Выбор элемента для устройства с низким потреблением — это небольшая задача моделирования, и ее количественное решение устраняет догадки при выборе между щелочным и аккумулятором. В данной статье по выбору строится бюджет саморазряда: заряд, который устройство реально потребляет, отделяется от заряда, который элемент теряет в простое, этот бюджет сравнивается с кривой срока годности щелочного элемента и показывается, как выбрать емкость, число элементов в ротации и ритм перезарядки. Метод намеренно достаточно прост, чтобы закупщик или менеджер по продукту мог применить его в электронной таблице, оставаясь верным лежащей в основе электрохимии.
Годовая потребность в заряде — это интеграл тока по времени: фоновый ток за весь год плюс ток события, умноженный на длительность и частоту событий. У большинства устройств с низким потреблением фоновый и дежурный член доминирует в расчете, даже если пользователю события кажутся главными; поэтому измерение тока покоя важнее измерения пика при нажатии кнопки. Выражение результата в миллиампер-часах в год дает первую строку бюджета: сколько заряда устройство взяло бы от идеального элемента с нулевым саморазрядом за двенадцать месяцев.
Ни один реальный элемент не идеален. Обычный NiMH теряет в месяц значительную долю емкости, сосредоточенную в начале, NiMH LSD теряет гораздо меньшую и убывающую долю, а щелочной элемент теряет емкость из-за деградации при хранении плюс небольшой риск протечки, растущий с возрастом и нагревом. Полный заряд, с которым элемент должен начать, — это потребность устройства плюс потери в простое за выбранный интервал службы. Поскольку потери в простое начисляются на остаточный заряд, честный расчет идет помесячно, а не применяет плоский годовой процент, – и он сразу показывает, почему обычный NiMH не справляется с дежурным режимом, тогда как NiMH LSD становится пригодным.
Справедливое сравнение — это эффективная энергия, отданная за год и на потраченную валюту, а также на единицу экологической нагрузки, а не номинальные мА·ч. Анимированный график бюджета ниже складывает потребление устройства и потери в простое для щелочного, обычного NiMH и NiMH LSD на многолетнем горизонте: щелочной нужно заменить, когда его емкость исчерпана или когда риск протечки делает замену разумной, обычному NiMH требуются частые перезарядки, которые сводят на нет дежурное использование, а NiMH LSD проходит длинный ровный интервал между перезарядками в течение лет циклирования. Точки пересечения – где аккумулятор становится дешевле и менее нагруженным, – вытекают из расчета, а не из маркетинга.
Зная годовой бюджет, емкость выбирают, чтобы задать интервал службы: цель, например, от шести до двенадцати месяцев между перезарядками в пульте, диктует минимальную пригодную после саморазряда емкость, а не самый крупный элемент на полке. Для дома небольшой ротационный пул – один комплект в устройстве, один заряженный и готовый – полностью исключает простои; это модель, которую поддерживают розничные наборы в стиле IKEA, продавая элементы вместе с зарядным устройством. Завышение емкости редко помогает при низком потреблении, поскольку ограничивающий фактор — время простоя, а не отданный ток; подобранные элементы важны везде, где два или более стоят последовательно.
Ротация при низком потреблении предпочитает мягкое, хорошо завершающее заряд устройство, а не быстрое, поскольку элементы перезаряжаются нечасто и нет пользы – и есть некоторый стресс – от быстрой зарядки элементов, которые затем будут стоять месяцы. Зарядное устройство с независимыми каналами и безопасным для обслуживания поведением подходит дому, который ротирует несколько типоразмеров. Модель подбора должна также учитывать собственное потребление зарядного устройства в режиме ожидания, если оно остается включенным, – небольшой, но реальный член в честном домашнем энергетическом бюджете и деталь, становящаяся все более значимой для европейских покупателей, осознанно относящихся к экодизайну.
Процедура дает решение на одну страницу: годовая потребность устройства, бюджет потерь в простое по химии, требуемая емкость для целевого интервала, число элементов в ротации, тип зарядного устройства и результирующее многолетнее сравнение затрат и отходов. Она также отмечает те немногие устройства, где модель снова указывает на первичный элемент. В таком виде выбор между щелочным и NiMH LSD перестает быть идеологическим и становится проверяемым расчетом – тем видом доказательства, которое розничный закупщик может защитить внутри компании, а производитель – поддержать. Статья C показывает, как проверить допущения модели с помощью измеренных удержания и поведения при отсечке.
Weijiang Power строит модели подбора для низкого потребления NiMH LSD AA/AAA на основе измеренного фонового тока, удержания по МЭК 61951-2 и целевого интервала службы, с рекомендациями по ротации элементов и зарядному устройству. Пришлите токи покоя и событий вашего устройства, и мы вернем количественный бюджет «щелочной против NiMH».
