Kluczowe dania na wynos:
- Napięcie ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu niestandardowych akumulatorów, wpływając na moc wyjściową i kompatybilność urządzenia. Zapoznaj się z napięciami nominalnymi, naładowanymi i rozładowanymi oraz weź pod uwagę skład chemiczny baterii, wymagania aplikacji i przepisy dotyczące transportu.
Projektowanie niestandardowy zestaw baterii przypomina układanie złożonej układanki. Należy wziąć pod uwagę specyfikację zasilania, prąd, pojemność, wymagania dotyczące rozmiaru, konfigurację ogniw i liczbę ogniw. Ale jest jeden kluczowy element, który jest często pomijany: napięcie. Zanurzmy się więc w elektryzujący świat napięcia akumulatora i zrozummy jego znaczenie.
Co to jest napięcie i dlaczego ma to znaczenie?
Napięcie jest jak ciśnienie wody w wężu ogrodowym. Przepycha prąd przez Twoje urządzenia. Im wyższe napięcie, tym więcej energii mogą wykorzystać Twoje urządzenia.
Produkty niskiego i wysokiego napięcia
Urządzenia mają różne potrzeby energetyczne. Produkt niskonapięciowy nie potrzebuje dużej mocy do działania, więc akumulator musi wytworzyć jedynie niewielką ilość prądu. I odwrotnie, produkty o dużej mocy potrzebują dużo energii do działania, dlatego potrzebują zestawu akumulatorów, który może wytworzyć duży prąd.
Odszyfrowanie napięcia akumulatora
Aby zrozumieć napięcie pakietu baterii, musimy przyjrzeć się trzem rzeczom:
1. Napięcie nominalne
2. Napięcie przy pełnym naładowaniu
3. Napięcie przy całkowitym rozładowaniu
Rozszyfrujmy te terminy.
Napięcie nominalne
Jest to napięcie wyjściowe, jakie ogniwo wytwarza po naładowaniu. To jak średnia prędkość samochodu na długiej trasie.
W pełni naładowane napięcie
Jest to najwyższe napięcie, jakie może osiągnąć akumulator po pełnym naładowaniu. To jak maksymalna prędkość, jaką może osiągnąć Twój samochód na prostej drodze.
Całkowicie rozładowane napięcie
Jest to najniższy poziom napięcia, jaki może osiągnąć akumulator, zanim zostanie on wzięty pod uwagę “pusty”. To jak najwolniejsza prędkość, jaką może osiągnąć samochód, zanim się zatrzyma.
Napięcie według chemii baterii
Tak jak różne samochody mają różne prędkości, tak różne akumulatory mają różne napięcia. Oto napięcia nominalne dla niektórych typowych składów chemicznych akumulatorów:
1. NiCad: 1,2 V
2. NiMH: 1,4 V
3. Litowo-jonowy: 3,6 wolta
4. Kwas ołowiowy: 2 wolty
Pamiętaj, to tylko “średnie prędkości” – Rzeczywista moc wyjściowa może się różnić.
Akumulatory NiMH mają napięcie nominalne 1,2 V, ale po pełnym naładowaniu mogą dostarczyć do 1,4 V. Zarówno akumulatory NiCad, jak i NiMH mają w pełni naładowane napięcie 1,4 V. Akumulatory kwasowo-ołowiowe mają napięcie w pełni naładowane 2,1 V, natomiast akumulatory litowo-jonowe mają napięcie w pełni naładowane 4,2 V.
Akumulatory NiCad i NiMH mogą się całkowicie rozładować do 1,0 V, natomiast akumulatory kwasowo-ołowiowe rozładowują się do 1,75 V. Baterii litowo-jonowych nie należy całkowicie rozładowywać, gdyż może to spowodować ich uszkodzenie. Funkcja bezpiecznego odcięcia zapewnia, że napięcie akumulatorów litowo-jonowych nigdy nie spadnie poniżej 2,8 V do 3,0 V.
Określanie napięcia dla aplikacji
Określenie napięcia dla danego zastosowania przypomina równoważenie huśtawki. Opór aplikacji jest jak ciężarek na jednym końcu huśtawki, a prąd jest jak ciężar na drugim końcu. Równanie jest proste:
Napięcie (V) = prąd (I) x rezystancja (R)
Korzystanie z miernika prądu i modyfikowalnego źródła zasilania może pomóc w określeniu aktualnego poboru prądu w systemie. Układ ten można wykorzystać do ustalenia zarówno maksymalnego, jak i minimalnego napięcia wymaganego w systemie. Ważne jest, aby zapisywać aktualne odczyty. Twoim celem powinno być znalezienie wartości mieszczącej się pomiędzy tymi dwoma pomiarami, która będzie reprezentować punkt minimalnego zużycia energii.
Zrozumienie widma napięcia w ten sposób ma kluczowe znaczenie w przypadku produktów i zastosowań, które mogą zależeć od wahań zasilania. I odwrotnie, niektóre produkty i aplikacje będą wykazywać stałe zużycie energii.
Zakresy napięć
Każdy produkt ma określony zakres napięcia, jaki może obsłużyć, zanim zacznie działać nieprawidłowo. To jak dopuszczalny zakres prędkości samochodu. Jeśli jedziesz zbyt wolno, silnik może zgasnąć. Jeśli pojedziesz zbyt szybko, może się przegrzać.
Pojemność ogniwa i napięcie
Kolejnym ważnym czynnikiem jest pojemność ogniwa. Określa, jak długo produkt może działać przed ponownym naładowaniem baterii. Przyjmij to jako wielkość zbiornika paliwa w samochodzie. Większa pojemność ogniw oznacza, że produkt może działać dłużej na jednym ładowaniu. Mniejsza pojemność ogniwa oznacza, że będziesz musiał częściej ładować swój produkt.
Ograniczenia wysyłki w zależności od napięcia
Transport urządzeń wysokiego napięcia, szczególnie tych wyposażonych w baterie litowe, wymaga szczególnej ostrożności ze względu na ich potencjalną niestabilność. To jak transport lotnych chemikaliów – musisz przestrzegać surowych przepisów bezpieczeństwa, takich jak ORAZ 38.3.
Zgodnie z wytycznymi wydanymi przez IATAakumulatory litowe można transportować niezależnie lub w ramach sprzętu. W przypadku samodzielnego transportu stan naładowania (SoC) nie może przekraczać 30%.
Ponadto ilość ogniw lub akumulatorów, które można jednocześnie transportować, zależy od ilości litu metalicznego zawartego w akumulatorze oraz od tego, czy są one transportowane w urządzeniu, niezależnie, czy wraz ze sprzętem. Niektóre opakowania mogą wymagać specjalnych oznaczeń wskazujących obecność baterii litowej wewnątrz pojemnika.
Napięcie pakietu akumulatorów dla projektów produktów
Aby dostosować akumulator do swojego produktu, należy wziąć pod uwagę wiele czynników, w tym napięcie, skład chemiczny, rozmieszczenie ogniw i rozmiar akumulatora. Celem jest stworzenie akumulatora, który zapewnia odpowiednią ilość energii, a jednocześnie mieści się w ograniczeniach projektowych produktu.
Na przykład zestaw 10 ogniw akumulatorów NiMH może zapewnić napięcie 14 V, utrzymując jednocześnie niskie koszty. Jednakże w miarę dodawania większej liczby komórek opakowanie stanie się masywniejsze i cięższe. Bardziej lekkim rozwiązaniem może być użycie baterii litowych z mniejszą liczbą ogniw. Nawiasem mówiąc, akumulatory te muszą przejść dodatkowe procesy certyfikacji transportu i ograniczenia, co może zwiększyć koszty.
Wniosek
Współpraca z A wykwalifikowany producent niestandardowych akumulatorów na wczesnym etapie procesu projektowania może być ogromną pomocą w ustaleniu wymaganego napięcia. W Holo Battery możemy pomóc Ci określić projekt obudowy pakietu baterii, aby upewnić się, że jest wystarczająco dużo miejsca na pakiet. Dzięki tym projektom możesz przetestować funkcjonalność swojego produktu i wprowadzić niezbędne modyfikacje.
Powiązane artykuły:
