핵심 내용:
- 맞춤형 배터리 팩 설계에서 전압은 매우 중요하며, 전력 출력과 장치 호환성에 영향을 미칩니다. 공칭, 충전 및 방전 전압을 이해하고 배터리 화학, 애플리케이션 요구 사항 및 배송 규정을 고려하십시오.
디자인하기 맞춤형 배터리 팩 복잡한 퍼즐을 맞추는 것과 같습니다. 전력 사양, 전류, 용량, 크기 요구 사항, 셀 구성 및 셀 수를 고려해야 합니다. 그러나 종종 간과되는 중요한 부분이 하나 있는데 바로 전압입니다. 이제 배터리 전압의 전기적인 세계로 뛰어들어 그 중요성을 이해해 보겠습니다.
전압이란 무엇이며 왜 중요한가요?
전압은 정원 호스의 수압과 같습니다. 그것은 당신의 장치를 통해 전기를 밀어냅니다. 전압이 높을수록 장치가 더 많은 전력을 사용할 수 있습니다.
저전압 제품과 고전압 제품 비교
장치마다 필요한 전력이 다릅니다. 저전압 제품은 작동하는 데 많은 전력이 필요하지 않으므로 배터리 팩은 소량의 전류만 밀어내면 됩니다. 반대로, 고출력 제품은 구동하는데 많은 전력이 필요하기 때문에 많은 전류를 밀어낼 수 있는 배터리 팩이 필요합니다.
배터리 전압 해독
배터리 팩의 전압을 이해하려면 다음 세 가지를 살펴봐야 합니다.
1. 공칭 전압
2. 완충시 전압
3. 완전방전시 전압
이 용어를 해석해 보겠습니다.
공칭 전압
이는 충전 시 셀이 제공하는 전압 출력입니다. 이는 장거리 여행에서 자동차의 평균 속도와 같습니다.
완전히 충전된 전압
이는 배터리가 완전히 충전되었을 때 도달할 수 있는 최고 전압입니다. 이는 직선 도로에서 자동차가 도달할 수 있는 최고 속도와 같습니다.
완전히 방전된 전압
이는 배터리가 고려되기 전에 도달할 수 있는 최저 전압 수준입니다. “비어 있는”. 이는 자동차가 움직이지 않기 전에 갈 수 있는 가장 느린 속도와 같습니다.
배터리 화학에 따른 전압
자동차마다 속도가 다르듯이 배터리마다 전압도 다릅니다. 다음은 일부 일반적인 배터리 화학물질의 공칭 전압입니다.
1. NiCad: 1.2V
2. NiMH: 1.4V
3. 리튬 이온: 3.6V
4. 납산: 2볼트
기억하세요, 이것들은 단지 “평균 속도” – 실제 출력은 다를 수 있습니다.
NiMH 배터리의 공칭 전압은 1.2V이지만 완전히 충전되면 최대 1.4V까지 공급할 수 있습니다. NiCad 및 NiMH 배터리는 모두 1.4V의 완전 충전 전압을 갖습니다. 납산 배터리의 완전 충전 전압은 2.1V이고, 리튬 이온 배터리의 완전 충전 전압은 4.2V입니다.
NICAD 및 NIMH 배터리는 1.0V로 완전히 배출 될 수 있으며 납산 배터리는 1.75V로 배출됩니다. 리튬 이온 배터리는 손상 될 수 있으므로 완전히 배출되어서는 안됩니다. 안전 차단 기능을 사용하면 리튬 이온 배터리가 2.5V에서 3.0V 이하로 향하지 않도록합니다.
애플리케이션의 전압 결정
애플리케이션의 전압을 결정하는 것은 시소의 균형을 맞추는 것과 같습니다. 응용의 저항은 시소 한쪽 끝에 있는 무게와 같고, 전류는 다른 쪽 끝에 있는 무게와 같습니다. 방정식은 간단합니다.
전압(V) = 전류(I) x 저항(R)
전류계와 수정 가능한 전원을 활용하면 시스템의 현재 소비량을 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 배열을 사용하여 시스템에 필요한 최대 및 최소 전압을 모두 확인할 수 있습니다. 현재 판독값을 기록하는 것이 중요합니다. 목표는 최소 전력 사용 지점을 나타내는 이 두 측정값 사이에 해당하는 값을 찾는 것입니다.
이러한 방식으로 전압 스펙트럼을 이해하는 것은 변동하는 전원 공급 장치에 의존할 수 있는 제품 및 애플리케이션에 매우 중요합니다. 반대로, 일부 제품과 애플리케이션은 꾸준한 전력 소비를 보입니다.
전압 범위
모든 제품에는 오작동이 시작되기 전에 처리할 수 있는 특정 전압 범위가 있습니다. 자동차의 허용 속도 범위와 같습니다. 너무 천천히 주행하면 엔진이 멈출 수 있습니다. 너무 빨리 달리면 과열될 수 있습니다.
셀 용량 및 전압
또 다른 중요한 요소는 셀 용량입니다. 이는 배터리를 재충전하기 전에 제품이 작동할 수 있는 시간을 결정합니다. 자동차의 휘발유 탱크 크기로 생각하세요. 셀 용량이 크다는 것은 한 번 충전으로 제품을 더 오랜 시간 동안 작동할 수 있다는 것을 의미합니다. 셀 용량이 작을수록 제품을 더 자주 충전해야 합니다.
전압에 따른 배송 제한
고전압 장치, 특히 리튬 기반 배터리를 사용하는 장치를 배송하는 경우 잠재적인 불안정성으로 인해 특별한 주의가 필요합니다. 휘발성 화학물질을 운반하는 것과 같습니다. – 다음과 같은 엄격한 안전 규정을 따라야 합니다. 그리고 38.3.
에서 정한 지침에 따라 IATA, 리튬 기반 배터리는 독립적으로 운반하거나 장비 내에서 운반할 수 있습니다. 독립적으로 운송하는 경우 충전 상태(SoC)가 30%를 초과해서는 안 됩니다.
또한 동시에 운반할 수 있는 셀이나 배터리의 수량은 배터리에 포함된 리튬 금속의 양과 장치 내에서 독립적으로 운반되는지, 장비와 함께 운반되는지에 따라 결정됩니다. 일부 패키지에는 컨테이너 내부에 리튬 배터리가 있음을 나타내기 위해 특정 표시가 필요할 수 있습니다.
제품 설계를 위한 배터리 팩 전압
제품에 맞게 배터리 팩을 맞춤화하려면 전압, 화학적 특성, 셀 배열, 배터리 크기 등 다양한 요소를 고려해야 합니다. 목표는 제품의 설계 제약 조건에 맞으면서도 적절한 양의 전력을 제공하는 배터리를 만드는 것입니다.
예를 들어, NiMH 배터리 셀 10팩은 비용을 낮게 유지하면서 14V의 전력을 제공할 수 있습니다. 그러나 더 많은 셀이 추가될수록 팩은 더 부피가 커지고 무거워집니다. 보다 가벼운 솔루션은 더 적은 수의 셀로 리튬 기반 배터리를 사용하는 것일 수 있습니다. 그런데 이러한 배터리는 추가적인 운송 인증 절차와 제한 사항을 거쳐야 하므로 비용이 증가할 수 있습니다.
결론
와 파트너십을 맺다 자격을 갖춘 맞춤형 배터리 팩 제조업체 필요한 전압을 파악할 때 설계 프로세스 초기에 큰 도움이 될 수 있습니다. Holo Battery에서는 팩을 위한 충분한 공간이 있는지 확인하기 위해 배터리 팩 인클로저의 설계를 결정하는 데 도움을 드릴 수 있습니다. 이러한 설계를 사용하면 제품의 기능을 테스트하고 필요한 수정을 가할 수 있습니다.
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