ= 1.5Vから1V

バッテリーの製造公差に関する注意事項に加えて、バッテリーの電気接続を回路のさまざまな部分に分割する（少なくとも1つの）デバイスを見てきました。

私の場合、それは3個のAAAバッテリーを備えた安価な目覚まし時計で、2個は電子機器を実行するために直列に接続され、3番目はLED /アラームを実行するために最初の2個に直列に接続されました。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

これは一般的ではないと思いますが、別の可能な説明です。

re：家電製品のバッテリーが不均等に使用されるのはなぜですか？

1. セルの品質および/またはセルが異なるバッチから来ました。これにより、異なる放電/放電時間が生じる可能性があります。デバイス（おもちゃ）が正常に動作するには、通常、特定の最小VとAが必要です。弱いセルがデバイスを操作するために必要なVとAのシェアを提供できないと、デバイスはアンダーパフォーマンスを開始するか、すべて一緒に停止します。充電器とテスターの性能に応じて、セルが古くなると、その差が大きくなり、セルを測定すると、一方のセルがテスターで「緑」に見え、もう一方のセルが死んでいるか死んでいるように見えることがあります。

2. ユーザーは、しばしば充電器とデバイスのセルを混ぜて一致させます-古い充電式セルと新しいセルを混ぜることがよくあります-充電式セルとプライマリ（使い捨て）セルを混ぜることもあります。充電式セルが古くなると、充電容量を失う傾向があり、（新しいセルと比較して）異なる放電/放電プロファイルを持つ傾向があります。使用する充電器によっては、ユーザーが自分のデバイスで異なる充電で複数のセルを使用することを意味する可能性があります-もちろん、最も弱いセルが十分な電力を提供できる限りデバイスは動作します（通常はより大容量の新しいセルがデバイスにエネルギーを提供するよりもはるかに短い時間です。

re：...なぜバッテリーが1つだけではないのですか？」

バッテリーはセルの集まりです。もちろん、特定の用途向けに大きなセルを製造することもできます。ただし、そのセルは、現在のセル設計と比較した場合、他のアプリケーション用のバッテリーの構築にはあまり役に立たない可能性があります。

re：「デバイスが停止し、正常なバッテリーの使用を開始しないのはなぜですか？」

時には、（セルの接続性に応じて）良いセルからのエネルギーが、他の弱いセルのピーターの出力としてデバイスを動作させ続けることがあります。バッテリーの電力（VA）出力容量が、デバイスの動作に必要な最小しきい値を下回ったために不可能な他の時間。

チョーク（リアクトル）に共鳴できないため、バッテリーをコンデンサとしてモデル化できない可能性が示唆されました。

これは誤りであり、Qが共振するには低すぎることを証明するだけであり、コンデンサーである必要はありません（ダイオードのような化学的にオフセットされた接合電圧は正しく分極される必要がある）

直列タンク回路の場合、抵抗に対するリアクタンスの比= Qは共振するために> 1でなければならず、長時間にわたって>> 1でなければなりません。ここで、Q = 0.7は臨界減衰として定義されます。

私は安全に、バッテリーは過度に減衰した超（低）低Qコンデンサーであると言うことができます。

証明

バッテリーに単一のCモデルを使用する（1次近似）

$\dfrac{1}{ESR*2\pi fC}~~~Q=\dfrac{0.16T_r}{T} \text{ for T=ESR*C} ~~$

$~ T_o=\frac{1}{f_o} \text{ res. freq. e.g. ~LiPo: T=100kF*5mΩ=500s {min.theoretical drain time}}$

• ただし、熱が上昇するとLiPoが爆発するため、未溶融のLiPoを決して短絡させないでください。

Q >> 1または0.16Tr / 500> 1の場合、サイクル期間Tr >> 3125 sまたは>> 52分

次に、チョークまたは同等以上のチョークを選択しますQ >> 1 L / R >> 52 minutes egeg >> 100H /30mΩ

そのため、バッテリーからLCオシレーターを作成することはできません。

以下のようなトランスの中には、Qが1に近く、時定数が長いものがあります。

ちなみに、工場で上記のようなトランスの1次巻線に18650 LiPoセルを適用しましたが、予想どおり、V = LdI / dtは飽和するまで過減衰の低速ランプでした。なんというタンク！

現実には、バッテリーは数万ファラッドの非常に長い時定数と低いQを備えた巨大なスーパーキャップです。

しかし、あなたの質問に答えるために。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

最後の質問に答えるには：

デバイスが2本の単三電池で動作する場合、これらは通常直列に接続されます。つまり、電圧が加算されて動作電圧になります。この場合、2 * 1.5V = 3Vです。デバイスは、デバイスごとに異なる特定のしきい値までしか動作できません。デバイスが3V用に設計されており、2Vを超える電圧で動作できるとします。この場合、バッテリーの1つはほぼ満充電（たとえば1.4V）のままですが、もう1つは0.2Vで完全に消耗します。これは、デバイスに電力を供給しなくなる1.6Vの直列電圧の合計に等しくなります。

すべてのバッテリーには、充電または放電のサイクルがいくつかあります。最も夕食が多くて高価なバッテリーでさえ、同じバッチまたは同じモデルで同じ会社によって製造された異なるバッチに関係なく、いくつかの異なるものがあります。

この現象は、通常はシングルペアのペアだけでなく、さまざまなソースが付属している安価なおもちゃのバッテリーだけで見られない場合があります。私の個人的な経験では、テレコミュニケーションネットワークでの産業用バッテリーの使用も、同じバッテリーバンク内で異なる方法で使用されることが示されています。

前述したように、同じモデルと同じ使用パターンであっても、充電サイクルまたは放電サイクルでは、すべてのバッテリーの原子レベルが異なります。バッテリーの周囲環境の影響もあり（バッテリーバンクの中央のバッテリーは高温にさらされる）、パフォーマンスと寿命が不均一になります。

だからそれはランダムなケースではありませんが、ほとんどの場合、彼らは一緒に行動しても異なる性能を示します...