LiFePO4wered / Pi +设计考虑的可破解性

电源

LiFePO4wered / Pi +™是用于Raspberry Pi的高性能电池电源系统。它可以使用电池为Raspberry Pi供电长达9个小时（取决于已安装的电池大小，Raspberry Pi型号，连接的外围设备和系统负载），并且也支持插入电源。
很多人都忽视电源，毕竟它通用到让人容易忽视，打个比方，我们在许多项目中都是事后才想到的。但是，没有它，什么都行不通。你是否注意到有多少项目隐藏了电源？大多数项目的某处都有电缆走线。即使是所谓的自主机器人，其脐带通常也超出框架的范围。人们对处理器，无线电，伺服器等感兴趣，但对他们创作所需的电源却从未感到兴奋。使用LiFePO4wered / Pi +，这个超级UPS外挂，这就完全没问题–你可以专注于其余的出色项目，因为你拥有可靠，清洁，电池供电的电源，可以使所有工作保持OK。

功能与规格

两种电池尺寸选择：
- 18650尺寸：1500 mAh 3.2 V LiFePO4电池
- 14500尺寸：600 mAh，3.2 V LiFePO4电池
高持续负载电流，无论是电池还是外接电源
- 18650尺寸：最大2 A连续负载电流
- 14500尺寸：最大0.75 A连续负载电流
智能充电控制器：
- 过充电保护：允许设备持续插电并提供UPS功能。
- 自动调节充电电流：与大功率充电器一起使用时，充电电流高达1.5 A，但会根据需要自动减小电流，以免低功率电源过载。
- 可自定义的最大功率点（MPP）电压：直接从适当尺寸的太阳能电池板供电时，可获得最大效率。
智能电源管理器：
- I2C通讯：与Raspberry Pi的双向通讯可实现轻松配置，监视和彻底关闭。
- 电源管理器和守护程序：协同工作以确保干净关闭并提供过放电保护，从而实现长寿命和高可靠性。
- 连续监控：连续测量输入电压，电池电压，输出电压和负载电流，并根据用户可编程的阈值进行检查，以进行启动，关闭和硬断电。
- 开/关按钮：即使在无头设置中，也提供方便的启动/关闭触发功能，并具有按住功能以防止意外激活（可以添加外部按钮）。
- 绿色PWR LED：指示Raspberry Pi的电源状态，向用户提供反馈（可以添加外部电源LED）。
- 红色CHRG LED：指示从外部输入汲取的功率，是为电池充电还是为负载供电（可以添加外部充电LED）。
- 唤醒定时器：允许Raspberry Pi在大多数时间关闭并根据低占空比应用的需要唤醒。
- 实时时钟：跟踪Raspberry Pi关闭时的时间，并在启动时恢复系统时间，并具有在绝对时间唤醒的能力。
- 自动启动：只要有足够的电池电量或有外部输入电源，就可以通过运行Raspberry Pi来最大化正常运行时间。
- 自动关闭：断开输入电源后，可以立即或在一段可编程的时间后自动关闭Raspberry Pi。
- 应用程序看门狗：如果用户应用程序在可配置的时间内未能为计时器提供服务，则可以通过闪烁PWR LED来警告用户或触发关机/重启。
开源主机端工具（请参阅GitHub repo）：
- LiFePO4wered守护程序：负责关闭和RTC管理。
- 命令行工具：允许简单配置和访问所有功能。
- 共享库，语言绑定： C / C ++，Python和Node.js绑定允许集成到用户程序中。
紧凑的外形尺寸
- 18650尺寸：52毫米x 75毫米
- 14500尺寸：47毫米x 65毫米

两个电池规格选项LiFePO4wered / Pi +有两种电池尺寸可供选择，分别为18650（更大）和14500（较小）。大型版本是1500 mAh 3.2 V LiFePO4电池，可支持高达2A的连续负载电流。小型版本是600 mAh，3.2 V LiFePO4电池，可支持高达0.75 Amps的连续负载电流。可以修改两个板以使用更大的LiFePO4电池。

可堆叠接口LiFePO4wered / Pi +使用插头和安装套件连接到主板（请参见下文）。默认情况下，标头是不可堆叠的，这意味着一旦连接了LiFePO4wered / Pi +，你将无法添加其他板。但是，有一个可堆叠接头的选项，它确实允许连接其他板并为其供电。
扩展工具每个LiFePO4wered / Pi +都将带有安装套件，以将LiFePO4wered / Pi +机械固定到Raspberry Pi。安装套件包括两个螺栓，两个螺母和两个垫片。

兼容性配备18650电池的LiFePO4wered / Pi +与所有现代的正品Raspberry Pi产品兼容（A +，B +，2、3、3 B +，Zero和Zero W）。具有14500尺寸电池的版本与所有这些电池兼容，但Pi 3 Model B +除外。如果你使用额外的电线或从板上移除RCA连接器，则LiFePO4wered / Pi +可以与原始的Raspberry Pi Model A和B板一起使用。此外，我们已经确认LiFePO4wered / Pi +与以下非Raspberry Pi单板计算机兼容：Odroid C2，Nano Pi S2，Allwinner H3和ASUS tinker Board。LiFePO4wered / Pi +设计用于具有Raspberry Pi兼容GPIO占用空间的大多数单板计算机。大功率板只能与18650电池一起使用，可能需要修改散热器或使用额外的插头来隔开。
扩展和修改LiFePO4wered / Pi +在设计时考虑了可破解性。有方便的连接点，可轻松扩展和修改其功能。一些例子：

添加一个安装在机箱上的开/关按钮。
添加一个安装在外壳上的LED以指示充电状态。
添加一个安装在外壳上的LED以指示电源状态。
添加一个电阻器以调整与太阳能电池板一起使用的最大功率点（MPP）。
将外部负载（例如机箱风扇）连接到5 V或电池电压。
取出电池或沿穿孔折断整个电池盒，并与更大的LiFePO4电池一起使用。

比较嵌入式计算电池电源系统的市场和威廉希尔官方网站刚刚获得一定的关注，并且仍然不确定，但是仍然可以以有意义的方式进行简单的比较。
例如，UPS PIco 看起来像一个强大的竞争对手，声称可以支持3 A输出，但它仅配备450 mAh电池，可能无法单独维持3A。那么，基于组件额定值的3 A输出规范是否仅在具有外部电源时才有效，或者完全相同？LiFePO4wered / Pi +使用额定输出为8 A的升压转换器，但根据实际测试，我们将其列为2 A UPS，该测试必须考虑PCB的热特性。还有一个事实，那就是UPS PIco使用锂聚合物电池，这对于UPS来说本质上是一个差的选择，因为在持续保持充满电的情况下，它们会迅速退化。
另一个示例是Geekworm的Raspi UPS HAT，它使用额定电流为3 A的组件，并声称是2 A UPS。但是，当我测试Raspi UPS HAT时，它始终会在1.5 A以上关闭并发烫。甲第三方分析证实了这一点，认为“的Geekworm UPS HAT板，如，是不适合作为被用作一种无监督器具的树莓裨的UPS解决方案”。
磷酸铁锂与其他电池化学方法不同，磷酸铁锂（LiFePO4）电池非常适合用于不间断电源（UPS），因为它们具有：

强大：提供高连续负载电流
持久：数千次充电循环，而不是数百次
安全：不要着火或爆炸
稳定：大部分放电期间为3.2-3.3 V
耐用：自放电率低，无记忆效应，长时间充电不会降低性能
环保：无重金属，符合RoHS规定，可重复使用数千次
适应性强：可在低温（最低-20°C）和高温（最高60°C）的环境中运行

如果LiFePO4电池是如此之大，你为什么没有听说它们，为什么它们没有得到更广泛的使用？原因如下：
你从未听说过的LiFePO4的原因1：含糊不清的标签LiFePO4是几种锂离子电池中的一种，每种锂离子电池具有完全不同的特性。LiFePO4实际上是通用的，但你可能不知道，因为它们经常被简单地标榜为“锂离子”。例如，LiFePO4电池在电动工具中使用很多（这是18 V工具通常比20 V工具），小型车辆（例如高尔夫球车），以及作为汽车12 V电池铅酸的替代品。太阳能存储是另一个新兴应用。
原因2：你从未听说过LiFePO4：初始容量为王对于许多人来说，电池的唯一重要指标是容量，它并不是使LiFePO4看起来不错的指标，至少起初不是。例如，LiFePO4 18650的容量为1500 mAh。相同大小的NCA最初可能具有3000 mAh的容量。但是，NCA在其使用期限内将逐渐失去容量。经过几百次循环后，它将具有与LiFePO4相同的容量。再过几百次循环后，直接没法使用了。相比之下，经过2000次循环后，LiFePO4 18650的容量仍约为1200 mAh。
尽管如此，消费电子行业并不关心寿命或可靠性，而只关心初始容量。在规格表中列出高容量吸引了客户，而到了几百个充电周期之后，这些客户感到失望的时候，销售已经结束了。对初始容量的看重可能是当今消费者心态不可或缺的一部分，但制造商也有动力将其保持这种状态-一种经久不衰的电池，可导致更多的销售。
这种想法的结果是，高容量的电池是唯一批量生产的电池。这样做的另一个结果是，发生了无休止的关于气垫板着火的故事，三星的爆炸式电池，苹果的“ batterygate” （在我看来，从威廉希尔官方网站角度来看，苹果实际上通过减少旧电池的峰值负载做了正确的事情）。

相反，LiFePO4wered / Pi +专注于需要持续发展的嵌入式市场。通过使用LiFePO4，我在安全性，可靠性和寿命方面进行了初始容量的妥协。

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