Das Wichtigste zum Mitnehmen:
- Die Spannung ist bei der Entwicklung individueller Akkupacks von entscheidender Bedeutung und wirkt sich auf die Leistungsabgabe und die Gerätekompatibilität aus. Verstehen Sie die Nenn-, Lade- und Entladespannungen und berücksichtigen Sie die Batteriechemie, Anwendungsanforderungen und Versandvorschriften.
Entwerfen eines maßgeschneiderter Akku ist, als würde man ein komplexes Puzzle zusammensetzen. Sie müssen über Leistungsspezifikationen, Stromstärke, Kapazität, Größenanforderungen, Zellenkonfiguration und die Anzahl der Zellen nachdenken. Aber es gibt einen entscheidenden Faktor, der oft übersehen wird: die Spannung. Tauchen wir also ein in die elektrisierende Welt der Batteriespannung und verstehen wir ihre Bedeutung.
Was ist Spannung und warum ist sie wichtig?
Die Spannung ist wie der Wasserdruck in Ihrem Gartenschlauch. Es leitet den Strom durch Ihre Geräte. Je höher die Spannung, desto mehr Strom können Ihre Geräte verbrauchen.
Niederspannungs- und Hochspannungsprodukte
Geräte haben unterschiedliche Energieanforderungen. Ein Niederspannungsprodukt benötigt zum Betrieb nicht viel Strom, daher muss der Akku nur eine geringe Strommenge abgeben. Umgekehrt benötigen leistungsstarke Produkte viel Strom zum Betrieb, daher benötigen sie einen Akku, der viel Strom abgeben kann.
Batteriespannung entschlüsseln
Um die Spannung eines Akkus zu verstehen, müssen wir drei Dinge betrachten:
1. Die Nennspannung
2. Die Spannung bei voller Ladung
3. Die Spannung bei vollständiger Entladung
Lassen Sie uns diese Begriffe entschlüsseln.
Nennspannung
Dies ist die Ausgangsspannung, die eine Zelle beim Laden abgibt. Es ist wie die Durchschnittsgeschwindigkeit eines Autos auf einer langen Reise.
Voll aufgeladene Spannung
Dies ist die höchste Spannung, die eine Batterie bei voller Ladung erreichen kann. Es ist wie die Höchstgeschwindigkeit, die Ihr Auto auf einer geraden Straße erreichen kann.
Vollständig entladene Spannung
Dies ist der niedrigste Spannungspegel, den eine Batterie erreichen kann, bevor sie in Betracht gezogen wird “leer”. Es ist wie die langsamste Geschwindigkeit, die Ihr Auto erreichen kann, bevor es zum Stillstand kommt.
Spannung durch Batteriechemie
So wie unterschiedliche Autos unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, haben unterschiedliche Batterien unterschiedliche Spannungen. Hier sind die Nennspannungen für einige gängige Batteriechemien:
1. NiCad: 1,2 Volt
2. NiMH: 1,4 Volt
3. Lithium-Ionen: 3,6 Volt
4. Bleisäure: 2 Volt
Denken Sie daran, das sind nur die “Durchschnittsgeschwindigkeiten” – die tatsächliche Ausgabe kann variieren.
NiMH-Akkus haben eine Nennspannung von 1,2 V, können aber bei voller Ladung bis zu 1,4 V liefern. Sowohl NiCad- als auch NiMH-Akkus haben bei voller Ladung eine Spannung von 1,4 V. Blei-Säure-Batterien haben eine Vollladungsspannung von 2,1 V, während Lithium-Ionen-Batterien eine Vollladungsspannung von 4,2 V haben.
NiCad- und NiMH-Akkus können bis zu 1,0 V vollständig entladen werden, während Blei-Säure-Akkus bis zu 1,75 V entladen werden. Lithium-Ionen-Akkus sollten nicht vollständig entladen werden, da sie dadurch beschädigt werden können. Eine Sicherheitsabschaltfunktion stellt sicher, dass die Spannung von Lithium-Ionen-Batterien niemals unter 2,8 V bis 3,0 V sinkt.
Bestimmen der Spannung für eine Anwendung
Das Bestimmen der Spannung für eine Anwendung ist wie das Ausbalancieren einer Wippe. Der Widerstand der Anwendung ist wie das Gewicht an einem Ende der Wippe und der Strom ist wie das Gewicht am anderen Ende. Die Gleichung ist einfach:
Spannung (V) = Strom (I) x Widerstand (R)
Die Verwendung eines Strommessers und einer modifizierbaren Stromquelle kann dabei helfen, den aktuellen Stromverbrauch des Systems zu bestimmen. Mit dieser Anordnung können Sie sowohl die maximale als auch die minimale Spannung ermitteln, die für Ihr System erforderlich ist. Es ist wichtig, die aktuellen Messwerte aufzuzeichnen. Ihr Ziel sollte es sein, einen Wert zu finden, der zwischen diesen beiden Messungen liegt und den Punkt mit minimalem Stromverbrauch darstellt.
Das Verständnis des Spannungsspektrums auf diese Weise ist für Produkte und Anwendungen von entscheidender Bedeutung, die möglicherweise von schwankenden Stromversorgungen abhängig sind. Umgekehrt weisen einige Produkte und Anwendungen einen konstanten Stromverbrauch auf.
Spannungsbereiche
Jedes Produkt verfügt über einen bestimmten Spannungsbereich, den es bewältigen kann, bevor es zu Fehlfunktionen kommt. Es ist wie der akzeptable Geschwindigkeitsbereich eines Autos. Wenn Sie zu langsam fahren, könnte der Motor abgewürgt werden. Wenn Sie zu schnell fahren, kann es zu einer Überhitzung kommen.
Zellkapazität und Spannung
Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Zellkapazität. Dadurch wird bestimmt, wie lange Ihr Produkt laufen kann, bevor der Akku wieder aufgeladen wird. Nehmen Sie es als die Größe des Benzintanks Ihres Autos. Eine größere Zellenkapazität bedeutet, dass Ihr Produkt mit einer einzigen Ladung über einen längeren Zeitraum betrieben werden kann. Eine geringere Zellenkapazität bedeutet, dass Sie Ihr Produkt häufiger aufladen müssen.
Versandbeschränkungen basierend auf der Spannung
Der Versand von Hochspannungsgeräten, insbesondere solchen mit Lithium-Batterien, erfordert aufgrund ihrer möglichen Instabilität besondere Vorsicht. Es ist wie der Transport flüchtiger Chemikalien – Sie müssen strenge Sicherheitsvorschriften befolgen, z UND 38.3.
Gemäß den Richtlinien der IATALithiumbasierte Batterien können entweder einzeln oder innerhalb von Geräten transportiert werden. Bei eigenständigem Transport darf ihr Ladezustand (SoC) 30 % nicht überschreiten.
Darüber hinaus hängt die Anzahl der Zellen oder Batterien, die gleichzeitig transportiert werden können, von der Menge des in der Batterie enthaltenen Lithiummetalls ab und davon, ob sie innerhalb eines Geräts, unabhängig oder zusammen mit der Ausrüstung transportiert werden. Bei einigen Verpackungen sind möglicherweise spezielle Markierungen erforderlich, um das Vorhandensein einer Lithiumbatterie im Behälter anzuzeigen.
Akkuspannung für Produktdesigns
Um einen Akku für Ihr Produkt anzupassen, müssen Sie eine Reihe von Faktoren berücksichtigen, darunter Spannung, Chemie, Zellenanordnung und Akkugröße. Das Ziel besteht darin, eine Batterie zu entwickeln, die die richtige Menge an Leistung liefert und gleichzeitig den Designbeschränkungen des Produkts entspricht.
Beispielsweise kann ein 10er-Pack NiMH-Akkuzellen 14 Volt Strom liefern und gleichzeitig die Kosten niedrig halten. Je mehr Zellen jedoch hinzugefügt werden, desto voluminöser und schwerer wird die Packung. Eine leichtere Lösung könnte die Verwendung von Lithium-basierten Batterien mit weniger Zellen sein. Übrigens müssen diese Batterien zusätzlichen Transportzertifizierungsprozessen und -beschränkungen unterliegen, was die Kosten erhöhen kann.
Abschluss
Partnerschaft mit a qualifizierter Hersteller von kundenspezifischen Akkupacks Eine frühzeitige Messung im Designprozess kann eine große Hilfe sein, wenn es darum geht, die erforderliche Spannung zu ermitteln. Bei Holo Battery können wir Ihnen dabei helfen, das Design des Akkugehäuses festzulegen, um sicherzustellen, dass genügend Platz für den Akku vorhanden ist. Mit diesen Designs können Sie die Funktionalität Ihres Produkts testen und gegebenenfalls Änderungen vornehmen.
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