Nyckel takeaway:
- Spänningen är avgörande i anpassad batteripaketdesign, vilket påverkar uteffekten och enhetskompatibiliteten. Förstå nominella, laddade och urladdade spänningar och överväg batterikemi, applikationskrav och transportbestämmelser.
Designa en anpassat batteripaket är som att lägga ett komplext pussel. Du måste tänka på effektspecifikationer, ström, kapacitet, storlekskrav, cellkonfiguration och antalet celler. Men det finns en viktig del som ofta förbises: spänning. Så låt oss dyka in i batterispänningens elektrifierande värld och förstå dess betydelse.
Vad är spänning och varför spelar det någon roll?
Spänning är som vattentrycket i din trädgårdsslang. Det driver elektriciteten genom dina enheter. Ju högre spänning, desto mer ström kan dina enheter använda.
Lågspänning vs högspänningsprodukter
Enheter har olika effektbehov. En lågspänningsprodukt behöver inte mycket ström för att köras, så batteripaketet behöver bara trycka ut en liten mängd ström. Omvänt, högeffektsprodukter behöver mycket ström för att köras, så de behöver ett batteripaket som kan trycka ut mycket ström.
Dechiffrera batterispänning
För att förstå ett batteripakets spänning måste vi titta på tre saker:
1. Den nominella spänningen
2. Spänningen när den är fulladdad
3. Spänningen när den är helt urladdad
Låt oss avkoda dessa termer.
Nominell spänning
Detta är den utspänning en cell avger när den laddas. Det är som medelhastigheten för en bil på en lång resa.
Fulladdad spänning
Detta är den högsta spänning som ett batteri kan nå när det är fulladdat. Det är som den högsta hastigheten din bil kan nå på en rak väg.
Helt urladdad spänning
Detta är den lägsta spänningsnivån ett batteri kan nå innan det övervägs “tömma”. Det är som den lägsta hastighet din bil kan köra innan den slutar röra sig.
Spänning av batterikemi
Precis som olika bilar har olika hastighet, har olika batterier olika spänningar. Här är de nominella spänningarna för några vanliga batterikemi:
1. NiCad: 1,2 volt
2. NiMH: 1,4 volt
3. Litiumjon: 3,6 volt
4. Blysyra: 2 volt
Kom ihåg att dessa bara är “medelhastigheter” – den faktiska effekten kan variera.
NiMH-batterier har en nominell spänning på 1,2V, men de kan ge upp till 1,4V när de är fulladdade. NiCad- och NiMH-batterier har båda en fulladdad spänning på 1,4V. Bly-syrabatterier har en fulladdad spänning på 2,1V, medan litiumjonbatterier har en fulladdad spänning på 4,2V.
NiCad- och NiMH-batterier kan laddas ur helt till 1,0V, medan blybatterier laddar ur till 1,75V. Litiumjonbatterier bör inte laddas ur helt, eftersom det kan skada dem. En säkerhetsavstängningsfunktion säkerställer att litiumjonbatterier aldrig går under 2,8V till 3,0V.
Bestämma spänning för en applikation
Att bestämma spänning för en applikation är som att balansera en gungbräda. Applikationens motstånd är som vikten i ena änden av gungbrädan, och strömmen är som vikten i den andra änden. Ekvationen är enkel:
Spänning (V) = Ström (I) x Resistans (R)
Att använda en strömmätare och en modifierbar strömkälla kan hjälpa till att bestämma det nuvarande draget för systemet. Detta arrangemang kan användas för att fastställa både den maximala och lägsta spänningen som krävs för ditt system. Det är viktigt att registrera de aktuella avläsningarna. Ditt mål bör vara att hitta ett värde som faller mellan dessa två mätningar, vilket kommer att representera punkten för minsta strömförbrukning.
Att förstå spänningsspektrumet på detta sätt är avgörande för produkter och applikationer som kan bero på fluktuerande strömförsörjning. Omvänt kommer vissa produkter och applikationer att uppvisa en jämn strömförbrukning.
Spänningsområden
Varje produkt har ett specifikt spänningsområde som den kan hantera innan den börjar fungera fel. Det är som en bils acceptabla hastighetsområde. Om du går för långsamt kan motorn stanna. Om du går för fort kan den överhettas.
Cellkapacitet och spänning
En annan viktig faktor är cellkapacitet. Detta avgör hur länge din produkt kan köras innan batteriet laddas. Ta det som storleken på din bils bensintank. En större cellkapacitet gör att din produkt kan köras under en längre tid på en enda laddning. En mindre cellkapacitet innebär att du behöver ladda din produkt oftare.
Transportbegränsningar baserat på spänning
Transport av högspänningsenheter, särskilt de med litiumbaserade batterier, kräver särskild försiktighet på grund av deras potentiella instabilitet. Det är som att transportera flyktiga kemikalier – du måste följa strikta säkerhetsföreskrifter som OCH 38.3.
Enligt riktlinjerna som fastställts av IATA, litiumbaserade batterier kan transporteras antingen självständigt eller inom utrustning. Om de transporteras självständigt får deras laddningstillstånd (SoC) inte överstiga 30 %.
Dessutom bestäms mängden celler eller batterier som kan transporteras samtidigt av mängden litiummetall som finns i batteriet, och om de transporteras i en enhet, oberoende av varandra eller tillsammans med utrustningen. Vissa förpackningar kan kräva specifika märkningar för att indikera närvaron av ett litiumbatteri inuti behållaren.
Batterispänning för produktdesigner
För att anpassa ett batteripaket för din produkt måste du överväga en mängd olika faktorer, inklusive spänning, kemi, cellarrangemang och batteristorlek. Målet är att skapa ett batteri som ger rätt mängd kraft samtidigt som det passar in i produktens designbegränsningar.
Till exempel kan ett 10-pack med NiMH-battericeller ge 14 volt ström samtidigt som kostnaderna hålls låga. Men när fler celler läggs till kommer förpackningen att bli skrymmande och tyngre. En lättare lösning kan vara att använda litiumbaserade batterier med färre celler. Förresten måste dessa batterier genomgå ytterligare transportcertifieringsprocesser och restriktioner, vilket kan öka kostnaderna.
Slutsats
Samarbeta med en kvalificerad tillverkare av anpassade batteripaket tidigt i designprocessen kan vara till stor hjälp när man ska ta reda på vilken spänning som krävs. På Holo Battery kan vi hjälpa dig att bestämma utformningen av batteripaketet för att säkerställa att det finns tillräckligt med utrymme för packet. Med dessa konstruktioner kan du testa din produkts funktionalitet och göra nödvändiga ändringar.
Relaterade artiklar:
