Quiero construir una batería que alimente 2 lámparas LED, 2 ventiladores, cargue un MacBook, un teléfono y un módem WiFi toda la noche. He estudiado diseño industrial durante 4 años. ¿Qué necesito saber / leer para hacer esto?

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Energía
La energía total descargada define la capacidad de la batería.
<- Potencia media consumida Watios (= J / s = Julios de energía / segundo)
decir: 50 vatios
(promedio estimado, medida para estar seguro – los medidores de potencia son baratos)
<-% de eficiencia del inversor (porcentaje = centésimos)
(proporción de energía de la batería invertida a la red eléctrica de CA)
decir: 90%
-> Capacidad de la batería (energía total descargable) Watt horas, 1 Wh = 3.6kJ
660Wh = 50W / (90% / 100) * 12 horas en una noche
Para recargar la batería durante el día (12h), se realiza un cálculo similar:
<-% de eficiencia de la batería
(proporción de energía de carga transportada para descargar)
decir: 80%
-> Potencia de salida del cargador Watts = (capacidad / tiempo / eficiencia de la batería)
69W = 660Wh / 12h / (80% / 100)
(espere que solo se indique la potencia de entrada en un cargador genérico)

Portabilidad
Forma: Libro / Mochila / Bidón / Maletín / Maleta con ruedas / Batería de bicicleta eléctrica estándar extraíble / Banco de baterías externas con cable
La química de la batería afectará más al peso.
Portátil y caro -> Litio algo
Pesado y barato -> Ácido de plomo (las baterías y cargadores genéricos se venden ampliamente)
(hay otras químicas y otras formas de almacenar energía que las baterías)
Leer: http://batteryuniversity.com/
Un voltaje de batería más alto permite menos amperaje y, por lo tanto, un cableado más ligero.
El aluminio es el mejor conductor por peso, pero use alambre de aluminio revestido de cobre para la confiabilidad de la conexión.

Usabilidad
Apagado de energía cuando se descarga: Advertencia de pre-apagado [widget de notificación de escritorio a través de USB / bluetooth / señal de UPS estándar / audible / visible] / Brownout / Corte sorpresa
Integración del cargador: interno con cable retráctil / externo [/ inalámbrico]
Nivel de ruido: pasivo enfriado / ventilador enfriado
Potencia auxiliar en: panel solar / molino de viento / generador de pedal
Cuidado de la batería: automático con balanceo celular (BMS) / automático continuo / ciclo de actualización activado por el usuario
Rango de temperatura: el frío tiende a reducir la energía / el calor tiende a reducir la vida útil de la batería, a veces abruptamente con un incendio

La seguridad
El voltaje más alto seguro para los humanos está un poco por encima de 40 V CC y aproximadamente 30 V CA.
Considere cómo combinar seguridad humana + red eléctrica AC + portabilidad + lluvia.
Conexión a tierra con dispositivo de corriente residual?
Tal vez evite la alimentación de CA por completo, como lo hacen los paquetes de baterías portátiles externos (“bancos de energía”) que se analizan aquí: ¿Es posible cargar un MacBook con una batería portátil como las que se usan para cargar teléfonos inteligentes? -Este enfoque requiere una salida de voltaje configurable o un par de salidas de voltaje común diferentes (LED blancos de 3V … 5V, carga de celda de litio 4.2V, USB 5V, 9V, 12V, carga de ácido de plomo de 6 celdas para automóvil 14V, 16V, muchas computadoras portátiles computadoras de 19 V, 20 V, camiones, carga de plomo-ácido de 12 celdas, 28 V, etc. Los LED y las baterías necesitan limitación de corriente, lo que complica aún más el enfoque de las salidas de CC).

Demanda
El método llamado Lean Startup se usa comúnmente para demostrar la demanda.
Encuentre algunos clientes para intentar vender sus opciones de diseño preliminares. Lo único que debe existir en esta fase es su folleto con los precios. Pida retroalimentación. Tal vez diseñe un formulario para que califiquen cuánto más creen que estarían dispuestos a pagar por cada función.
¿Qué uso tiene para una batería externa?
¿Por qué la gente compra un banco de energía?

Leer: Makerlab: sobre la producción de un producto físico electrónico

Colaborando con fabricantes
Cuando conozca a los clientes y haya diseñado / copiado un modelo de negocio para posicionar a su empresa de diseño, proceda hacia los fabricantes para el diseño de ingeniería, intercambio de ideas, compromiso, resolución de problemas, ingeniería detallada, diseño de fabricación, prototipos, pruebas de confiabilidad, gestión del ciclo de vida del producto. , mejora continua, marca, etc. Encuentre productos existentes y sus fabricantes en ferias comerciales, en Alibaba, Taiwantrade, etc., y trabaje con ellos.
¿Quién es el mejor fabricante de bancos de energía personalizados?
¿Qué compañía es mejor para los cargadores de banco de energía?

Diseño e Ingeniería, Investigación y Desarrollo
Para diseñar (en lugar de imaginar e ilustrar) productos rentables, debe conocer los aspectos prácticos de su industria en el futuro cercano.
Estos temas pueden surgir:
Plomo-ácido: (use solo si presiona por un precio bajo)
¿Por qué los UPS (fuentes de alimentación ininterrumpida) generalmente usan baterías de plomo-ácido?
¿Por qué es terrible el ciclo de vida de las baterías de plomo ácido?
¿Cómo aumentar la vida útil de la batería de plomo ácido? ¿Se usa en UPS?
La respuesta de Tarun Mathur a ¿Cuál es el peor trabajo en la India ?: jornaleros en la industria del reciclaje de baterías de plomo-ácido
Litio: (la opción popular)
¿Cómo diseño un cargador de batería para una batería de polímero de litio?
¿Cómo evita Tesla que sus baterías recargables se degraden significativamente con el tiempo?
¿En qué se diferencia Tesla Powerwall de la batería de iones de litio que ya existe en el mercado?
Las baterías requieren un cuidado especial como dispositivos químicos analógicos:
Sistema de gestión de la batería
Sin entrar en demasiada teoría, ¿cuáles son los principios básicos del diseño de circuitos semi-complicados que funcionan con baterías?
Conexiones del cargador:
Baterías: ¿Cuáles son los diseños más innovadores para los conectores de carga eléctrica?
¿Cómo funciona la carga inalámbrica? ¿Quiénes son los principales actores detrás de la carga inalámbrica y cuáles son las diferencias en su enfoque?

Lo que usted describe puede hacerlo más fácilmente un ingeniero eléctrico en lugar de un graduado en diseño industrial. Supongo que desea diseñar una batería, utilizando las baterías existentes, que diseñar y construir su propia batería.
Las baterías están clasificadas en mAh y proporcionan una corriente máxima a un voltaje específico (digamos a 12 V). Para admitir todos estos dispositivos, es posible que también necesite convertidores de potencia y / o un inversor. Debe diseñar una batería que admita la potencia máxima posible de todos los dispositivos que planea conectar durante el período de tiempo determinado. Por lo tanto, debe buscar libros sobre el diseño de fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS). Aquí hay un sitio web para comenzar: Calculadora del tamaño de la batería

Advertencia fuerte: la corriente puede matarlo, incluso con un paquete de baterías. Un mal diseño puede no matarte pero puede dañar severamente todo tu equipo. Las baterías conectadas incorrectamente pueden explotar. Por lo tanto, tenga mucho cuidado y no intente construir algo a menos que esté capacitado adecuadamente.

En primer lugar, no sé exactamente lo que estás tratando de lograr. ¿Te refieres a conseguir una batería para cargar las baterías de los componentes enumerados, o qué?

Una batería produce solo CC. Entonces, si lo que esté cargando requiere entrada de CA, necesitaría un inversor.

Si su computadora portátil tiene una batería extraíble, puede quitar la batería y cargarla por su cuenta. Entonces no necesitas un inversor. Pero si está pasando por su adaptador, necesitará un inversor.

No estoy seguro de cómo se carga un módem WiFi.

Para los fanáticos, si los está sacando del estante, podría buscar tipos de CC para cargarlos (¿alimentarlos?) Directamente con la batería.

Si tiene los tipos de CA monofásicos, necesitará un rectificador para convertir la CC de la batería en CA para alimentar / cargar los ventiladores.

Las lámparas LED son más complicadas de lo que piensas. A menos que tenga confianza en sus habilidades para calcular las resistencias que necesitará, y sea un profesional, todavía no le recomendaría que construya las lámparas LED usted mismo. Lo mejor es sacarlos del estante, porque proyectos como este pueden salir muy mal y comenzar un incendio eléctrico.

Le recomiendo que lea sobre disyuntores y fusibles. Protegen su equipo y a usted. Tenga un fusible principal entre la batería y la línea. Y fusibles más pequeños para los componentes individuales.

Necesitaría una conexión a tierra para cualquier componente de CA.

Lo más importante es que obtenga un ingeniero eléctrico para verificar su cálculo y diseño antes de hacer cualquier cosa.

¿Quieres construir una batería? De Verdad?

Lo que debe hacer es comprar un inversor / UPS listo para usar de 0.5 kva (necesita CA, no CC directamente de la batería, para los ventiladores y el cargador Macbook), y una batería tubular de 80AH de capacidad.

Esto debería costar menos de 10K. Si desea construirlo usted mismo (con la misma calidad y confiabilidad), gastará más de 20K, aproximadamente 3 meses de esfuerzo, y aún así no conseguirá que funcione de manera confiable.

Debe conocer el consumo de energía de cada equipo y el tiempo de respaldo que necesita.