Nøgle takeaway:
- Spænding er afgørende i brugerdefineret batteripakkedesign, hvilket påvirker strømudgang og enhedskompatibilitet. Forstå nominelle, opladede og afladede spændinger, og overvej batterikemi, anvendelseskrav og forsendelsesregler.
Design af en tilpasset batteripakke er som at lægge et komplekst puslespil. Du skal tænke på strømspecifikationer, strøm, kapacitet, størrelseskrav, cellekonfiguration og antallet af celler. Men der er en afgørende brik, som ofte overses: spænding. Så lad os dykke ned i batterispændingens elektrificerende verden og forstå dens betydning.
Hvad er spænding og hvorfor betyder det noget?
Spænding er som vandtrykket i din haveslange. Det skubber elektriciteten gennem dine enheder. Jo højere spænding, jo mere strøm kan dine enheder bruge.
Lavspændings- vs højspændingsprodukter
Enheder har forskellige strømbehov. Et lavspændingsprodukt behøver ikke meget strøm for at køre, så batteripakken behøver kun at skubbe en lille mængde strøm ud. Omvendt har højeffektsprodukter brug for meget strøm for at køre, så de har brug for en batteripakke, der kan skubbe meget strøm ud.
Dechifrering af batterispænding
For at forstå en batteripakkes spænding skal vi se på tre ting:
1. Den nominelle spænding
2. Spændingen, når den er fuldt opladet
3. Spændingen, når den er helt afladet
Lad os afkode disse udtryk.
Nominel spænding
Dette er den udgangsspænding, som en celle afgiver, når den oplades. Det er ligesom gennemsnitshastigheden for en bil på en lang rejse.
Fuldt opladet spænding
Dette er den højeste spænding, som et batteri kan nå, når det er fuldt opladet. Det er ligesom den tophastighed, din bil kan nå på en lige vej.
Fuldt afladet spænding
Dette er det laveste spændingsniveau et batteri kan nå, før det overvejes “tom”. Det er ligesom den langsomste hastighed, din bil kan køre, før den holder op med at bevæge sig.
Spænding efter batterikemi
Ligesom forskellige biler har forskellige hastigheder, har forskellige batterier forskellige spændinger. Her er de nominelle spændinger for nogle almindelige batterikemi:
1. NiCad: 1,2 volt
2. NiMH: 1,4 volt
3. Lithium-ion: 3,6 volt
4. Bly-syre: 2 volt
Husk, at disse kun er “gennemsnitshastigheder” – det faktiske output kan variere.
NiMH-batterier har en nominel spænding på 1,2V, men de kan levere op til 1,4V, når de er fuldt opladede. NiCad- og NiMH-batterier har begge en fuldt opladet spænding på 1,4V. Bly-syre batterier har en fuldt opladet spænding på 2,1V, mens lithium-ion batterier har en fuldt opladet spænding på 4,2V.
NiCad- og NiMH-batterier kan aflades helt til 1,0V, mens bly-syre-batterier aflades til 1,75V. Lithium-ion-batterier bør ikke aflades helt, da det kan beskadige dem. En sikkerhedsafbryderfunktion sikrer, at lithium-ion-batterier aldrig går under 2,8V til 3,0V.
Bestemmelse af spænding for en applikation
At bestemme spændingen for en applikation er som at afbalancere en vippe. Anvendelsens modstand er som vægten i den ene ende af vippen, og strømmen er som vægten i den anden ende. Ligningen er enkel:
Spænding (V) = Strøm (I) x Modstand (R)
Brug af en strømmåler og en modificerbar strømkilde kan hjælpe med at bestemme det nuværende træk for systemet. Dette arrangement kan bruges til at fastslå både den maksimale og minimale spænding, der kræves til dit system. Det er afgørende at registrere de aktuelle aflæsninger. Dit mål bør være at finde en værdi, der falder mellem disse to målinger, som vil repræsentere punktet for minimum strømforbrug.
At forstå spændingsspektret på denne måde er afgørende for produkter og applikationer, der kan afhænge af fluktuerende strømforsyninger. Omvendt vil nogle produkter og applikationer udvise et stabilt strømforbrug.
Spændingsområder
Hvert produkt har et specifikt spændingsområde, det kan håndtere, før det begynder at fungere dårligt. Det er ligesom en bils acceptable hastighedsområde. Hvis du kører for langsomt, kan motoren gå i stå. Hvis du går for hurtigt, kan den blive overophedet.
Cellekapacitet og spænding
En anden vigtig faktor er cellekapacitet. Dette bestemmer, hvor længe dit produkt kan køre, før batteriet genoplades. Tag det som størrelsen på din bils benzintank. En større cellekapacitet betyder, at dit produkt kan køre i længere tid på en enkelt opladning. En mindre cellekapacitet betyder, at du bliver nødt til at genoplade dit produkt oftere.
Forsendelsesbegrænsninger baseret på spænding
Forsendelse af højspændingsenheder, især dem med lithium-baserede batterier, kræver særlig pleje på grund af deres potentielle ustabilitet. Det er som at transportere flygtige kemikalier – du skal følge strenge sikkerhedsbestemmelser som OG 38.3.
I henhold til retningslinjerne fastsat af IATA, lithium-baserede batterier kan transporteres enten uafhængigt eller i udstyr. Hvis de transporteres uafhængigt, må deres ladetilstand (SoC) ikke overstige 30 %.
Desuden bestemmes mængden af celler eller batterier, der kan transporteres samtidigt, af mængden af lithiummetal indeholdt i batteriet, og om de transporteres i en enhed, uafhængigt eller sammen med udstyret. Nogle pakker kan kræve specifikke markeringer for at angive tilstedeværelsen af et lithiumbatteri inde i beholderen.
Batteripakkespænding til produktdesign
For at tilpasse en batteripakke til dit produkt skal du overveje en række faktorer, herunder spænding, kemi, cellearrangement og batteristørrelse. Målet er at skabe et batteri, der giver den rigtige mængde strøm, samtidig med at det passer inden for produktets designbegrænsninger.
For eksempel kan en 10-pakke NiMH-battericeller levere 14 volt strøm og samtidig holde omkostningerne lave. Men efterhånden som flere celler tilføjes, vil pakken blive større og tungere. En mere letvægtsløsning kan være at bruge lithium-baserede batterier med færre celler. Disse batterier skal i øvrigt gennemgå yderligere transportcertificeringsprocesser og restriktioner, hvilket kan øge omkostningerne.
Konklusion
Samarbejde med en kvalificeret brugerdefineret batteripakkeproducent tidligt i designprocessen kan være en stor hjælp, når man skal finde ud af den nødvendige spænding. Hos Holo Battery kan vi hjælpe dig med at bestemme designet af batteripakkens kabinet for at sikre, at der er plads nok til pakken. Med disse designs kan du teste dit produkts funktionalitet og foretage eventuelle nødvendige ændringer.
Relaterede artikler:
