1S, 2S, 3S ja 4S LiPo-akut selitetty

LiPo-akkuja kuvataan usein käyttämällä merkintöjä, kuten 1S, 2S, 3S ja 4S. Nämä merkinnät näkyvät akuissa, joita käytetään kannettavassa elektroniikassa, robotiikassa, RC-laitteissa, droneissa, lääketieteellisissä laitteissa ja muissa ladattavissa tuotteissa.

Luokitus 'S' kuvaa sarjaan kytkettyjen LiPo-kennojen määrää:

• 1S tarkoittaa yhtä soluryhmää sarjassa;

• 2S tarkoittaa kahta sarjassa olevaa soluryhmää;

• 3S tarkoittaa kolmea sarjassa olevaa soluryhmää;

• 4S tarkoittaa neljää soluryhmää sarjassa.

Kun sarjassa olevien kennojen lukumäärä kasvaa, pakettijännite kasvaa. Kapasiteetti mAh:na ei automaattisesti kasva vain siksi, että S-luokitus on korkeampi.

Tavallisia LiPo-kennoja, joiden nimellisjännite on noin 3,7 V:

• 1S = 3,7 V nimellisjännite;

• 2S = 7,4 V nimellisjännite;

• 3S = 11,1 V nimellisjännite;

• 4S = 14,8 V nimellisjännite.

Sopiva kokoonpano riippuu isäntälaitteesta, laturista, virrantarpeesta, tarvittavasta energiasta, BMS:stä ja mekaanisesta suunnittelusta.

Pikavastaus: Mitä 1S, 2S, 3S ja 4S tarkoittavat?

Nämä arvot ovat yleisiä viitearvoja tavallisille ladattaville LiPo-kennoille. Tarkan jännitteen tulee noudattaa valittua kennomäärittelyä.

Korkeampi S-luokitus tarkoittaa korkeampaa akun jännitettä. Se ei automaattisesti tarkoita:

• suurempi kapasiteetti;

• Pidempi käyttöaika;

• Parempi suorituskyky;

• Nopeampi lataus;

• Korkeampi turvallisuus;

• Suurempi energiatiheys.

S-luokituksen tulee vastata laitteen sähköjärjestelmää.

1. Mitä 'S' tarkoittaa LiPo-akussa?

kirjain S- tarkoittaa sarjaa.

Kun solut kytketään sarjaan, yhden solun positiivinen napa on kytketty seuraavan solun negatiiviseen napaan. Kunkin kennon jännite lasketaan yhteen.

Tavallinen 3,7 V:n nimellisjännite LiPo-kenno:

Paketin jännite = 3,7 V × Sarjassa olevien kennojen lukumäärä

Esimerkkejä:

• 1S: 3,7 V × 1 = 3,7 V;

• 2S: 3,7 V × 2 = 7,4 V;

• 3S: 3,7 V × 3 = 11,1 V;

• 4S: 3,7 V × 4 = 14,8 V.

S-luokitus kuvaa vain sarjan määrää. Pakkaus voi sisältää myös rinnakkaisia ​​soluryhmiä, kuten:

• 2S1P;

• 2S2P;

• 3S2P;

• 4S2P.

Lisätietoja sarja- ja rinnakkaisliitäntöjen vaikutuksesta jännitteeseen ja kapasiteettiin on kohdassa Sarja vs. rinnakkaisakut.

2. Mikä on 1S LiPo -akku?

1S LiPo -akkupaketti sisältää yhden LiPo-kennon tai yhden rinnakkaisryhmän kennoja.

Tyypillisiä sähköarvoja ovat:

• Nimellisjännite: noin 3,7 V;

• Täyslatausjännite: noin 4,2 V;

• Pienin käyttöjännite: sovelluskohtainen;

• Kapasiteetti: määrittää solun tai rinnakkaisryhmän.

Esimerkki: 1S1P

Yksi 1000 mAh LiPo-kenno tuottaa noin:

3,7 V, 1000 mAh

Sen nimellisenergia on:

3,7 V × 1 Ah = 3,7 Wh

Esimerkki: 1S2P

Kaksi rinnakkain kytkettyä 1000 mAh kennoa tuottavat noin:

3,7 V, 2000 mAh

Jännite pysyy noin 3,7 V, kun kapasiteetti kasvaa.

Tyypillisiä 1S-sovelluksia

1S-paketit voivat sopia:

• Kompaktit puettavat laitteet;

• Pienet GPS-seurantalaitteet;

• Langattomat tarvikkeet;

• Pienet IoT-tuotteet;

• Kannettavat anturit;

• Kompakti kulutuselektroniikka;

• Pienjännitteiset sulautetut järjestelmät.

1S-paketti voi käyttää PCM:ää tai yksinkertaista suojapiiriä sovelluksesta riippuen. Laturi on suunniteltava yksikennoiselle LiPo-paketille.

3. Mikä on 2S LiPo -akku?

2S LiPo -akkupaketti sisältää kaksi sarjaan kytkettyä kennoryhmää.

Tyypilliset arvot ovat:

• Nimellisjännite: noin 7,4 V;

• Täyslatausjännite: noin 8,4 V;

• Kapasiteetti: määräytyy kunkin rinnakkaisryhmän kapasiteetin mukaan.

Esimerkki: 2S1P

Kahta 1000 mAh:n kennoa sarjassa:

7,4 V, 1000 mAh

Nimellisenergia:

7,4 V × 1 Ah = 7,4 Wh

Esimerkki: 2S2P

Neljän 1000 mAh:n solun käyttäminen 2S2P-järjestelyssä:

7,4 V, 2000 mAh

Nimellisenergia:

7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

Tyypillisiä 2S-sovelluksia

2S LiPo -pakkauksia voidaan harkita:

• Kannettavat laitteet;

• Teollisuuden kädessä pidettävät laitteet;

• Lääketieteelliset laitteet;

• Kaksisuuntainen viestintälaitteet;

• Pienet robottijärjestelmät;

• Lämmitetty tuotteet;

• Keskijännite elektroniikka;

• Jotkut RC- ja drone-järjestelmät.

ZERNE:n 7,4 V:n litiumakkupakkaussivulla on tuotetason esimerkkejä 2S-akuista, joilla on eri kapasiteetti ja koko.

4. Mikä on 3S LiPo -akku?

3S LiPo -akkupakkaus sisältää kolme sarjaan kytkettyä kennoryhmää.

Tyypilliset arvot ovat:

• Nimellisjännite: noin 11,1 V;

• Täysi latausjännite: noin 12,6 V;

• Kapasiteetti: määräytyy kunkin rinnakkaisryhmän kapasiteetin mukaan.

Esimerkki: 3S1P

Kolmen 1000 mAh:n kennosarjan käyttö:

11,1 V, 1000 mAh

Nimellisenergia:

11,1 V × 1 Ah = 11,1 Wh

Esimerkki: 3S2P

Kuuden 1000 mAh solun käyttäminen 3S2P-järjestelyssä:

11,1 V, 2000 mAh

Nimellisenergia:

11,1 V × 2 Ah = 22,2 Wh

Tyypillisiä 3S-sovelluksia

3S-paketteja voidaan käyttää:

• Kannettavat teollisuuslaitteet;

• Robotiikka;

• Korkean jännitteen kädessä pidettävät laitteet;

• Kompaktit tehojärjestelmät;

• Tietyt lääketieteelliset tai valvontatuotteet;

• RC-laitteet;

• Joitakin dronealustoja.

3S-pakkaus vaatii laturin ja suojajärjestelmän, joka on suunniteltu 3S-jännitealueelle. Sitä ei saa ladata yksikennoisella tai 2S-laturilla.

ZERNE:n 11,1 V:n litiumakkupakkaussivulla on esimerkkejä 3S LiPo -akkukokoonpanoista.

5. Mikä on 4S LiPo -akku?

4S LiPo -akkupaketti sisältää neljä sarjaan kytkettyä kennoryhmää.

Tyypilliset arvot ovat:

• Nimellisjännite: noin 14,8 V;

• Täysi latausjännite: noin 16,8 V;

• Kapasiteetti: määräytyy kunkin rinnakkaisryhmän kapasiteetin mukaan.

Esimerkki: 4S1P

Neljän 1000 mAh:n solun käyttäminen sarjassa:

14,8 V, 1000 mAh

Nimellisenergia:

14,8 V × 1 Ah = 14,8 Wh

Esimerkki: 4S2P

Kahdeksan 1000 mAh:n solun käyttäminen 4S2P-järjestelyssä:

14,8 V, 2000 mAh

Nimellisenergia:

14,8 V × 2 Ah = 29,6 Wh

Tyypillisiä 4S-sovelluksia

4S-paketteja voidaan harkita:

• Korkean jännitteen kannettavat laitteet;

• Robotiikka;

• Teollisuuden työkalut;

• Professional elektroniikka;

• Tehointensiiviset RC-järjestelmät;

• Jotkut drone-alustat;

• Kompaktit energiajärjestelmät.

ZERNE:n 14,8 V litiumakkupakkaussivulla on tuoteesimerkkejä 4S LiPo -akuista.

6. 1S vs. 2S vs. 3S vs. 4S jännitteen vertailu

Laitteen tulee olla yhteensopiva sekä nimellis- että täyslatausjännitteen kanssa.

Esimerkiksi 7,4 V:n nimellisakulle suunniteltu laite saattaa joutua sietämään noin 8,4 V:n täyteen ladattua jännitettä. Tulopiiri, moottorin ohjain, laturi ja jännitesäädin on kaikki arvioitava.

Käytännön vertailu 7,4 V, 11,1 V ja 14,8 V pakkauksista on kohdassa 7,4 V vs. 11,1 V vs. 14,8 V akut.

7. Tarkoittaako korkeampi S-luokitus suurempaa kapasiteettia?

Ei.

S-luokitus ilmaisee sarjaan kytkettyjen soluryhmien määrän. Se vaikuttaa ensisijaisesti jännitteeseen.

Kapasiteetti riippuu rinnakkain kytkettyjen solujen tai soluryhmien lukumäärästä.

Käytettäessä 1000 mAh soluja:

Korkeampi S-luokitus voi lisätä kokonaisenergiaa, koska energia on yhtä suuri kuin jännite kerrottuna ampeerituntikapasiteetilla. Se ei kuitenkaan lisää automaattisesti mAh-luokitusta.

8. Miten S-luokitus vaikuttaa käyttöaikaan?

Käyttöaika riippuu käytettävästä kokonaisenergiasta ja laitteen tehosta, ei pelkästään S-luokituksesta.

Energian peruskaava on:

Energia (Wh) = jännite (V) × kapasiteetti (Ah)

Esimerkiksi:

• 2S1P: 7,4 V, 1000 mAh = 7,4 Wh;

• 1S2P: 3,7 V, 2000 mAh = 7,4 Wh.

Näillä kahdella kokoonpanolla on suunnilleen sama nimellisenergia, kun ne käyttävät samaa määrää identtisiä kennoja. Ne eivät kuitenkaan ole keskenään vaihdettavissa, koska niiden jännitteet ovat erilaiset.

Käyttöaika riippuu myös:

• Laitteen teho;

• Muuntimen tehokkuus;

• BMS-katkaisu;

• Lämpötila;

• Nykyinen kysyntä;

• Akun ikääntyminen;

• Toimintaprofiili.

Yksityiskohtainen laskentamenetelmä, katso Litium-akun käyttöajan laskeminen.

9. 1S, 2S, 3S ja 4S LiPo-akkujen lataaminen

Jokainen S-luokitus vaatii laturin, joka on suunniteltu vastaavalle sarjamäärälle.

Väärällä jännitteellä varustettu laturi voi aiheuttaa:

• Epätäydellinen lataus;

• Ylilataus;

• Liiallinen lämpö;

• Akun vaurioituminen;

• Suojaus katkaisu;

• Turvallisuusriskit.

Monisarjapakkaukset saattavat myös vaatia tasapainotusta. Laturi ja BMS tulee valita yhdessä kennokokoonpanon kanssa.

Tarkka latausvirta riippuu kennon spesifikaatiosta ja sovelluksesta. Sitä ei pidä valita pelkästään S-luokituksen mukaan.

10. BMS ja suojausvaatimukset

S-luokitus vaikuttaa myös suojajärjestelmään.

1S-paketit

1S-paketti voi käyttää:

• PCM;

• Suojaus IC;

• Ylilataussuoja;

• Ylipurkaussuojaus;

• Ylivirtasuojaus;

• Lämpötilan mittaus tarvittaessa.

2S-, 3S- ja 4S-paketit

Monisarjapakkaukset saattavat vaatia:

• Yksittäinen sarja-ryhmän jännitteen valvonta;

• Solujen tasapainotus;

• Ylilataussuoja;

• Ylipurkaussuojaus;

• Ylivirtasuojaus;

• Oikosulkusuojaus;

• Lämpötilan valvonta;

• Viestintätoiminnot tarvittaessa.

Sarjamäärän kasvaessa BMS on suunniteltava vastaavaa määrää soluryhmiä varten.

BMS:n tulee myös vastata:

• Pack nykyinen;

• Laturi;

• Liitin;

• Isäntä-laitteen käyttöliittymä;

• Mekaaninen tila;

• Pakollinen testaus.

Yksityiskohtainen BMS-suunnittelu ei kuulu tämän artikkelin piiriin. Tässä käsitellään laajempaa suunnittelusuhdetta BMS:n, jännitteen, kapasiteetin ja käyttöajan välillä Litium-Ion-akun rakenne: jännite, kapasiteetti, BMS ja käyttöaika.

11. Kapasiteetti ja rinnakkaisryhmät

S-luokitus ei määritä koko akun kapasiteettia.

Rinnakkaisryhmiä sisältävä pakkaus:

Pakkauksen kapasiteetti = Solun kapasiteetti × Rinnakkaisten solujen lukumäärä

Esimerkiksi käyttämällä 2500 mAh soluja:

Tästä syystä OEM-vaatimuksessa tulisi määrittää molemmat:

• Sarjojen määrä;

• Rinnakkaismäärä tai tavoitekapasiteetti.

Pelkän '4S-akku' sanominen ei määrittele koko pakettia.

12. Oikean S-luokituksen valitseminen OEM-laitteelle

Valintaprosessi tulee aloittaa laitteen jännitevaatimuksista.

Vaihe 1: Tunnista laitteen jännite

Vahvistaa:

• Nimellinen syöttöjännite;

• Pienin tulojännite;

• Suurin tulojännite;

• Täyden latauksen toleranssi;

• Moottorin tai ohjaimen jännitealue;

• Muuntimen tuloalue.

Vaihe 2: Valitse sarjamäärä

Yhdistä vaadittu nimellisjännite sopivaan solumäärään.

Tavallisille 3,7 V LiPo-kennoille:

• Noin 3,7 V järjestelmä → 1S;

• Noin 7,4 V järjestelmä → 2S;

• Noin 11,1 V järjestelmä → 3S;

• Noin 14,8 V järjestelmä → 4S.

Vaihe 3: Vahvista kapasiteetti

Kun olet valinnut sarjamäärän, määritä tarvittava rinnakkaismäärä tai yksittäisten solujen kapasiteetti saavuttaaksesi tavoiteajoajan.

Vaihe 4: Tarkista nykyinen

Varmista, että valitut kennot, BMS, johdot ja liitin tukevat jatkuvaa ja huippuvirtaa.

Vaihe 5: Tarkista laturi ja BMS

Laturin ja suojajärjestelmän on vastattava valittua S-luokitusta.

Vaihe 6: Tarkista mekaaninen integraatio

Varmista, että valittu solujen määrä ja asettelu sopivat laitteen koteloon.

13. 1S–4S LiPo-paketit drone-sovelluksissa

1S, 2S, 3S ja 4S LiPo-pakkauksia käytetään myös erilaisissa drone- ja RC-sovelluksissa. Dronen valinta riippuu kuitenkin muustakin kuin jännitteestä.

Asiaankuuluvia tekijöitä ovat:

• Moottorin ja ESC:n yhteensopivuus;

• Potkurin kokoonpano;

• Nykyinen kysyntä;

• Akun paino;

• C-luokitus;

• Lentoprofiili;

• Liitin;

• Vaadittu lentoaika.

Katso dronekohtainen vertailu, joka sisältää 3S-, 4S- ja 6S-kokoonpanot 3S vs. 4S vs. 6S LiPo-akku: mikä droonikokoonpano sopii?.

Tämä artikkeli keskittyy 1S–4S-kokoonpanojen yleiseen merkitykseen ladattavan LiPo-akun suunnittelussa drone-suorituskyvyn valinnan sijaan.

14. Yleisiä 1S–4S LiPo -akkuvirheitä

Virhe 1: Käsitellään nimellisjännitettä täyden latausjännitteenä

3,7 V akku voi saavuttaa noin 4,2 V, kun se on ladattu täyteen. Laitteen tulee sietää koko jännitealue.

Virhe 2: Oletetaan, että 4S on aina parempi kuin 2S

Korkeampi S-luokitus sopii vain, kun laite on suunniteltu korkeammalle jännitteelle.

Virhe 3: Väärän laturin käyttö

Laturin on vastattava sarjamäärää ja latausjännitettä.

Virhe 4: Kapasiteetin huomioiminen

S-luokitus ei määrittele mAh-kapasiteettia. Myös rinnakkaisluku ja solukapasiteetti on määritettävä.

Virhe 5: Tasapainotuksen jättäminen pois

Monisarjaiset LiPo-paketit saattavat vaatia solutasapainotusta ja asianmukaista BMS-suojausta.

Virhe 6: Pakkausten vertailu vain jännitteen perusteella

2S1P- ja 2S2P-paketti voivat olla molemmat 7,4 V, mutta niillä on eri kapasiteetti, käyttöaika, virtakyky, mitat ja paino.

Virhe 7: Drone-akun kokoonpanon kopioiminen toiseen laitteeseen

Dronille sopiva konfiguraatio ei välttämättä sovellu lääketieteelliselle laitteelle, IoT-tuotteelle tai teollisuustyökalulle. Isäntälaitteen on määritettävä lopullinen akun suunnittelu.

15. 1S-, 2S-, 3S- ja 4S-valinnan tarkistuslista

Ennen kuin hyväksyt LiPo-akun, varmista:

• Vaadittu nimellisjännite;

• Laitteen vähimmäistulojännite;

• Laitteen suurin syöttöjännite;

• Täysi latausjännite yhteensopivuus;

• S-luokitus;

• Rinnakkaisluku;

• Tavoitekapasiteetti;

• Jatkuva virta;

• Huippuvirta;

• Laturin jännite;

• Latausvirta;

• PCM- tai BMS-vaatimukset;

• Solujen tasapainotusvaatimukset;

• Liitin ja kaapeli;

• Käytettävissä oleva asennustila;

• Painorajoitus;

• Käyttölämpötila;

• Ajonaikainen tavoite;

• Testausvaatimukset.

FAQ

Mitä 1S tarkoittaa LiPo-akussa?

1S tarkoittaa, että paketti sisältää yhden sarjaan kytketyn LiPo-kennoryhmän. Tyypillisessä 1S LiPo -akussa on noin 3,7 V nimellisjännite ja 4,2 V täyslatausjännite.

Mikä on 2S LiPo -akun jännite?

Tyypillisessä 2S LiPo -akussa on noin 7,4 V nimellisjännite ja 8,4 V täyslatausjännite.

Mikä on 3S LiPo -akun jännite?

Tyypillisessä 3S LiPo -akussa on noin 11,1 V nimellisjännite ja 12,6 V täyslatausjännite.

Mikä on 4S LiPo -akun jännite?

Tyypillisessä 4S LiPo -akussa on noin 14,8 V nimellisjännite ja 16,8 V täyslatausjännite.

Tarkoittaako 4S, että akun kapasiteetti on neljä kertaa suurempi kuin 1S?

Nro 4S osoittaa neljä sarjassa olevaa kennoryhmää ja kuvaa ensisijaisesti jännitettä. Kapasiteetti riippuu kennokapasiteetista ja rinnakkaiskokoonpanosta.

Voinko käyttää 2S-laturia 3S LiPo -akulle?

Ei. 3S-pakkaus vaatii laturin, joka on suunniteltu 3S-latausjännitteelle. Väärän laturin käyttö voi aiheuttaa epätäydellisen latauksen, vahingoittaa tai aiheuttaa turvallisuusriskejä.

Kestääkö 2S-akku aina kauemmin kuin 1S-akku?

Ei välttämättä. Käyttöaika riippuu kokonaisenergiasta, laitteen tehosta, tehokkuudesta, kapasiteetista ja käyttöolosuhteista. 1S2P-paketilla ja 2S1P-paketilla voi olla samanlainen nimellisenergia, kun käytetään samaa solumäärää.

Onko korkeampi S-luokitus parempi OEM-laitteelle?

Vain jos isäntälaite, laturi, BMS, johdot ja virranhallintajärjestelmä tukevat korkeampaa jännitettä. Oikea S-luokitus määräytyy laitevaatimusten mukaan.

Johtopäätös

1S, 2S, 3S ja 4S kuvaavat sarjaan kytkettyjen LiPo-soluryhmien lukumäärää.

Tavallisten 3,7 V:n nimellisjännitteisten LiPo-kennojen käyttö:

• 1S = 3,7 V nimellisjännite;

• 2S = 7,4 V nimellisjännite;

• 3S = 11,1 V nimellisjännite;

• 4S = 14,8 V nimellisjännite.

Tyypilliset täyslatausjännitteet ovat:

• 1S = 4,2 V;

• 2S = 8,4 V;

• 3S = 12,6 V;

• 4S = 16,8 V.

Oikea konfiguraatio riippuu laitteen jännitealueesta, tarvittavasta kapasiteetista, virrantarpeesta, latausjärjestelmästä, BMS:stä, mekaanisesta tilasta ja käyttöaikatavoitteesta.

Jos olet kehittämässä ladattavaa LiPo-akkua, jaa sovellus, tarvittava jännite, kapasiteetti, virrantarve, saatavilla olevat mitat, liitinvaatimukset ja odotettu tuotantomäärä ZERNE-tekniikan tiimille. ZERNE tarjoaa mukautettuja litiumakkuratkaisuja OEM- ja ODM-projekteihin ja voi auttaa määrittämään sopivan 1S-, 2S-, 3S- tai 4S-kokoonpanon.