شرح حزم بطاريات LiPo 1S و2S و3S و4S

غالبًا ما يتم وصف حزم بطاريات LiPo باستخدام تسميات مثل 1S و2S و3S و4S. تظهر هذه الملصقات على حزم البطاريات المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والروبوتات ومعدات التحكم عن بعد والطائرات بدون طيار والأجهزة الطبية وغيرها من المنتجات القابلة لإعادة الشحن.

يصف تصنيف 'S' عدد خلايا LiPo المتصلة على التوالي:

• 1S يعني مجموعة خلايا واحدة في السلسلة؛

• 2S يعني مجموعتين من الخلايا في سلسلة؛

• 3S يعني ثلاث مجموعات من الخلايا في السلسلة؛

• 4S يعني أربع مجموعات من الخلايا في السلسلة.

مع زيادة عدد الخلايا المتسلسلة، يزداد جهد الحزمة. لا تزداد السعة بـ mAh تلقائيًا لمجرد أن تصنيف S أعلى.

استخدام خلايا LiPo الشائعة بجهد اسمي يبلغ حوالي 3.7 فولت:

• 1S = 3.7 فولت اسمي؛

• 2S = 7.4 فولت اسمي؛

• 3S = 11.1 فولت اسمي؛

• 4S = 14.8 فولت اسمي.

يعتمد التكوين المناسب على الجهاز المضيف والشاحن والطلب الحالي والطاقة المطلوبة ونظام إدارة المباني والتصميم الميكانيكي.

إجابة سريعة: ماذا تعني 1S و2S و3S و4S؟

هذه القيم هي مراجع شائعة لخلايا LiPo القياسية القابلة لإعادة الشحن. يجب أن يتبع الجهد الدقيق مواصفات الخلية المحددة.

يعني تصنيف S الأعلى جهدًا أعلى للبطارية. لا يعني تلقائيا:

• قدرة أعلى؛

• وقت تشغيل أطول؛

• أداء أفضل؛

• شحن أسرع؛

• سلامة أعلى.

• كثافة طاقة أكبر.

يجب أن يتطابق تصنيف S مع النظام الكهربائي للجهاز.

1. ماذا يعني 'S' في بطارية LiPo؟

الحرف S إلى يشير السلسلة.

عندما يتم توصيل الخلايا على التوالي، يتم توصيل الطرف الموجب لخلية واحدة بالطرف السالب للخلية التالية. يضيف الجهد لكل خلية معًا.

بالنسبة لخلية LiPo الاسمية القياسية 3.7 فولت:

جهد العبوة = 3.7 فولت × عدد الخلايا في السلسلة

أمثلة:

• 1S: 3.7 فولت × 1 = 3.7 فولت؛

• 2S: 3.7 فولت × 2 = 7.4 فولت؛

• 3S: 3.7 فولت × 3 = 11.1 فولت؛

• 4S: 3.7 فولت × 4 = 14.8 فولت.

يصف تصنيف S عدد المسلسلات فقط. قد تتضمن الحزمة أيضًا مجموعات خلايا متوازية، مثل:

• 2S1P;

• 2S2P;

• 3S2P;

• 4S2P.

لمزيد من المعلومات حول كيفية تأثير التوصيلات المتسلسلة والمتوازية على الجهد والسعة، راجع حزم البطاريات المتسلسلة مقابل المتوازية.

2. ما هي حزمة بطارية LiPo 1S؟

تحتوي حزمة بطارية 1S LiPo على خلية LiPo واحدة أو مجموعة خلايا متوازية واحدة.

القيم الكهربائية النموذجية هي:

• الجهد الاسمي: حوالي 3.7 فولت؛

• جهد الشحن الكامل: حوالي 4.2 فولت؛

• الحد الأدنى من جهد التشغيل: يعتمد على التطبيق؛

• السعة: تحددها الخلية أو المجموعة الموازية.

مثال: 1S1P

تنتج خلية LiPo واحدة بقدرة 1000 مللي أمبير في الساعة ما يلي تقريبًا:

3.7 فولت، 1000 مللي أمبير

طاقتها الاسمية هي:

3.7 فولت × 1 أمبير = 3.7 واط ساعة

مثال: 1S2P

تنتج خليتين سعة 1000 مللي أمبير متصلتين بالتوازي ما يلي تقريبًا:

3.7 فولت، 2000 مللي أمبير

يبقى الجهد حوالي 3.7 فولت مع زيادة السعة.

تطبيقات 1S النموذجية

قد تكون حزم 1S مناسبة لـ:

• الأجهزة المدمجة القابلة للارتداء؛

• أجهزة تعقب GPS صغيرة؛

• الملحقات اللاسلكية؛

• منتجات إنترنت الأشياء الصغيرة؛

• أجهزة الاستشعار المحمولة

• الالكترونيات الاستهلاكية المدمجة.

• الأنظمة المدمجة ذات الجهد المنخفض.

قد تستخدم حزمة 1S PCM أو دائرة حماية بسيطة، اعتمادًا على التطبيق. يجب أن يكون الشاحن مصممًا لحزمة LiPo أحادية الخلية.

3. ما هي حزمة بطارية 2S LiPo؟

تحتوي حزمة بطارية 2S LiPo على مجموعتين من الخلايا متصلتين على التوالي.

القيم النموذجية هي:

• الجهد الاسمي: حوالي 7.4 فولت؛

• جهد الشحن الكامل: حوالي 8.4 فولت؛

• السعة: تحدد حسب قدرة كل مجموعة متوازية.

مثال: 2S1P

استخدام خليتين بقوة 1000 مللي أمبير في السلسلة:

7.4 فولت، 1000 مللي أمبير

الطاقة الاسمية:

7.4 فولت × 1 أمبير = 7.4 واط ساعي

مثال: 2S2P

استخدام أربع خلايا سعة 1000 مللي أمبير في ترتيب 2S2P:

7.4 فولت، 2000 مللي أمبير

الطاقة الاسمية:

7.4 فولت × 2 آه = 14.8 واط ساعي

تطبيقات 2S النموذجية

يمكن اعتبار حزم 2S LiPo من أجل:

• المعدات المحمولة؛

• الأجهزة المحمولة الصناعية.

• الأجهزة الطبية.

• معدات الاتصالات ذات الاتجاهين؛

• أنظمة روبوتية صغيرة؛

• منتجات ساخنة

• إلكترونيات الجهد المتوسط.

• بعض أنظمة التحكم عن بعد والطائرات بدون طيار.

زيرن توفر صفحة حزمة بطارية الليثيوم 7.4 فولت أمثلة على مستوى المنتج لحزم بطاريات 2S بسعات وأبعاد مختلفة.

4. ما هي حزمة بطارية 3S LiPo؟

تحتوي حزمة بطارية 3S LiPo على ثلاث مجموعات خلايا متصلة على التوالي.

القيم النموذجية هي:

• الجهد الاسمي: حوالي 11.1 فولت؛

• جهد الشحن الكامل: حوالي 12.6 فولت؛

• السعة: تحدد حسب قدرة كل مجموعة متوازية.

مثال: 3S1P

استخدام ثلاث خلايا بقوة 1000 مللي أمبير في السلسلة:

11.1 فولت، 1000 مللي أمبير

الطاقة الاسمية:

11.1 فولت × 1 أمبير = 11.1 واط ساعة

مثال: 3S2P

باستخدام ست خلايا سعة 1000 مللي أمبير في ترتيب 3S2P:

11.1 فولت، 2000 مللي أمبير

الطاقة الاسمية:

11.1 فولت × 2 آه = 22.2 واط ساعي

تطبيقات 3S النموذجية

يمكن استخدام حزم 3S في:

• المعدات الصناعية المحمولة.

• الروبوتات.

• الأجهزة المحمولة ذات الجهد العالي.

• أنظمة الطاقة المدمجة.

• بعض المنتجات الطبية أو منتجات المراقبة؛

• معدات RC؛

• بعض منصات الطائرات بدون طيار.

تتطلب حزمة 3S شاحنًا ونظام حماية مصممًا لنطاق الجهد 3S. لا ينبغي شحنه باستخدام شاحن أحادي الخلية أو شاحن 2S.

زيرن توفر صفحة حزمة بطارية الليثيوم 11.1 فولت أمثلة على تكوينات حزمة بطارية 3S LiPo.

5. ما هي حزمة بطارية 4S LiPo؟

تحتوي حزمة بطارية 4S LiPo على أربع مجموعات خلايا متصلة على التوالي.

القيم النموذجية هي:

• الجهد الاسمي: حوالي 14.8 فولت؛

• جهد الشحن الكامل: حوالي 16.8 فولت؛

• السعة: تحدد حسب قدرة كل مجموعة متوازية.

مثال: 4S1P

استخدام أربع خلايا بقوة 1000 مللي أمبير في السلسلة:

14.8 فولت، 1000 مللي أمبير

الطاقة الاسمية:

14.8 فولت × 1 أمبير = 14.8 واط ساعة

مثال: 4S2P

باستخدام ثماني خلايا سعة 1000 مللي أمبير في ترتيب 4S2P:

14.8 فولت، 2000 مللي أمبير

الطاقة الاسمية:

14.8 فولت × 2 آه = 29.6 واط ساعي

تطبيقات 4S النموذجية

يمكن اعتبار حزم 4S من أجل:

• المعدات المحمولة ذات الجهد العالي.

• الروبوتات.

• الأدوات الصناعية؛

• الالكترونيات المهنية.

• أنظمة التحكم عن بعد كثيفة الاستهلاك للطاقة؛

• بعض منصات الطائرات بدون طيار؛

• أنظمة الطاقة المدمجة.

زيرن توفر صفحة حزمة بطارية الليثيوم 14.8 فولت أمثلة على المنتجات لحزم بطاريات LiPo 4S.

6. 1S مقابل 2S مقابل 3S مقابل 4S مقارنة الجهد

يجب أن يكون الجهاز متوافقًا مع جهد الشحن الاسمي والكامل.

على سبيل المثال، قد يحتاج الجهاز المصمم لبطارية اسمية 7.4 فولت إلى تحمل جهد مشحون بالكامل يبلغ حوالي 8.4 فولت. ويجب تقييم كل من دائرة الإدخال ووحدة التحكم في المحرك والشاحن ومنظم الجهد.

للحصول على مقارنة عملية بين حزم 7.4 فولت و11.1 فولت و14.8 فولت، راجع حزم البطاريات 7.4 فولت مقابل 11.1 فولت مقابل 14.8 فولت.

7. هل يعني التصنيف S الأعلى سعة أعلى؟

لا.

يشير التصنيف S إلى عدد مجموعات الخلايا المتصلة في السلسلة. يؤثر في المقام الأول على الجهد.

تعتمد السعة على عدد الخلايا أو مجموعات الخلايا المتصلة بالتوازي.

باستخدام خلايا 1000 مللي أمبير:

قد يؤدي تصنيف S الأعلى إلى زيادة إجمالي الطاقة لأن الطاقة تساوي الجهد مضروبًا في سعة أمبير ساعة. ومع ذلك، فإنه لا يزيد تصنيف مللي أمبير تلقائيًا.

8. كيف يؤثر التصنيف S على وقت التشغيل؟

يعتمد وقت التشغيل على إجمالي الطاقة القابلة للاستخدام وقوة الجهاز، وليس على تصنيف S وحده.

صيغة الطاقة الأساسية هي:

الطاقة (Wh) = الجهد (V) × السعة (Ah)

على سبيل المثال:

• 2S1P: 7.4 فولت، 1000 مللي أمبير = 7.4 واط/ساعة؛

• 1S2P: 3.7 فولت، 2000 مللي أمبير = 7.4 واط ساعي.

يتمتع هذان التكوينان بنفس الطاقة الاسمية تقريبًا عندما يستخدمان نفس العدد من الخلايا المتماثلة. ومع ذلك، فهي غير قابلة للتبديل لأن الفولتية الخاصة بها مختلفة.

يعتمد وقت التشغيل أيضًا على:

• قوة الجهاز

• كفاءة المحول

• قطع BMS.

• درجة حرارة؛

• الطلب الحالي

• شيخوخة البطارية.

• ملف التشغيل.

للحصول على طريقة حسابية مفصلة، ​​راجع كيفية حساب وقت التشغيل لحزمة بطارية الليثيوم.

9. شحن حزم بطاريات LiPo 1S و2S و3S و4S

يتطلب كل تصنيف S شاحنًا مصممًا لعدد السلسلة المقابلة.

يمكن أن يؤدي الشاحن ذو الجهد غير الصحيح إلى:

• شحن غير مكتمل

• الشحن الزائد.

• الحرارة المفرطة

• تلف البطارية

• قطع الحماية؛

• مخاطر السلامة.

قد تتطلب حزم السلاسل المتعددة أيضًا الموازنة. ينبغي اختيار الشاحن ونظام إدارة المباني مع تكوين الخلية.

يعتمد تيار الشحن الدقيق على مواصفات الخلية وتطبيقها. لا ينبغي أن يتم اختياره فقط وفقًا لتصنيف S.

10. نظام إدارة المباني ومتطلبات الحماية

يؤثر تصنيف S أيضًا على نظام الحماية.

حزم 1S

قد تستخدم حزمة 1S:

• بي سي إم؛

• حماية إيك.

• حماية فاحش.

• حماية الإفراط في التفريغ.

• حماية التيار الزائد.

• استشعار درجة الحرارة عند الاقتضاء.

حزم 2S و3S و4S

قد تتطلب حزم السلاسل المتعددة ما يلي:

• مراقبة الجهد الكهربي للسلسلة الفردية؛

• موازنة الخلايا.

• حماية فاحش.

• حماية الإفراط في التفريغ.

• حماية التيار الزائد.

• حماية ماس كهربائى.

• مراقبة درجة الحرارة.

• وظائف الاتصال عند الاقتضاء.

ومع زيادة عدد السلاسل، يجب تصميم نظام إدارة المباني للعدد المقابل من مجموعات الخلايا.

يجب أن يتطابق نظام إدارة المباني أيضًا مع:

• حزمة الحالية.

• شاحن؛

• موصل؛

• واجهة الجهاز المضيف؛

• المساحة الميكانيكية

• الاختبار المطلوب.

التصميم التفصيلي لـ BMS يقع خارج نطاق هذه المقالة. يتم تناول علاقة التصميم الأوسع بين BMS والجهد والقدرة ووقت التشغيل تصميم حزمة بطارية ليثيوم أيون: الجهد الكهربي والسعة ونظام إدارة المباني ووقت التشغيل.

11. القدرات والمجموعات الموازية

لا يحدد تصنيف S سعة البطارية الكاملة.

لحزمة ذات مجموعات متوازية:

سعة العبوة = سعة الخلية × عدد الخلايا الموازية

على سبيل المثال، باستخدام خلايا 2500 مللي أمبير:

ولهذا السبب يجب أن تحدد متطلبات OEM كلاً من:

• عدد السلاسل؛

• العد الموازي أو القدرة المستهدفة.

إن قول 'بطارية 4S' فقط لا يحدد الحزمة الكاملة.

12. كيفية اختيار تصنيف S المناسب لجهاز OEM

يجب أن تبدأ عملية الاختيار بمتطلبات الجهد الكهربائي للجهاز.

الخطوة 1: تحديد جهد الجهاز

يتأكد:

• جهد الإدخال الاسمي.

• الحد الأدنى من جهد الإدخال.

• أقصى جهد الإدخال.

• تحمل الشحن الكامل؛

• نطاق جهد المحرك أو وحدة التحكم؛

• نطاق إدخال المحول

الخطوة 2: حدد عدد السلسلة

تطابق الجهد الاسمي المطلوب مع عدد الخلايا المناسب.

لخلايا LiPo 3.7 فولت الشائعة:

• نظام 3.7 فولت تقريبًا → 1S؛

• نظام 7.4 فولت تقريبًا → 2S؛

• نظام 11.1 فولت تقريبًا → 3S؛

• ما يقرب من 14.8 فولت نظام → 4S.

الخطوة 3: تأكيد السعة

بعد تحديد عدد السلاسل، حدد العدد المتوازي المطلوب أو سعة الخلايا الفردية لتحقيق وقت التشغيل المستهدف.

الخطوة 4: التحقق من التيار

تأكد من أن الخلايا المحددة وBMS والأسلاك والموصل يمكن أن تدعم التيار المستمر والذروة.

الخطوة 5: التحقق من الشاحن ونظام إدارة المباني

يجب أن يتطابق الشاحن ونظام الحماية مع تصنيف S المحدد.

الخطوة 6: التحقق من التكامل الميكانيكي

تأكد من أن عدد الخلايا والتخطيط المحددين يتناسبان مع حاوية الجهاز.

13. حزم LiPo 1S–4S في تطبيقات الطائرات بدون طيار

تُستخدم حزم LiPo 1S و2S و3S و4S أيضًا في تطبيقات الطائرات بدون طيار وRC المختلفة. ومع ذلك، يعتمد اختيار الطائرة بدون طيار على أكثر من مجرد الجهد.

تشمل العوامل ذات الصلة ما يلي:

• توافق المحرك وESC؛

• تكوين المروحة.

• الطلب الحالي

• وزن البطارية؛

• تصنيف C؛

• ملف الرحلة؛

• موصل؛

• مدة الرحلة المطلوبة.

للحصول على مقارنة خاصة بالطائرة بدون طيار تتضمن تكوينات 3S و4S و6S، راجع بطارية LiPo 3S و4S و6S: ما هي تكوينات الطائرة بدون طيار المناسبة؟.

تركز هذه المقالة على المعنى العام لتكوينات 1S-4S لتصميم حزمة بطارية LiPo القابلة لإعادة الشحن بدلاً من اختيار أداء الطائرة بدون طيار.

14. الأخطاء الشائعة في حزمة بطارية LiPo 1S–4S

الخطأ 1: التعامل مع الجهد الاسمي باعتباره جهد الشحن الكامل

قد تصل حزمة 3.7 فولت إلى 4.2 فولت تقريبًا عند شحنها بالكامل. يجب أن يتحمل الجهاز نطاق الجهد الكامل.

الخطأ الثاني: افتراض أن 4S أفضل دائمًا من 2S

يعتبر تصنيف S الأعلى مناسبًا فقط عندما يكون الجهاز مصممًا للجهد العالي.

الخطأ الثالث: استخدام الشاحن الخاطئ

يجب أن يتطابق الشاحن مع عدد السلسلة وجهد الشحن.

الخطأ الرابع: تجاهل القدرة

لا يحدد تصنيف S سعة mAh. ويجب أيضًا تحديد العدد المتوازي وسعة الخلية.

الخطأ الخامس: إغفال الموازنة

قد تتطلب حزم LiPo متعددة السلاسل موازنة الخلايا وحماية مناسبة لـ BMS.

الخطأ السادس: مقارنة الحزم بالجهد فقط

قد تكون حزمة 2S1P و2S2P كلاهما 7.4 فولت ولكن لهما سعة ووقت تشغيل وقدرة حالية وأبعاد ووزن مختلفين.

الخطأ السابع: نسخ تكوين بطارية الطائرة بدون طيار إلى جهاز آخر

قد لا يكون التكوين المناسب للطائرة بدون طيار مناسبًا لجهاز طبي أو منتج إنترنت الأشياء أو أداة صناعية. يجب أن يحدد الجهاز المضيف التصميم النهائي للبطارية.

15. قائمة اختيار 1S و2S و3S و4S

قبل الموافقة على حزمة بطارية LiPo، تأكد مما يلي:

• الجهد الاسمي المطلوب.

• الحد الأدنى من جهد إدخال الجهاز؛

• الحد الأقصى لجهد إدخال الجهاز؛

• توافق جهد الشحن الكامل؛

• تصنيف S؛

• العد الموازي

• القدرة المستهدفة؛

• تيار مستمر

• الذروة الحالية.

• جهد الشاحن

• الشحن الحالي.

• متطلبات PCM أو BMS؛

• متطلبات موازنة الخلايا.

• موصل وكابل.

• مساحة التثبيت المتاحة؛

• الوزن المحدد؛

• درجة حرارة التشغيل

• هدف وقت التشغيل؛

• متطلبات الاختبار.

التعليمات

ماذا يعني 1S على بطارية LiPo؟

1S يعني أن الحزمة تحتوي على مجموعة خلايا LiPo واحدة متصلة على التوالي. تحتوي بطارية 1S LiPo النموذجية على جهد اسمي 3.7 فولت تقريبًا وجهد شحن كامل 4.2 فولت.

ما هو جهد بطارية 2S LiPo؟

تحتوي بطارية 2S LiPo النموذجية على جهد اسمي 7.4 فولت تقريبًا وجهد شحن كامل 8.4 فولت.

ما هو جهد بطارية 3S LiPo؟

تحتوي بطارية 3S LiPo النموذجية على جهد اسمي 11.1 فولت تقريبًا وجهد شحن كامل 12.6 فولت.

ما هو جهد بطارية 4S LiPo؟

تحتوي بطارية 4S LiPo النموذجية على جهد اسمي 14.8 فولت تقريبًا وجهد شحن كامل 16.8 فولت.

هل يعني 4S أن سعة البطارية تبلغ أربعة أضعاف سعة 1S؟

يشير الرقم 4S إلى أربع مجموعات من الخلايا المتسلسلة ويصف الجهد في المقام الأول. تعتمد السعة على سعة الخلية والتكوين المتوازي.

هل يمكنني استخدام شاحن 2S لبطارية 3S LiPo؟

لا، تتطلب حزمة 3S شاحنًا مصممًا لجهد الشحن 3S. قد يؤدي استخدام الشاحن الخاطئ إلى عدم اكتمال الشحن أو حدوث تلف أو مخاطر تتعلق بالسلامة.

هل تدوم بطارية 2S دائمًا لفترة أطول من بطارية 1S؟

ليس بالضرورة. يعتمد وقت التشغيل على إجمالي الطاقة وقوة الجهاز والكفاءة والقدرة وظروف التشغيل. يمكن أن تحتوي حزمة 1S2P وحزمة 2S1P على طاقة اسمية مماثلة أثناء استخدام نفس العدد من الخلايا.

هل يعتبر تصنيف S الأعلى أفضل لجهاز OEM؟

فقط إذا كان الجهاز المضيف والشاحن ونظام إدارة المباني والأسلاك ونظام إدارة الطاقة يدعم الجهد العالي. يتم تحديد تصنيف S الصحيح حسب متطلبات الجهاز.

خاتمة

تصف 1S و2S و3S و4S عدد مجموعات خلايا LiPo المتصلة في السلسلة.

باستخدام خلايا LiPo الاسمية المشتركة 3.7 فولت:

• 1S = 3.7 فولت اسمي؛

• 2S = 7.4 فولت اسمي؛

• 3S = 11.1 فولت اسمي؛

• 4S = 14.8 فولت اسمي.

الفولتية الكاملة الشحن النموذجية هي:

• 1S = 4.2 فولت؛

• 2S = 8.4 فولت؛

• 3S = 12.6 فولت؛

• 4S = 16.8 فولت.

يعتمد التكوين الصحيح على نطاق جهد الجهاز والسعة المطلوبة والطلب الحالي ونظام الشحن ونظام إدارة المباني والمساحة الميكانيكية وهدف وقت التشغيل.

إذا كنت تقوم بتطوير حزمة بطارية LiPo قابلة لإعادة الشحن، فقم بمشاركة التطبيق والجهد المطلوب والسعة والطلب الحالي والأبعاد المتاحة ومتطلبات الموصل وحجم الإنتاج المتوقع مع فريق ZERNE الفني. توفر ZERNE حلولًا مخصصة لحزم بطاريات الليثيوم لمشاريع OEM وODM ويمكنها المساعدة في تحديد التكوين المناسب 1S أو 2S أو 3S أو 4S.