重要なポイント:
- 電圧はカスタム バッテリー パックの設計において極めて重要であり、電力出力とデバイスの互換性に影響を与えます。公称電圧、充電電圧、放電電圧を理解し、バッテリーの化学的性質、アプリケーション要件、出荷規制を考慮します。
を設計する カスタムバッテリーパック 複雑なパズルを組み立てるようなものです。電力仕様、電流、容量、サイズ要件、セル構成、セル数を考慮する必要があります。しかし、見落とされがちな重要な要素が 1 つあります。それは電圧です。それでは、バッテリー電圧の刺激的な世界に飛び込み、その重要性を理解しましょう。
電圧とは何ですか?なぜ重要ですか?
電圧は庭のホースの水圧のようなものです。デバイスに電気を送ります。電圧が高いほど、デバイスが使用できる電力が増加します。
低電圧製品と高電圧製品
デバイスにはさまざまな電力ニーズがあります。低電圧製品は動作に多くの電力を必要としないため、バッテリー パックは少量の電流を流すだけで済みます。逆に、高出力の製品は動作するために多くの電力を必要とするため、多くの電流を送り出せるバッテリーパックが必要になります。
バッテリー電圧の解読
バッテリーパックの電圧を理解するには、次の 3 つの点を確認する必要があります。
1. 公称電圧
2. 満充電時の電圧
3. 完全放電時の電圧
これらの用語を解読してみましょう。
公称電圧
これは、充電時にセルが出力する電圧出力です。これは車が長距離移動するときの平均速度のようなものです。
満充電電圧
これは、バッテリーが完全に充電されたときに到達できる最高電圧です。これは、車が直線道路で到達できる最高速度のようなものです。
完全放電電圧
これは、バッテリーが考慮される前に到達できる最低電圧レベルです。 “空の”。これは、車が停止する前に走行できる最低速度のようなものです。
電池の化学的性質による電圧
車が異なれば速度が異なるのと同じように、バッテリーも異なれば電圧も異なります。一般的なバッテリーの化学的性質の公称電圧は次のとおりです。
1. ニカド: 1.2 ボルト
2.ニッケル水素: 1.4 ボルト
3. リチウムイオン: 3.6 ボルト
4. 鉛酸: 2 ボルト
覚えておいてください、これらは単なる “平均速度” – 実際の出力は異なる場合があります。
NiMH バッテリーの公称電圧は 1.2V ですが、完全に充電すると最大 1.4V を供給できます。ニカド電池とニッケル水素電池はどちらも完全充電時の電圧は 1.4V です。鉛蓄電池の完全充電電圧は 2.1V ですが、リチウムイオン電池の完全充電電圧は 4.2V です。
ニカド電池とニッケル水素電池は 1.0V まで完全に放電できますが、鉛酸電池は 1.75V まで放電します。リチウムイオン電池は損傷する可能性があるため、完全に放電しないでください。安全カットオフ機能により、リチウムイオン電池が 2.8V ～ 3.0V を下回ることはありません。
アプリケーションの電圧の決定
アプリケーションの電圧を決定することは、シーソーのバランスをとることに似ています。アプリケーションの抵抗はシーソーの一方の端の重りのようなもので、電流はもう一方の端の重りのようなものです。方程式は簡単です。
電圧 (V) = 電流 (I) × 抵抗 (R)
電流計と変更可能な電源を利用すると、システムの現在の消費電力を判断するのに役立ちます。この構成を使用すると、システムに必要な最大電圧と最小電圧の両方を確認できます。現在の測定値を記録することが重要です。目標は、電力使用量が最小になるポイントを表す、これら 2 つの測定値の間にある値を見つけることです。
この方法で電圧スペクトルを理解することは、変動する電源に依存する可能性のある製品やアプリケーションにとって非常に重要です。逆に、一部の製品やアプリケーションは安定した電力消費を示します。
電圧範囲
すべての製品には、誤動作が始まる前に対応できる特定の電圧範囲があります。車の許容速度範囲のようなものです。速度が遅すぎるとエンジンが停止する可能性があります。速すぎるとオーバーヒートする可能性があります。
セルの容量と電圧
もう 1 つの重要な要素はセル容量です。これにより、バッテリーを再充電するまでに製品が動作できる時間が決まります。車のガソリンタンクのサイズと考えてください。セル容量が大きいということは、1 回の充電で製品をより長時間動作させることができることを意味します。セル容量が小さいほど、製品をより頻繁に充電する必要があることを意味します。
電圧に基づく出荷制限
高電圧デバイス、特にリチウムベースのバッテリーを搭載したデバイスの輸送には、不安定になる可能性があるため特別な注意が必要です。揮発性化学物質を輸送するようなものです – などの厳しい安全規制に従う必要があります。 そして38.3。
が定めたガイドラインに従って、 IATA、リチウムベースのバッテリーは、単独で輸送することも、機器内で輸送することもできます。単独で輸送する場合、充電状態 (SoC) は 30% を超えてはなりません。
さらに、同時に輸送できるセルまたはバッテリーの量は、バッテリー内に含まれるリチウム金属の量、およびそれらが装置内で輸送されるか、単独で輸送されるか、または機器と一緒に輸送されるかによって決まります。一部のパッケージでは、コンテナ内のリチウム電池の存在を示すために特定のマーキングが必要な場合があります。
製品設計のためのバッテリーパックの電圧
製品に合わせてバッテリー パックをカスタマイズするには、電圧、化学的性質、セル配置、バッテリー サイズなどのさまざまな要素を考慮する必要があります。目標は、製品の設計上の制約内に収まりながら、適切な量の電力を供給するバッテリーを作成することです。
たとえば、NiMH バッテリ セルの 10 パックは、コストを低く抑えながら 14 ボルトの電力を供給できます。ただし、セルを追加すると、パックが大きくなり、重くなります。より軽量な解決策は、セル数の少ないリチウムベースのバッテリーを使用することかもしれません。ちなみに、これらのバッテリーは追加の輸送認証プロセスと制限を受ける必要があり、コストが増加する可能性があります。
結論
との提携 認定されたカスタムバッテリーパックメーカー 設計プロセスの初期段階で必要な電圧を把握することが非常に役立ちます。 Holo Battery では、バッテリー パックに十分なスペースを確保できるように、バッテリー パックの筐体の設計を決定するお手伝いをします。これらの設計を使用すると、製品の機能をテストし、必要な変更を加えることができます。
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