Punti chiave:
- La tensione è fondamentale nella progettazione personalizzata del pacco batteria, in quanto influisce sulla potenza erogata e sulla compatibilità del dispositivo. Comprendere le tensioni nominali, caricate e scaricate e considerare la chimica della batteria, i requisiti applicativi e le normative sulla spedizione.
Progettare a pacco batteria personalizzato è come mettere insieme un puzzle complesso. È necessario pensare alle specifiche di alimentazione, alla corrente, alla capacità, ai requisiti dimensionali, alla configurazione delle celle e al numero di celle. Ma c’è un elemento cruciale che spesso viene trascurato: il voltaggio. Immergiamoci quindi nell'elettrizzante mondo della tensione della batteria e comprendiamo la sua importanza.
Cos'è la tensione e perché è importante?
La tensione è come la pressione dell'acqua nel tubo da giardino. Spinge l'elettricità attraverso i tuoi dispositivi. Maggiore è la tensione, maggiore è la potenza che i tuoi dispositivi possono utilizzare.
Prodotti a bassa tensione e prodotti ad alta tensione
I dispositivi hanno esigenze di alimentazione diverse. Un prodotto a bassa tensione non ha bisogno di molta energia per funzionare, quindi la batteria deve erogare solo una piccola quantità di corrente. Al contrario, i prodotti ad alta potenza necessitano di molta energia per funzionare, quindi hanno bisogno di un pacco batteria in grado di erogare molta corrente.
Decifrare la tensione della batteria
Per comprendere la tensione di un pacco batteria, dobbiamo considerare tre cose:
1. La tensione nominale
2. La tensione quando è completamente carica
3. La tensione quando è completamente scarica
Decodifichiamo questi termini.
Tensione nominale
Questa è la tensione in uscita che una cella emette quando è carica. È come la velocità media di un’auto durante un lungo viaggio.
Tensione completamente carica
Questa è la tensione più alta che una batteria può raggiungere quando è completamente carica. È come la velocità massima che la tua auto può raggiungere su una strada diritta.
Tensione completamente scarica
Questo è il livello di tensione più basso che una batteria può raggiungere prima che venga presa in considerazione “vuoto”. È come la velocità più lenta a cui può andare la tua macchina prima di smettere di muoversi.
Voltaggio mediante chimica della batteria
Proprio come automobili diverse hanno velocità diverse, batterie diverse hanno voltaggi diversi. Ecco le tensioni nominali per alcuni prodotti chimici comuni delle batterie:
1. NiCad: 1,2 volt
2. NiMH: 1,4 volt
3. Ioni di litio: 3,6 volt
4. Piombo acido: 2 volt
Ricorda, questi sono solo i “velocità medie” – l'output effettivo può variare.
Le batterie NiMH hanno una tensione nominale di 1,2 V, ma possono fornire fino a 1,4 V quando sono completamente cariche. Le batterie NiCad e NiMH hanno entrambe una tensione completamente carica di 1,4 V. Le batterie al piombo hanno una tensione completamente carica di 2,1 V, mentre le batterie agli ioni di litio hanno una tensione completamente carica di 4,2 V.
Le batterie NiCad e NiMH possono scaricarsi completamente a 1,0 V, mentre le batterie al piombo-acido si scaricano a 1,75 V. Le batterie agli ioni di litio non devono essere completamente scariche poiché ciò potrebbe danneggiarle. Una funzione di interruzione di sicurezza garantisce che le batterie agli ioni di litio non scendano mai al di sotto di 2,8 V - 3,0 V.
Determinazione della tensione per un'applicazione
Determinare la tensione per un'applicazione è come bilanciare un'altalena. La resistenza dell'applicazione è come il peso su un'estremità dell'altalena e la corrente è come il peso sull'altra estremità. L'equazione è semplice:
Tensione (V) = Corrente (I) x Resistenza (R)
L'utilizzo di un misuratore di corrente e di una fonte di alimentazione modificabile può aiutare a determinare l'assorbimento attuale del sistema. Questa disposizione può essere utilizzata per accertare sia la tensione massima che quella minima richieste per il sistema. È fondamentale registrare le letture attuali. Il tuo obiettivo dovrebbe essere quello di trovare un valore compreso tra queste due misurazioni, che rappresenterà il punto di consumo energetico minimo.
Comprendere lo spettro di tensione in questo modo è fondamentale per prodotti e applicazioni che potrebbero dipendere da alimentatori fluttuanti. Al contrario, alcuni prodotti e applicazioni presenteranno un consumo energetico costante.
Intervalli di tensione
Ogni prodotto ha un intervallo di tensione specifico che può gestire prima che inizi a funzionare male. È come l’intervallo di velocità accettabile di un’auto. Se vai troppo piano, il motore potrebbe spegnersi. Se vai troppo veloce, potrebbe surriscaldarsi.
Capacità e tensione della cella
Un altro fattore importante è la capacità delle celle. Ciò determina per quanto tempo il prodotto può funzionare prima di ricaricare la batteria. Prendilo come la dimensione del serbatoio della tua auto. Una maggiore capacità delle celle significa che il tuo prodotto può funzionare per un periodo di tempo più lungo con una singola carica. Una capacità della cella inferiore significa che dovrai ricaricare il tuo prodotto più spesso.
Limitazioni di spedizione basate sulla tensione
La spedizione di dispositivi ad alta tensione, soprattutto quelli con batterie al litio, richiede particolare attenzione a causa della loro potenziale instabilità. È come trasportare sostanze chimiche volatili – è necessario seguire rigide norme di sicurezza come E 38.3.
Secondo le linee guida stabilite dalla IATA, le batterie a base di litio possono essere trasportate indipendentemente o all'interno di apparecchiature. Se trasportati in modo indipendente, il loro stato di carica (SoC) non deve superare il 30%.
Inoltre, la quantità di celle o batterie che possono essere trasportate contemporaneamente è determinata dalla quantità di litio metallico contenuta nella batteria e dal fatto che vengano trasportate all'interno di un dispositivo, in modo indipendente o insieme all'attrezzatura. Alcuni pacchi potrebbero richiedere contrassegni specifici per indicare la presenza di una batteria al litio all'interno del contenitore.
Tensione del pacco batteria per la progettazione di prodotti
Per personalizzare una batteria per il tuo prodotto, dovrai considerare una serie di fattori, tra cui voltaggio, composizione chimica, disposizione delle celle e dimensioni della batteria. L’obiettivo è creare una batteria che fornisca la giusta quantità di energia rispettando al tempo stesso i vincoli di progettazione del prodotto.
Ad esempio, un pacco da 10 di celle della batteria NiMH può fornire 14 volt di alimentazione mantenendo bassi i costi. Tuttavia, man mano che vengono aggiunte più celle, il pacco diventerà più ingombrante e pesante. Una soluzione più leggera potrebbe essere quella di utilizzare batterie al litio con meno celle. A proposito, queste batterie devono essere sottoposte a ulteriori processi di certificazione e restrizioni di trasporto, che possono aumentare i costi.
Conclusione
In collaborazione con a produttore qualificato di batterie personalizzate all'inizio del processo di progettazione può essere di grande aiuto per determinare la tensione richiesta. Noi di Holo Battery possiamo aiutarti a determinare il design dell'involucro del pacco batteria per garantire che ci sia spazio sufficiente per il pacco. Con questi progetti puoi testare la funzionalità del tuo prodotto e apportare le modifiche necessarie.
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