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 1.0V까지 완전히 방전될 수 있고, 납산 배터리는 1.75V까지 방전될 수 있습니다. 리튬 이온 배터리는 완전히 방전되어서는 안 됩니다. 배터리가 손상될 수 있기 때문입니다. 안전 차단 기능은 리튬 이온 배터리가 2.8V~3.0V 미만으로 떨어지지 않도록 보장합니다.
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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