Ключевой вывод:
- Напряжение имеет решающее значение при разработке индивидуальной конструкции аккумуляторной батареи, влияя на выходную мощность и совместимость устройств. Изучите номинальное, заряженное и разряженное напряжение, а также примите во внимание химический состав аккумуляторов, требования к применению и правила транспортировки.
Проектирование индивидуальный аккумулятор это как собрать сложную головоломку. Вам необходимо подумать о характеристиках мощности, токе, емкости, требованиях к размеру, конфигурации ячеек и количестве ячеек. Но есть один важный момент, который часто упускают из виду: напряжение. Итак, давайте окунемся в волнующий мир напряжения аккумуляторной батареи и поймем его важность.
Что такое напряжение и почему оно имеет значение?
Напряжение похоже на давление воды в садовом шланге. Он пропускает электричество через ваши устройства. Чем выше напряжение, тем больше энергии могут использовать ваши устройства.
Низковольтные и высоковольтные изделия
Устройства имеют разные потребности в электроэнергии. Низковольтному продукту для работы не требуется много энергии, поэтому аккумуляторному блоку достаточно выдавать лишь небольшой ток. И наоборот, для работы мощных продуктов требуется много энергии, поэтому им нужен аккумулятор, способный выдавать большой ток.
Расшифровка напряжения аккумулятора
Чтобы понять напряжение аккумуляторной батареи, нам нужно обратить внимание на три вещи:
1. Номинальное напряжение
2. Напряжение при полной зарядке
3. Напряжение при полной разрядке
Давайте расшифруем эти термины.
Номинальное напряжение
Это выходное напряжение, которое выдает элемент при заряде. Это как средняя скорость автомобиля в дальнем путешествии.
Полностью заряженное напряжение
Это максимальное напряжение, которого может достичь аккумулятор при полной зарядке. Это похоже на максимальную скорость, которую может достичь ваш автомобиль на прямой дороге.
Полностью разряженное напряжение
Это самый низкий уровень напряжения, которого может достичь батарея, прежде чем она будет принята к рассмотрению. “пустой”. Это как самая медленная скорость, на которой может двигаться ваш автомобиль, прежде чем он остановится.
Напряжение в зависимости от химического состава батареи
Точно так же, как разные автомобили имеют разную скорость, разные аккумуляторы имеют разное напряжение. Вот номинальные напряжения для некоторых распространенных химических элементов аккумуляторов:
1. Никель-кадмиевый: 1,2 В.
2. NiMH: 1,4 В.
3. Литий-ионный: 3,6 Вольт.
4. Свинцово-кислотный: 2 вольта.
Помните, это всего лишь “средние скорости” – Фактический результат может отличаться.
NiMH аккумуляторы имеют номинальное напряжение 1,2 В, но при полной зарядке они могут обеспечивать напряжение до 1,4 В. Полностью заряженные аккумуляторы NiCad и NiMH имеют напряжение 1,4 В. Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют полностью заряженное напряжение 2,1 В, а литий-ионные — полностью заряженное напряжение 4,2 В.
NiCad и NiMH аккумуляторы могут полностью разряжаться до напряжения 1,0 В, а свинцово-кислотные — до 1,75 В. Литий-ионные аккумуляторы нельзя полностью разряжать, так как это может привести к их повреждению. Функция безопасного отключения гарантирует, что напряжение литий-ионных батарей никогда не опустится ниже 2,8–3,0 В.
Определение напряжения для приложения
Определение напряжения для приложения похоже на балансировку качелей. Сопротивление приложения подобно весу на одном конце качелей, а ток — весу на другом конце. Уравнение простое:
Напряжение (В) = Ток (I) x Сопротивление (R)
Использование измерителя тока и изменяемого источника питания может помочь в определении текущего потребления системы. Эту схему можно использовать для определения как максимального, так и минимального напряжения, необходимого для вашей системы. Очень важно записывать текущие показания. Ваша цель должна состоять в том, чтобы найти значение, находящееся между этими двумя измерениями, которое будет представлять собой точку минимального энергопотребления.
Понимание спектра напряжения таким образом имеет решающее значение для продуктов и приложений, которые могут зависеть от нестабильных источников питания. И наоборот, некоторые продукты и приложения будут демонстрировать постоянное энергопотребление.
Диапазоны напряжения
Каждое изделие имеет определенный диапазон напряжения, с которым оно может работать, прежде чем оно начнет работать со сбоями. Это как допустимый диапазон скоростей автомобиля. Если вы едете слишком медленно, двигатель может заглохнуть. Если вы будете двигаться слишком быстро, он может перегреться.
Емкость ячейки и напряжение
Еще одним важным фактором является емкость ячейки. Это определяет, как долго ваш продукт может работать без подзарядки аккумулятора. Примите его за размер бензобака вашего автомобиля. Большая емкость аккумулятора означает, что ваш продукт может работать более длительный период времени без подзарядки. Меньшая емкость аккумулятора означает, что вам придется чаще заряжать свой продукт.
Ограничения на доставку в зависимости от напряжения
Перевозка высоковольтных устройств, особенно с литиевыми аккумуляторами, требует особой осторожности из-за их потенциальной нестабильности. Это похоже на транспортировку летучих химикатов. – вам необходимо соблюдать строгие правила безопасности, такие как И 38,3.
Согласно руководящим принципам, установленным ИАТАЛитиевые батареи можно транспортировать как отдельно, так и в составе оборудования. При самостоятельной транспортировке их уровень заряда (SoC) не должен превышать 30%.
Кроме того, количество элементов или батарей, которые можно транспортировать одновременно, определяется количеством металлического лития, содержащегося в батарее, а также тем, транспортируются ли они внутри устройства, отдельно или вместе с оборудованием. На некоторых упаковках может потребоваться специальная маркировка, обозначающая наличие литиевой батареи внутри контейнера.
Напряжение аккумуляторной батареи для моделей изделий
Чтобы настроить аккумуляторную батарею для вашего продукта, вам необходимо учитывать множество факторов, включая напряжение, химический состав, расположение ячеек и размер батареи. Цель состоит в том, чтобы создать батарею, которая обеспечивает необходимое количество энергии и в то же время соответствует конструктивным ограничениям продукта.
Например, упаковка из 10 NiMH аккумуляторных элементов может обеспечить напряжение 14 В при низких затратах. Однако по мере добавления большего количества ячеек упаковка станет громоздкой и тяжелой. Более легким решением может быть использование литиевых батарей с меньшим количеством ячеек. Кстати, эти аккумуляторы должны пройти дополнительные процедуры сертификации при транспортировке и ограничения, что может увеличить затраты.
Заключение
Партнерство с квалифицированный производитель аккумуляторных батарей по индивидуальному заказу на ранних этапах процесса проектирования может оказаться огромным подспорьем при определении требуемого напряжения. В Holo Battery мы можем помочь вам определить конструкцию корпуса аккумуляторной батареи, чтобы обеспечить достаточно места для нее. С помощью этих конструкций вы можете протестировать функциональность вашего продукта и внести необходимые изменения.
Статьи по Теме:
