バックアップバッテリーに自動的に切り替わるデバイスを設計するにはどうすればよいですか？

多くの種類のバッテリーは、完全に消耗してから再充電するまで使用すると最適に機能すると言われています。

（編集：「メモリ効果の神話」は。かなり広まっている電池は、それらが毎回「補充」されている場合は、同じように動作します。）

現在、私はデバイスを標準的な方法で設計します。バッテリーの電力をできるだけ長く使用して、電力がなくなるとまったく機能しなくなります。

以下を実装する簡単な方法があったら、これから使うかもしれません。

• 2つの独立したバッテリー（またはそれ以上）
• 1つの電池の使用を開始したら、完全に消耗し てメーカー推奨の最小電圧に達するまで、電池を使い続けます。
• 「使用中」のバッテリーが完全になくなったら、次のバッテリーの使用に切り替えます。おそらく「5V電源の切り替え」に似たテクニックを使用していると思います。質問。
• 最後のバッテリーに切り替えたら、ある種の低電力モードに移行して、「リンプモード」でも重要なことを行えるようにしますが、できるだけ早く充電器に接続するようユーザーに通知します。
• 充電器に接続したら、標準モードに戻ります。ただし、バッテリーが完全に充電される前に充電器から切断された場合は、リンプモードに戻ります。
• （オプション）充電器に接続しているときは、消耗したバッテリー（1つまたは複数）のみを充電し、充電済みの状態にしてください。「使用中」のバッテリーはそのままにしておきます。
• （オプション）最後に完全に消耗したときに、特定の各バッテリーからどれだけの総エネルギーを抽出できたかを正確に追跡します。その数を使用して（おそらくプーケルトの法則を使用して修正されます）、将来の実行時間の非常に正確な推定値を取得します。

すべてのデバイスがこれを実行しないのはなぜですか？

• 携帯電話：最初のバッテリー：狂ったように話します。最後のバッテリー：緊急通話のみ。
• ラップトップ：最後のバッテリー：静的なドキュメントを検索するのに十分な遅い速度に戻します
• ハンドヘルドGPS：最後のバッテリー：画面の更新頻度を減らしたり、バックライトを暗くしたりして、エネルギーを減らしてみてください。

すべてのデバイスがこれを使用しないのはなぜですか？コストと複雑さが増します。彼らが何かをしない理由は他にありますか？

真剣に、私はこれのためのオプションと実装がたくさんあると思います。2つの同等のバッテリーを使用することはあまり意味がありません。そのため、2番目のバッテリーは非常用電源またはリンプホーム電源に使用されることがよくあります。たとえば、PCのマザーボードには、停電時のRAM保持バッテリーがあります。ラップトップは「バッテリー低下」の警告を出すことがよくありますが、そのときはできる限り電力を削減して構いません。

「電池は完全に空になるまで使用してから充電するのが最も効果的です」というあなたの声明は、あなたの考えだと思います。少し広いです。これは、ニッケルベースの化学（NiCd、および程度は低いがNiMH）化学の場合に当てはまります。リチウムイオンセルには、このメモリの問題はありません。実際、深い放電を避ければ、寿命が向上します。参照として、BatteryUniversity.comのこのページを参照してください。

独自のデバイスでよりインテリジェントな電源管理を行うためのオプションがいくつかあります。

最も単純なのは、電源のORingダイオードです。必要なのがホットスワップ可能な電源であり、入力に少し余裕がある場合は、バックアップバッテリーをダイオードのアノードに接続し、カソードをメインバッテリーに接続できます。メインバッテリーの電圧がバックアップより0.7V低下すると（または取り外されます）、他のバッテリーが作動します。バックアップバッテリーへの漏れ電流に注意してください。過充電になる可能性があります。

または、TPS110のようなパワーマルチプレクサICを使用することもできます。これにより、常により高い電源を使用する代わりに、入力電圧とは独立して（必要に応じて依存して）入力を選択できます。

最後に、リニアテクノロジーは彼らが「PowerPath」コントローラと呼ぶものを彼らのバッテリー充電ICに組み込みます。私は彼らのLTC4011を使用しました。これはバッテリーと外部電源の間をシームレスに移行し、外部電源が切れている間バッテリーを充電します。

ニッケルカドミウムセルは悪名高いバッテリーで、定期的にサイクルしなければ「メモリー」効果を生み出します。

新しいリチウムイオン充電式セルは、メモリ効果の影響を受けないと見なされます。実際、それらを完全に放電しないことが最善です（完全に放電した状態で保存すると寿命が短くなる可能性があります）。したがって、ほとんどの電子機器は「死」状態に入りますが、エネルギーを監視できますが、高電力状態に入ることを拒否します。

ラップトップを含む多くのデバイスは、充電器のコロンカウンターとセルの電圧を介してバッテリーの状態を非常に正確に監視できます。これにより、二重の充電回路とバッテリーを必要とせずに、上記のすべての動作が可能になります。

バッテリーを完全に放電することは、すべてのバッテリーにとって悪いことです（まあ、リチウム水素バッテリーではないかもしれませんが、ラップトップにバッテリーがある場合は、とにかく何をしているのかわかります）。

慣例は、残念な設計決定の合流のため、NiCadバッテリーから始まります。完全に循環しないとNiCadの容量が失われるという一般的な信念は誤りです。
基本的に、NiCadバッテリーの浅いサイクルは放電曲線の低下をもたらし、その結果、NiCadを使用する多くの電子機器はバッテリーが空であると誤って報告します。セルの容量が大幅に減少するわけではなく、セル電圧が少しだけ低下するだけであることに注意してください。NiCad放電曲線の大部分が非常に平坦であるという事実は、セル全体の電圧の小さな変化につながり、バッテリーの「充電状態」の読み出しに大きな変化を引き起こします。

メモリ効果はNiCadでのみ発生し、実際には他のセルの化学物質には存在しなかったことに注意してください。電池の種類の融合、およびすべての電池が同じであるという素朴な仮定は、すべての電池が定期的なサイクルを必要とするという考えにつながったものです。

バッテリーは、特定のサイクル数に耐えることができるよりも、特定の量のエネルギーを貯蔵および放出できると考える方がおそらく正確です。このエネルギーが500の半サイクルで放出されるのか、1000の四分の一サイクルで放出されるのかは、ほとんど関係ありません（放電深度が大きくなると、実際には電池の総エネルギー容量が減少しますが、電池が完全に放電されない限り、それほどではありません）。

デバイスのバッテリーを完全に放電および再充電する必要があるとメーカーが述べているのは、内部バッテリー充電測定電子機器が適切に自身を調整できるように、これは単にこれを述べているだけです。基本的に、時間の経過とともに、充電状態の測定値は、バッテリーの充電と放電の効率のわずかな変動によりドリフトします（基本的に、それは積分器です）。単一のフルサイクルにより、電子機器はバッテリーの状態を推測する必要なくバッテリー容量を正確に測定できます。完全に循環しないと、バッテリー測定電子機器がバッテリーの状態を不正確に報告するという事実が、メモリー効果の神話の忍耐力につながっています。バッテリーは実際には交換されていません。電子機器は誤った充電状態を報告しています。

私の知る限り、電子機器のバッテリー寿命を徐々に減らしている最大の原因は時間です。リチウム電池は、実際に使用されているかどうかに関係なく、数年で使用期限が定められています。適切なストレージ・プラクティスは、この貯蔵寿命を延ばすことができますが、彼らはなりますあなたを使用しているものに関係なく、それらを通じ入れ、時間をオーバー崩壊します。

リチウムを深く循環させることは、実際には彼らにとってかなり悪いです。必要がない限り、それを行わないでください（SOCが20％を超えないようにしてください）。

注：ニカデのひげの成長の問題など、いくつかのことはスキップしています。詳細については、以下のNiCadのリンクを参照してください。

参照：
http : //en.wikipedia.org/wiki/Memory_effect
http://en.wikipedia.org/wiki/Nicad