Baterie 7,4 V vs. 11,1 V vs. 14,8 V

7,4V, 11,1V a 14,8V bateriové sady jsou běžné napěťové platformy pro dobíjecí lithium-iontové a lithium-polymerové bateriové systémy.

Často se používají v:

• Přenosné elektronické zařízení

• Průmyslová ruční zařízení

• Lékařské vybavení

• Robotika

• RC vybavení

• Systémy dronů

• Elektrické nářadí

• Monitorování produktů

• Kompaktní energetické systémy

Tyto hodnoty napětí normálně odpovídají různému počtu článků zapojených do série:

• 7,4V = 2S

• 11,1 V = 3S

• 14,8V = 4S

Při použití standardních lithiových článků s nominálním napětím přibližně 3,7 V poskytují tyto tři konfigurace různé rozsahy provozního napětí, úrovně energie a požadavky na nabíjení.

Výběr baterie by však neměl začínat otázkou 'Které napětí je výkonnější?' Správný výběr závisí na hostitelském zařízení a kompletním napájecím systému.

Rychlá odpověď: Jaký je rozdíl?

Hlavní rozdíly jsou:

• Vyšší napětí s více články v sérii;

• Různé požadavky na nabíječku;

• Různé požadavky na BMS;

• Rozdílný aktuální požadavek na stejný výkon;

• Různá energie, když je kapacita stejná;

• Různá kompatibilita s hostitelským zařízením.

14,8V baterie není automaticky lepší než 7,4V baterie. Je to vhodné pouze v případě, že zařízení a napájecí systém jsou navrženy pro tento rozsah napětí.

1. Proč 7,4V, 11,1V a 14,8V Odpovídají 2S, 3S a 4S

Hodnota 'S' představuje počet buněk nebo skupin buněk zapojených do série.

Pro standardní nominální články 3,7V:

Napětí sady = jmenovité napětí článku × sériový počet

Proto:

• 3,7 V × 2 = 7,4 V;

• 3,7 V × 3 = 11,1 V;

• 3,7 V × 4 = 14,8 V.

Odpovídající napětí při plném nabití je běžně založeno na přibližně 4,2 V na článek:

• 4,2 V × 2 = 8,4 V;

• 4,2 V × 3 = 12,6 V;

• 4,2 V × 4 = 16,8 V.

Toto jsou běžné referenční hodnoty pro standardní dobíjecí LiPo a lithium-iontové články. Skutečná specifikace baterie by měla vždy odpovídat vybranému modelu článku a datovému listu výrobce.

Úplné vysvětlení konfigurací 1S, 2S, 3S a 4S viz Vysvětlení 1S, 2S, 3S a 4S LiPo baterií.

2. 7,4V baterie

7,4V baterie je obvykle konfigurace 2S.

Základní elektrické vlastnosti

Standardní 7,4V sada má obecně:

• Jmenovité napětí: 7,4V;

• Napětí při plném nabití: 8,4V;

• Dvě buněčné skupiny v sérii;

• Kapacita je určena jednotlivými buňkami nebo paralelní konfigurací.

Příklad: 7,4V, 2000mAh balení

Sada 2S1P využívající dva články 1000mAh poskytuje přibližně:

• Jmenovité napětí: 7,4V;

• Kapacita: 1000 mAh;

• Nominální energie: 7,4Wh.

Sada 2S2P se čtyřmi články 1000mAh poskytuje přibližně:

• Jmenovité napětí: 7,4V;

• Kapacita: 2000 mAh;

• Nominální energie: 14,8Wh.

Napětí zůstává v 7,4V platformě, zatímco paralelní počet mění kapacitu a proudovou kapacitu.

Kdy je vhodná 7,4V sada?

Sada 7,4 V může být vhodná, když:

• Zařízení je navrženo pro rozsah napětí 2S;

• Výrobek využívá vysokonapěťový napájecí systém;

• Kompaktní dvoučlánkové sériové uspořádání se hodí k zařízení;

• Potřebný výkon lze dodat při dostupném proudu;

• Nabíječka a BMS podporují provoz 2S.

ZERNE's Stránka 7,4V lithiové baterie obsahuje příklady bateriových sad s různými kapacitami a fyzickými rozměry.

3. 11,1V baterie

11,1V baterie je obvykle konfigurace 3S.

Základní elektrické vlastnosti

Standardní 11,1V sada má obecně:

• Jmenovité napětí: 11,1V;

• Napětí při plném nabití: 12,6V;

• Tři buněčné skupiny v sérii;

• Kapacita je určena jednotlivými buňkami nebo paralelní konfigurací.

Příklad: 11,1V, 2000mAh balení

Sada 3S1P využívající tři články 2000mAh poskytuje přibližně:

• Jmenovité napětí: 11,1V;

• Kapacita: 2000 mAh;

• Nominální energie: 22,2Wh.

Sada 3S2P využívající šest 2000mAh článků poskytuje přibližně:

• Jmenovité napětí: 11,1V;

• Kapacita: 4000mAh;

• Nominální energie: 44,4Wh.

Kdy je vhodný 11,1V balíček?

Balík 11,1 V lze zvážit, když:

• Zařízení využívá napěťovou platformu 3S;

• Napájecí systém vyžaduje vyšší napětí než 7,4 V;

• Zařízení těží z nižšího proudu při stejném výkonu;

• Dostupný prostor pojme tři sériové skupiny buněk;

• Nabíječka a BMS podporují provoz 3S.

ZERNE's Stránka 11,1V lithiové baterie obsahuje příklady konfigurací 3S bateriových sad na úrovni produktu.

4. 14,8V baterie

14,8V baterie je obvykle konfigurace 4S.

Základní elektrické vlastnosti

Standardní 14,8V sada má obecně:

• Jmenovité napětí: 14,8V;

• Napětí při plném nabití: 16,8V;

• Čtyři buněčné skupinky v sérii;

• Kapacita je určena jednotlivými buňkami nebo paralelní konfigurací.

Příklad: 14,8V, 2000mAh balení

Sada 4S1P se čtyřmi články 2000mAh poskytuje přibližně:

• Jmenovité napětí: 14,8V;

• Kapacita: 2000 mAh;

• Nominální energie: 29,6Wh.

Sada 4S2P využívající osm 2000mAh článků poskytuje přibližně:

• Jmenovité napětí: 14,8V;

• Kapacita: 4000mAh;

• Nominální energie: 59,2Wh.

Kdy je vhodná sada 14,8V?

Balík 14,8 V lze zvážit, když:

• Zařízení je určeno pro vstup 4S;

• Napájecí systém vyžaduje vyšší napětí;

• Zařízení potřebuje nižší proud pro definovanou úroveň výkonu;

• Velikost a hmotnost balení jsou přijatelné;

• Nabíječka a BMS podporují rozsah napětí 4S.

ZERNE's Stránka 14,8V lithiové baterie obsahuje příklady produktů pro 4S lithium-polymerové baterie.

5. Porovnání napětí při stejné kapacitě

Chcete-li spravedlivě porovnat tři napěťové platformy, předpokládejte, že každé balení má stejnou kapacitu 2 000 mAh nebo 2 Ah.

Vysokonapěťové baterie obsahují více nominální energie při stejné ampérhodinové kapacitě.

To však neznamená, že vysokonapěťovou sadu lze připojit přímo k jakémukoli zařízení. Vstupní rozsah zařízení, převodník, nabíječka, BMS a ovladač motoru musí podporovat zvolené napětí.

6. Jak napětí ovlivňuje proud

Pro danou úroveň výkonu:

Proud = Výkon ÷ Napětí

Předpokládejme, že zařízení vyžaduje 20W energie.

Vyšší napětí může snížit proud potřebný pro stejný výkon. To může ovlivnit:

• Velikost drátu;

• Hodnocení konektoru;

• aktuální hodnocení BMS;

• Elektrické ztráty;

• Výroba tepla;

• Design převodníku.

Nižší proudový přínos však má význam pouze v případě, že je elektronika zařízení navržena pro vyšší napětí.

14,8V baterie připojená k zařízení určenému pro 7,4V může poškodit vstupní obvod, i když má baterie podobnou kapacitu.

7. Napětí, kapacita a doba chodu

Samotné napětí neurčuje dobu běhu.

Doba běhu závisí na:

• Jmenovité napětí;

• Kapacita v Ah;

• Napájení zařízení;

• Využitelná energie;

• Účinnost měniče;

• BMS cutoff;

• Teplota;

• Provozní profil.

Základní energetický vzorec je:

Energie (Wh) = napětí (V) × kapacita (Ah)

Odhad doby běhu je:

Doba provozu = využitelná energie (Wh) ÷ průměrný výkon zařízení (W)

Pokud například zařízení spotřebuje 10 W:

• 7,4V, 2Ah balení = 14,8Wh nominální energie;

• 11,1V, 2Ah balení = 22,2Wh nominální energie;

• 14,8V, 2Ah balení = 29,6Wh nominální energie.

14,8V sada má v tomto příkladu více nominální energie, ale konečná doba chodu závisí na využitelné kapacitě a účinnosti systému.

Podrobné výpočty doby běhu viz Jak vypočítat dobu běhu pro lithiovou baterii.

8. Požadavky na nabíječku

Nabíječka musí odpovídat napětí baterie.

Použití nesprávné nabíječky může mít za následek:

• Podbíjení;

• Přebíjení;

• Nadměrné teplo;

• Odpojení ochrany;

• buněčná nerovnováha;

• Poškození baterie;

• Bezpečnostní riziko.

Nabíjecí proud musí být také kompatibilní s:

• Specifikace buňky;

• Kapacita balení;

• BMS;

• Tepelné podmínky;

• Požadovaná doba nabíjení.

Nabíječka by měla být hodnocena společně s baterií a BMS, nikoli samostatně.

9. Požadavky BMS pro sady 7,4 V, 11,1 V a 14,8 V

Počet sérií ovlivňuje návrh BMS.

Balení 7,4V

7,4V sada normálně vyžaduje 2S ochranu a vyvažovací strukturu, pokud obsahuje dvě sériové skupiny článků.

Balení 11,1V

11,1V sada normálně vyžaduje 3S BMS nebo ochranu, která monitoruje tři sériové skupiny.

Balení 14,8V

14,8V sada normálně vyžaduje 4S BMS nebo ochranu, která monitoruje čtyři sériové skupiny.

BMS může potřebovat poskytnout:

• Monitorování napětí článků;

• Vyvažování buněk;

• ochrana proti přebití;

• Ochrana proti nadměrnému vybití;

• Nadproudová ochrana;

• Ochrana proti zkratu;

• Monitorování teploty;

• Komunikační funkce v případě potřeby.

BMS musí odpovídat skutečné konfiguraci balíčku. 2S BMS by neměl být používán pro 3S nebo 4S balení.

10. Mechanická a hmotnostní hlediska

Přechod ze 7,4 V na 11,1 V nebo 14,8 V obecně zvyšuje počet skupin sériových článků. To může ovlivnit:

• Délka balení;

• Šířka balení;

• Tloušťka balení;

• Uspořádání buněk;

• Vedení kabelů;

• pozice BMS;

• Hmotnost;

• Požadavky na bydlení;

• Odvod tepla.

Napěťová platforma by proto měla být vybrána společně s dostupným instalačním prostorem.

14,8V sada může poskytnout více energie při stejné jmenovité hodnotě Ah, ale může také vyžadovat více článků, větší kryt nebo jiné uspořádání sady.

Širší kritéria návrhu bateriového bloku viz Konstrukce lithium-iontové baterie: napětí, kapacita, BMS a doba provozu.

11. Praktické příklady výběru OEM

Příklad 1: Zařízení navržené pro 7,4V

Předpokládejme, že produkt OEM vyžaduje:

• Jmenovité vstupní napětí: přibližně 7,4V;

• Cílová kapacita: 3000mAh;

• střední proud;

• Kompaktní přihrádka na baterie.

Vhodná předběžná konfigurace může být:

2S2P pomocí dvou paralelních 1500mAh skupin článků

Zařízení by mělo být zkontrolováno:

• 8,4V vstup pro plné nabití;

• 2S BMS;

• 2S nabíjení;

• proudová schopnost;

• Rozměry balení;

• Požadovaná doba běhu.

Příklad 2: Zařízení navržené pro 11,1V

Předpokládejme, že průmyslové zařízení vyžaduje:

• Jmenovité vstupní napětí: přibližně 11,1V;

• Cílová kapacita: 4000mAh;

• Stabilní výkon pro nepřetržitý provozní cyklus.

Předběžná konfigurace může být:

3S2P pomocí dvou paralelních 2000mAh skupin článků

Bateriový systém by měl být zkontrolován na:

• napětí při plném nabití 12,6V;

• 3S BMS;

• Vhodná nabíječka;

• Vyvažování buněk;

• Špičkový proud;

• Tepelná a mechanická ochrana.

Příklad 3: Zařízení navržené pro 14,8V

Předpokládejme, že zařízení s vyšším výkonem vyžaduje:

• Jmenovité vstupní napětí: přibližně 14,8V;

• Cílová kapacita: 4000mAh;

• Nižší proud při stejném výkonu;

• Větší dostupný prostor pro baterie.

Předběžná konfigurace může být:

4S2P pomocí dvou paralelních 2000mAh skupin článků

Návrhářský tým by měl potvrdit:

• 16,8V kompatibilita s plným nabitím;

• 4S BMS;

• Napětí nabíječky;

• Izolace vstupního obvodu;

• Typ konektoru a kabelu;

• Hmotnost balení a instalace.

12. Jaké napětí je nejlepší pro zařízení OEM?

Univerzální nejlepší napětí neexistuje.

Zvolte 7,4V, když:

• Zařízení je určeno pro 2S vstup;

• Vyžaduje se středněnapěťová bateriová platforma;

• Kompaktní dvouřadá konstrukce článků je vhodná;

• Spotřeba energie může být podporována v rámci aktuálního limitu.

Zvolte 11,1 V, když:

• Zařízení je určeno pro 3S vstup;

• Je potřeba větší napětí, než poskytuje platforma 7,4 V;

• Nižší proud je výhodný;

• Elektronika zařízení a nabíječka podporují provoz 3S.

Zvolte 14,8V, když:

• Zařízení je určeno pro vstup 4S;

• Energetický systém vyžaduje vyšší napětí;

• Pro aplikaci je užitečný nižší proud;

• Výrobek může pojmout větší elektrický a mechanický systém.

Správný výběr by měl vždy začínat specifikací zařízení spíše než seznamem dostupných napětí od výrobce baterie.

13. Chyby při výběru běžného napětí

Chyba 1: Volba nejvyššího napětí

Vyšší napětí není automaticky lepší. Může překročit maximální vstupní hodnocení zařízení.

Chyba 2: Ignorování napětí při plném nabití

7,4V sada může dosáhnout přibližně 8,4V. 14,8V baterie může dosáhnout přibližně 16,8V.

Chyba 3: Porovnávání pouze jmenovitého napětí

Zařízení musí být kompatibilní s celým rozsahem provozního napětí.

Chyba 4: Použití špatné nabíječky

Nabíječka musí odpovídat konfiguraci 2S, 3S nebo 4S.

Chyba 5: Ignorování požadavků BMS

BMS musí odpovídat počtu sérií a aktuální poptávce.

Chyba 6: Za předpokladu, že stejná mAh znamená stejnou dobu běhu

Sada s vyšším napětím se stejnou jmenovitou hodnotou Ah má více nominální energie, ale výkon zařízení a účinnost měniče stále určují dobu chodu.

Chyba 7: Kopírování konfigurace z jiného zařízení

Sada 7,4 V, 11,1 V nebo 14,8 V by měla být vybrána na základě konkrétního hostitelského zařízení, nikoli pouze na podobném produktu.

14. Kontrolní seznam pro porovnání napětí

Před výběrem baterie potvrďte:

• Jmenovité napětí zařízení;

• Minimální napětí zařízení;

• Maximální napětí zařízení;

• Tolerance napětí při plném nabití;

• Požadovaná kapacita baterie;

• Trvalý proud;

• Špičkový proud;

• Cílová doba běhu;

• Napětí nabíječky;

• Nabíjecí proud;

• počet sérií BMS;

• Požadavky na vyvažování článků;

• Hodnocení konektoru;

• Velikost kabelu;

• Rozměry balení;

• Hmotnostní limit;

• Provozní teplota;

• Požadavky na testování;

• Očekávaný objem výroby.

FAQ

Jaký je rozdíl mezi 7,4V a 11,1V baterií?

7,4V sada je typicky 2S konfigurace, zatímco 11,1V sada je typicky 3S konfigurace. Sada 11,1 V má vyšší jmenovité napětí a napětí při plném nabití.

Jaký je rozdíl mezi 11,1V a 14,8V baterií?

11,1V sada je typicky 3S, zatímco 14,8V sada je typicky 4S. Sada 14,8 V vyžaduje nabíječku s vyšším napětím a BMS navrženou pro čtyři sériové skupiny článků.

Je 14,8V baterie výkonnější než 7,4V baterie?

Ne nutně. 14,8V sada může dodat více energie, pokud je pro to zařízení navrženo, ale úplný výsledek závisí na kapacitě, proudové kapacitě, specifikaci článku a návrhu systému.

Mohu použít 14,8V baterii na 7,4V zařízení?

Obvykle ne, pokud zařízení neobsahuje vhodný měnič napětí a není speciálně navrženo tak, aby akceptovalo vyšší vstupní napětí. Výrobce zařízení nebo technik baterií by měl potvrdit kompatibilitu.

Jakou nabíječku potřebuje 7,4V baterie?

Standardní 7,4V LiPo baterie obvykle vyžaduje 2S nabíječku s napětím pro plné nabití přibližně 8,4V.

Která má delší dobu chodu: 7,4 V, 11,1 V nebo 14,8 V?

Doba chodu nemůže být určena pouze napětím. Závisí na watthodinách, použitelné kapacitě, výkonu zařízení, účinnosti konverze, přerušení BMS a provozních podmínkách.

Jsou 7,4V, 11,1V a 14,8V baterie vhodné pro OEM produkty?

Ano, lze je použít pro produkty OEM, pokud napětí, proud, kapacita, nabíječka, BMS, rozměry a požadavky na testování odpovídají hostitelskému zařízení.

Závěr

7,4V, 11,1V a 14,8V baterie jsou obvykle založeny na:

• 7,4 V = 2S;

• 11,1 V = 3S;

• 14,8V = 4S.

Jejich běžná napětí při plném nabití jsou:

• 7,4V balení = 8,4V;

• 11,1V balení = 12,6V;

• 14,8V balení = 16,8V.

Správná baterie závisí na rozsahu napětí OEM zařízení, spotřebě energie, kapacitě, době provozu, nabíječce, BMS, konektoru, rozměrech a provozním prostředí.

14,8V baterie není automaticky lepší než 7,4V nebo 11,1V baterie. Správné napětí je takové, které odpovídá celému napájecímu systému produktu.

Pokud vybíráte 7,4V, 11,1V nebo 14,8V baterii pro OEM zařízení, sdílejte aplikaci, požadované napětí, kapacitu, aktuální poptávku, rozměry, konektor a očekávané množství s technickým týmem ZERNE. ZERNE poskytuje vlastní řešení lithiových baterií a může pomoci vyhodnotit vhodnou platformu napětí pro váš produkt.