Ključni zaključek:
- Napetost je ključnega pomena pri oblikovanju baterijskega paketa po meri, saj vpliva na izhodno moč in združljivost naprave. Razumeti nazivne, napolnjene in izpraznjene napetosti ter upoštevati kemijo baterije, zahteve za uporabo in predpise o pošiljanju.
Oblikovanje a baterijski paket po meri je kot sestavljanje zapletene sestavljanke. Razmisliti morate o specifikacijah moči, toku, zmogljivosti, zahtevah glede velikosti, konfiguraciji celic in številu celic. Toda obstaja en ključni del, ki je pogosto spregledan: napetost. Potopimo se torej v naelektreni svet akumulatorske napetosti in razumejmo njen pomen.
Kaj je napetost in zakaj je pomembna?
Napetost je kot vodni tlak v vaši vrtni cevi. Potiska elektriko skozi vaše naprave. Višja kot je napetost, več energije lahko porabijo vaše naprave.
Nizkonapetostni proti visokonapetostnim izdelkom
Naprave imajo različne potrebe po energiji. Nizkonapetostni izdelek ne potrebuje veliko energije za delovanje, zato mora baterijski paket oddajati le majhno količino toka. Nasprotno, zmogljivi izdelki potrebujejo veliko energije za delovanje, zato potrebujejo baterijo, ki lahko odda veliko toka.
Dešifriranje napetosti baterije
Da bi razumeli napetost baterije, moramo pogledati tri stvari:
1. Nazivna napetost
2. Napetost, ko je popolnoma napolnjen
3. Napetost, ko je popolnoma izpraznjen
Dešifrirajmo te izraze.
Nazivna napetost
To je izhodna napetost, ki jo odda celica, ko je napolnjena. To je kot povprečna hitrost avtomobila na dolgi poti.
Popolnoma napolnjena napetost
To je najvišja napetost, ki jo lahko doseže baterija, ko je popolnoma napolnjena. To je kot največja hitrost, ki jo vaš avto lahko doseže na ravni cesti.
Popolnoma izpraznjena napetost
To je najnižja napetost, ki jo baterija lahko doseže, preden se upošteva “prazno”. To je kot najpočasnejša hitrost, ki jo vaš avto lahko doseže, preden se neha premikati.
Napetost glede na kemijo baterije
Tako kot imajo različni avtomobili različne hitrosti, imajo različni akumulatorji različne napetosti. Tukaj so nazivne napetosti za nekatere pogoste kemije baterij:
1. NiCad: 1,2 volta
2. NiMH: 1,4 volta
3. Litij-ion: 3,6 voltov
4. Svinčena kislina: 2 volta
Ne pozabite, to so samo “povprečne hitrosti” – dejanski rezultat se lahko razlikuje.
Baterije NiMH imajo nominalno napetost 1,2 V, vendar lahko zagotovijo do 1,4 V, ko so popolnoma napolnjene. NiCad in NiMH baterije imajo popolnoma napolnjeno napetost 1,4 V. Svinčene baterije imajo popolnoma napolnjeno napetost 2,1 V, medtem ko imajo litij-ionske baterije popolnoma napolnjeno napetost 4,2 V.
Baterije NiCad in NiMH se lahko popolnoma izpraznijo do 1,0 V, medtem ko se svinčeve baterije izpraznijo do 1,75 V. Litij-ionske baterije ne smejo biti popolnoma izpraznjene, ker se lahko poškodujejo. Funkcija varnostnega izklopa zagotavlja, da napetost litij-ionskih baterij nikoli ne pade pod 2,8 V do 3,0 V.
Določanje napetosti za aplikacijo
Določanje napetosti za aplikacijo je kot uravnoteženje nihalke. Upor aplikacije je kot teža na enem koncu gugalnice, tok pa kot teža na drugem koncu. Enačba je preprosta:
Napetost (V) = tok (I) x upor (R)
Uporaba merilnika toka in spremenljivega vira energije lahko pomaga pri določanju trenutne porabe za sistem. To ureditev lahko uporabite za ugotavljanje najvišje in najnižje napetosti, potrebne za vaš sistem. Ključnega pomena je beleženje trenutnih odčitkov. Vaš cilj bi moral biti najti vrednost, ki se nahaja med tema dvema meritvama, kar bo predstavljalo točko najmanjše porabe energije.
Razumevanje napetostnega spektra na ta način je ključnega pomena za izdelke in aplikacije, ki so lahko odvisne od nihajočih napajalnikov. Nasprotno pa bodo nekateri izdelki in aplikacije kazali enakomerno porabo energije.
Območja napetosti
Vsak izdelek ima določeno napetostno območje, ki ga lahko prenese, preden začne delovati okvarjeno. To je kot sprejemljivo območje hitrosti avtomobila. Če greste prepočasi, se lahko motor ustavi. Če greste prehitro, se lahko pregreje.
Kapaciteta celice in napetost
Drug pomemben dejavnik je zmogljivost celic. To določa, kako dolgo lahko vaš izdelek deluje, preden ponovno napolnite baterijo. Vzemite to kot velikost rezervoarja za plin vašega avtomobila. Večja zmogljivost celice pomeni, da lahko vaš izdelek deluje dlje časa z enim polnjenjem. Manjša kapaciteta celice pomeni, da boste morali izdelek pogosteje polniti.
Omejitve pošiljanja glede na napetost
Pošiljanje visokonapetostnih naprav, zlasti tistih z baterijami na osnovi litija, zahteva posebno skrb zaradi njihove potencialne nestabilnosti. To je kot prevoz hlapljivih kemikalij – morate upoštevati stroge varnostne predpise, npr IN 38.3.
V skladu s smernicami, ki jih določa IATA, lahko litijeve baterije prevažate samostojno ali v opremi. Če se prevažajo samostojno, njihovo stanje napolnjenosti (SoC) ne sme preseči 30 %.
Poleg tega je količina celic ali baterij, ki jih je mogoče prevažati hkrati, določena s količino kovinskega litija v bateriji in glede na to, ali se prevažajo v napravi, samostojno ali skupaj z opremo. Nekateri paketi morda zahtevajo posebne oznake, ki označujejo prisotnost litijeve baterije v vsebniku.
Napetost paketa baterij za modele izdelkov
Če želite prilagoditi baterijski paket za vaš izdelek, boste morali upoštevati različne dejavnike, vključno z napetostjo, kemijo, razporeditvijo celic in velikostjo baterije. Cilj je ustvariti baterijo, ki zagotavlja pravo količino energije, hkrati pa ustreza omejitvam zasnove izdelka.
Na primer, paket 10 baterijskih celic NiMH lahko zagotovi 14 voltov energije, pri tem pa ohranja nizke stroške. Vendar ko je dodanih več celic, bo paket postal večji in težji. Lažja rešitev bi lahko bila uporaba baterij na osnovi litija z manj celicami. Mimogrede, te baterije morajo opraviti dodatne postopke certificiranja prevoza in omejitve, kar lahko poveča stroške.
Zaključek
Partnerstvo z a kvalificiran proizvajalec baterijskih paketov po meri zgodnji fazi načrtovanja je lahko v veliko pomoč pri ugotavljanju potrebne napetosti. Pri Holo Battery vam lahko pomagamo določiti zasnovo ohišja baterijskega paketa, da zagotovimo dovolj prostora za paket. S temi zasnovami lahko preizkusite funkcionalnost svojega izdelka in izvedete vse potrebne spremembe.
Sorodni članki:
