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

7,4 V, 11,1 V ja 14,8 V akut ovat yleisiä jännitealustoja ladattaville litiumioni- ja litiumpolymeeriakkujärjestelmille.

Niitä käytetään usein:

• Kannettavat elektroniset laitteet

• Teolliset kädessä pidettävät laitteet

• Lääketieteelliset laitteet

• Robotiikka

• RC-laitteet

• Drone järjestelmät

• Sähkötyökalut

• Tuotteiden seuranta

• Kompaktit energiajärjestelmät

Nämä jännitearvot vastaavat normaalisti eri määrää sarjaan kytkettyjä kennoja:

• 7,4V = 2S

• 11,1 V = 3S

• 14,8 V = 4S

Käyttämällä tavallisia litiumkennoja, joiden nimellisjännite on noin 3,7 V, nämä kolme kokoonpanoa tarjoavat erilaiset käyttöjännitealueet, energiatasot ja latausvaatimukset.

Akun valintaa ei kuitenkaan pidä aloittaa kysymyksellä 'Kumpi jännite on tehokkaampi?' Oikea valinta riippuu isäntälaitteesta ja koko sähköjärjestelmästä.

Pikavastaus: Mikä ero on?

Tärkeimmät erot ovat:

• Korkeampi jännite, kun sarjassa on enemmän kennoja;

• Erilaiset latausvaatimukset;

• Erilaiset BMS-vaatimukset;

• Erilainen nykyinen tarve samalle teholle;

• Erilainen energia, kun kapasiteetti on sama;

• Erilainen yhteensopivuus isäntälaitteen kanssa.

14,8 V akku ei ole automaattisesti parempi kuin 7,4 V akku. Se on tarkoituksenmukaista vain, kun laite ja virtajärjestelmä on suunniteltu tälle jännitealueelle.

1. Miksi 7,4 V, 11,1 V ja 14,8 V vastaavat 2S, 3S ja 4S

'S'-arvo edustaa sarjaan kytkettyjen solujen tai soluryhmien määrää.

Tavallisille 3,7 V nimelliskennoille:

Paketin jännite = Kennon nimellisjännite × Sarjamäärä

Siksi:

• 3,7 V × 2 = 7,4 V;

• 3,7 V × 3 = 11,1 V;

• 3,7 V × 4 = 14,8 V.

Vastaava täyslatausjännite perustuu yleensä noin 4,2 V:iin kennoa kohti:

• 4,2 V × 2 = 8,4 V;

• 4,2 V × 3 = 12,6 V;

• 4,2 V × 4 = 16,8 V.

Nämä ovat yleisiä viitearvoja tavallisille ladattaville LiPo- ja litiumionikennoille. Varsinaisen akun spesifikaation tulee aina noudattaa valittua kennomallia ja valmistajan tietolehteä.

Katso täydellinen selitys 1S-, 2S-, 3S- ja 4S-kokoonpanoista 1S, 2S, 3S ja 4S LiPo-akut selitetty.

2. 7,4 V akut

7,4 V akkupaketti on tyypillisesti 2S-kokoonpano.

Sähköiset perusominaisuudet

Tavallisessa 7,4 V paketissa on yleensä:

• Nimellisjännite: 7,4V;

• Täysi latausjännite: 8,4V;

• Kaksi soluryhmää sarjassa;

• Kapasiteetti määräytyy yksittäisen solun tai rinnakkaiskokoonpanon mukaan.

Esimerkki: 7,4 V, 2000 mAh pakkaus

Kahta 1000 mAh:n kennoa käyttävä 2S1P-paketti tarjoaa noin:

• Nimellisjännite: 7,4V;

• Kapasiteetti: 1000 mAh;

• Nimellisenergia: 7,4 Wh.

Neljää 1000 mAh:n kennoa käyttävä 2S2P-paketti tarjoaa noin:

• Nimellisjännite: 7,4V;

• Kapasiteetti: 2000 mAh;

• Nimellisenergia: 14,8 Wh.

Jännite pysyy 7,4 V alustassa, kun taas rinnakkaislaskenta muuttaa kapasiteettia ja virtakykyä.

Milloin 7,4 V Pack sopii?

7,4 V paketti voi olla sopiva, kun:

• Laite on suunniteltu 2S jännitealueelle;

• Tuote käyttää keskijännitejärjestelmää;

• Kompakti kaksikennoinen sarjajärjestely sopii laitteeseen;

• Tarvittava teho voidaan toimittaa käytettävissä olevalla virralla;

• Laturi ja BMS tukevat 2S-toimintaa.

ZERNE:n 7,4 V:n litiumakkupakkaussivulla on esimerkkejä akuista, joiden kapasiteetti ja fyysiset mitat ovat erilaisia.

3. 11,1 V akut

11,1 V akku on tyypillisesti 3S-kokoonpano.

Sähköiset perusominaisuudet

Tavallisessa 11,1 V paketissa on yleensä:

• Nimellisjännite: 11,1V;

• Täysi latausjännite: 12,6 V;

• Kolme soluryhmää sarjassa;

• Kapasiteetti määräytyy yksittäisen solun tai rinnakkaiskokoonpanon mukaan.

Esimerkki: 11,1 V, 2000 mAh pakkaus

Kolmea 2000 mAh:n kennoa käyttävä 3S1P-paketti tarjoaa noin:

• Nimellisjännite: 11,1V;

• Kapasiteetti: 2000mAh;

• Nimellisenergia: 22,2Wh.

Kuutta 2000 mAh:n kennoa käyttävä 3S2P-paketti tarjoaa noin:

• Nimellisjännite: 11,1V;

• Kapasiteetti: 4000 mAh;

• Nimellisenergia: 44,4 Wh.

Milloin 11,1 V Pack sopii?

11,1 V:n pakkaus voidaan harkita, kun:

• Laite käyttää 3S-jännitealustaa;

• Sähköjärjestelmä vaatii korkeamman jännitteen kuin 7,4 V;

• Laite hyötyy alhaisemmasta virrasta samalla teholla;

• Käytettävissä olevaan tilaan mahtuu kolme sarjasoluryhmää;

• Laturi ja BMS tukevat 3S-toimintaa.

ZERNE:n 11,1 V:n litiumakkupakkaussivu tarjoaa tuotetason esimerkkejä 3S-akkukokoonpanoista.

4. 14,8 V akut

14,8 V akkupaketti on tyypillisesti 4S-kokoonpano.

Sähköiset perusominaisuudet

Tavallisessa 14,8 V paketissa on yleensä:

• Nimellisjännite: 14,8V;

• Täysi latausjännite: 16,8V;

• Neljä soluryhmää sarjassa;

• Kapasiteetti määräytyy yksittäisen solun tai rinnakkaiskokoonpanon mukaan.

Esimerkki: 14,8 V, 2000 mAh pakkaus

Neljää 2000 mAh:n kennoa käyttävä 4S1P-paketti tarjoaa noin:

• Nimellisjännite: 14,8V;

• Kapasiteetti: 2000mAh;

• Nimellisenergia: 29,6 Wh.

4S2P-paketti, jossa on kahdeksan 2000 mAh:n kennoa, tarjoaa noin:

• Nimellisjännite: 14,8V;

• Kapasiteetti: 4000 mAh;

• Nimellisenergia: 59,2Wh.

Milloin 14,8 V:n pakkaus sopii?

14,8 V:n pakkaus voidaan harkita, kun:

• Laite on suunniteltu 4S-tulolle;

• Sähköjärjestelmä vaatii suurempaa jännitettä;

• Laite tarvitsee pienemmän virran määrätylle tehotasolle;

• Pakkauksen koko ja paino ovat hyväksyttäviä;

• Laturi ja BMS tukevat 4S-jännitealuetta.

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

5. Jännitteen vertailu samalla kapasiteetilla

Vertaaksesi kolmea jännitealustaa reilusti, oletetaan, että jokaisella pakkauksella on sama 2000 mAh tai 2Ah kapasiteetti.

Korkeamman jännitteen paketit sisältävät enemmän nimellisenergiaa, kun ampeerituntikapasiteetti on sama.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että korkeajännitepaketti voidaan kytkeä suoraan mihin tahansa laitteeseen. Laitteen tuloalueen, muuntimen, laturin, BMS:n ja moottoriohjaimen on tuettava valittua jännitettä.

6. Miten jännite vaikuttaa virtaan

Tietylle tehotasolle:

Virta = Teho ÷ Jännite

Oletetaan, että laite vaatii 20 W tehoa.

Suurempi jännite voi vähentää saman tehon vaatimaa virtaa. Tämä voi vaikuttaa:

• langan koko;

• Liittimen luokitus;

• BMS nykyinen luokitus;

• Sähköiset häviöt;

• Lämmöntuotanto;

• Muuntimen suunnittelu.

Pienemmällä virtaedulla on kuitenkin merkitystä vain, jos laitteen elektroniikka on suunniteltu korkeammalle jännitteelle.

14,8 V:n akku, joka on kytketty 7,4 V:lle suunniteltuun laitteeseen, voi vahingoittaa tulopiiriä, vaikka akun kapasiteetti on samanlainen.

7. Jännite, kapasiteetti ja käyttöaika

Pelkkä jännite ei määritä käyttöaikaa.

Käyttöaika riippuu:

• Nimellisjännite;

• Kapasiteetti Ah;

• Laitteen teho;

• Käytettävä energia;

• Muuntimen tehokkuus;

• BMS-katkaisu;

• Lämpötila;

• Toimintaprofiili.

Energian peruskaava on:

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

Käyttöaika-arvio on:

Käyttöaika = käyttöenergia (Wh) ÷ laitteen keskimääräinen teho (W)

Esimerkiksi jos laite kuluttaa 10 W:

• 7,4V, 2Ah pakkaus = 14,8Wh nimellisenergiaa;

• 11,1V, 2Ah pakkaus = 22,2Wh nimellisenergiaa;

• 14,8V, 2Ah pakkaus = 29,6Wh nimellisenergiaa.

Tässä esimerkissä 14,8 V:n pakkauksessa on enemmän nimellisenergiaa, mutta lopullinen käyttöaika riippuu käytettävästä kapasiteetista ja järjestelmän tehokkuudesta.

Katso yksityiskohtaiset ajonaikalaskelmat Litium-akun käyttöajan laskeminen.

8. Laturivaatimukset

Laturin on vastattava akun jännitettä.

Väärän laturin käyttö voi johtaa:

• Alilataus;

• Ylilataus;

• Liiallinen lämpö;

• Suojaus katkaisu;

• Solujen epätasapaino;

• Akun vaurioituminen;

• Turvallisuusriski.

Latausvirran on oltava myös yhteensopiva:

• Solun erittely;

• Pakkauksen kapasiteetti;

• BMS;

• Lämpöolosuhteet;

• Vaadittu latausaika.

Laturi tulee arvioida yhdessä akun ja BMS:n kanssa eikä valita erikseen.

9. BMS-vaatimukset 7,4 V, 11,1 V ja 14,8 V pakkauksissa

Sarjamäärä vaikuttaa BMS-suunnitteluun.

7.4V paketti

7,4 V:n paketti vaatii normaalisti 2S-suoja- ja tasapainotusrakenteen, kun se sisältää kaksi sarjakennoryhmää.

11,1 V paketti

11,1 V akku vaatii normaalisti 3S BMS:n tai suojausrakenteen, joka valvoo kolmea sarjaryhmää.

14,8V pakkaus

14,8 V akku vaatii normaalisti 4S BMS:n tai suojausrakenteen, joka valvoo neljää sarjaryhmää.

BMS saattaa joutua toimittamaan:

• Solun jännitteen seuranta;

• Solujen tasapainotus;

• Ylilataussuoja;

• Ylipurkaussuojaus;

• Ylivirtasuojaus;

• Oikosulkusuojaus;

• Lämpötilan valvonta;

• Viestintätoiminnot tarvittaessa.

BMS:n on vastattava todellista pakkauskokoonpanoa. 2S BMS:ää ei tule käyttää 3S- tai 4S-pakkauksessa.

10. Mekaaniset ja painonäkökohdat

Siirtyminen 7,4 V:sta 11,1 V:iin tai 14,8 V:iin yleensä lisää sarjakennoryhmien määrää. Tämä voi vaikuttaa:

• Pakkauksen pituus;

• Pakkauksen leveys;

• Pakkauksen paksuus;

• Solujen järjestely;

• Kaapelin reititys;

• BMS-asema;

• Paino;

• Asuntovaatimukset;

• Lämmön hajoaminen.

Siksi jännitetaso tulee valita yhdessä käytettävissä olevan asennustilan kanssa.

14,8 V:n akku voi tuottaa enemmän energiaa samalla Ah-luokituksella, mutta se voi myös vaatia enemmän kennoja, suuremman kotelon tai erilaisen pakkausasettelun.

Katso laajemmat akun suunnittelukriteerit Litium-Ion-akun rakenne: jännite, kapasiteetti, BMS ja käyttöaika.

11. Käytännön OEM-valintaesimerkkejä

Esimerkki 1: Laite suunniteltu 7,4 V:lle

Oletetaan, että OEM-tuote vaatii:

• Nimellinen tulojännite: noin 7,4 V;

• Tavoitekapasiteetti: 3000mAh;

• Kohtalainen virta;

• Kompakti paristolokero.

Sopiva alustava kokoonpano voi olla:

2S2P käyttämällä kahta rinnakkaista 1500 mAh soluryhmää

Laitteesta tulee tarkistaa:

• 8,4 V täyslataustulo;

• 2S BMS;

• 2S-lataus;

• Nykyinen kapasiteetti;

• Pakkauksen mitat;

• Vaadittu suoritusaika.

Esimerkki 2: Laite suunniteltu 11,1 V:lle

Oletetaan, että teollisuuslaite vaatii:

• Nimellinen tulojännite: noin 11,1 V;

• Tavoitekapasiteetti: 4000 mAh;

• Vakaa teho jatkuvaan käyttöjaksoon.

Alustava kokoonpano voi olla:

3S2P käyttäen kahta rinnakkaista 2000 mAh soluryhmää

Akkujärjestelmä tulee tarkistaa:

• 12,6 V täysi latausjännite;

• 3S BMS;

• sopiva laturi;

• Solujen tasapainotus;

• Huippuvirta;

• Lämpö- ja mekaaninen suojaus.

Esimerkki 3: Laite suunniteltu 14,8 V:lle

Oletetaan, että tehokkaampi laite vaatii:

• Nimellinen tulojännite: noin 14,8 V;

• Tavoitekapasiteetti: 4000 mAh;

• Pienempi virta samalla teholla;

• Isompi käytettävissä oleva paristolokero.

Alustava kokoonpano voi olla:

4S2P käyttämällä kahta rinnakkaista 2000 mAh soluryhmää

Suunnitteluryhmän tulee vahvistaa:

• 16.8V täyden latauksen yhteensopivuus;

• 4S BMS;

• Laturin jännite;

• Tulopiirin eristys;

• Liittimen ja kaapelin luokitus;

• Pakkauksen paino ja asennus.

12. Mikä jännite on paras OEM-laitteelle?

Yleisesti parasta jännitettä ei ole olemassa.

Valitse 7,4 V, kun:

• Laite on suunniteltu 2S-tulolle;

• Tarvitaan keskijänniteakkualusta;

• Kompakti kahden sarjan kennorakenne sopii;

• Tehontarvetta voidaan tukea nykyrajan sisällä.

Valitse 11,1 V, kun:

• Laite on suunniteltu 3S-tulolle;

• Tarvitaan enemmän jännitettä kuin 7,4 V:n alusta tarjoaa;

• Pienempi virta on hyödyllinen;

• Laitteen elektroniikka ja laturi tukevat 3S-toimintaa.

Valitse 14,8 V, kun:

• Laite on suunniteltu 4S-tulolle;

• Sähköjärjestelmä vaatii suurempaa jännitettä;

• Pienempi virta on hyödyllinen sovellukselle;

• Tuotteeseen mahtuu suurempi sähkö- ja mekaaninen järjestelmä.

Oikean valinnan tulee aina alkaa laitteen tiedoista eikä akun valmistajan saatavilla olevasta jänniteluettelosta.

13. Yleisiä jännitteen valintavirheitä

Virhe 1: Korkeimman jännitteen valinta

Korkeampi jännite ei ole automaattisesti parempi. Se voi ylittää laitteen enimmäistuloarvon.

Virhe 2: Täyden latausjännitteen huomioimatta jättäminen

7,4 V akku voi olla noin 8,4 V. 14,8 V akku voi olla noin 16,8 V.

Virhe 3: Vain nimellisjännitteen vertailu

Laitteen tulee olla yhteensopiva koko käyttöjännitealueen kanssa.

Virhe 4: Väärän laturin käyttö

Laturin on vastattava 2S-, 3S- tai 4S-kokoonpanoa.

Virhe 5: BMS-vaatimusten huomiotta jättäminen

BMS:n on vastattava sarjan määrää ja nykyistä kysyntää.

Virhe 6: Olettaen, että sama mAh tarkoittaa samaa käyttöaikaa

Korkeamman jännitteen paketissa, jolla on sama Ah-luokitus, on enemmän nimellisenergiaa, mutta laitteen teho ja muuntimen hyötysuhde määräävät silti käyttöajan.

Virhe 7: Määrityksen kopioiminen toisesta laitteesta

7,4 V, 11,1 V tai 14,8 V paketti tulee valita tietyn isäntälaitteen perusteella, ei vain samanlaisen tuotteen perusteella.

14. Jännitteen vertailun tarkistuslista

Ennen kuin valitset akun, varmista:

• Laitteen nimellisjännite;

• Laitteen vähimmäisjännite;

• Laitteen suurin jännite;

• Täyden latauksen jännitteen toleranssi;

• Vaadittu akun kapasiteetti;

• Jatkuva virta;

• Huippuvirta;

• Tavoite suoritusaika;

• Laturin jännite;

• Latausvirta;

• BMS-sarjan määrä;

• Solujen tasapainotusvaatimukset;

• Liittimen luokitus;

• Kaapelin koko;

• Pakkauksen mitat;

• Painorajoitus;

• Käyttölämpötila;

• Testausvaatimukset;

• Odotettu tuotantomäärä.

FAQ

Mitä eroa on 7,4 V:n ja 11,1 V:n akulla?

7,4 V:n paketti on tyypillisesti 2S-kokoonpano, kun taas 11,1 V:n paketti on tyypillisesti 3S-konfiguraatio. 11,1 V:n pakkauksessa on korkeampi nimellis- ja täyslatausjännite.

Mitä eroa on 11,1 V:n ja 14,8 V:n akulla?

11,1 V paketti on tyypillisesti 3S, kun taas 14,8 V paketti on tyypillisesti 4S. 14,8 V:n paketti vaatii korkeajännitteisen laturin ja neljälle sarjakennoryhmälle suunnitellun BMS:n.

Onko 14,8 V akku tehokkaampi kuin 7,4 V akku?

Ei välttämättä. 14,8 V:n akku voi tuottaa enemmän tehoa, jos laite on sitä varten suunniteltu, mutta kokonaistulos riippuu kapasiteetista, virtakyvystä, kennomäärityksistä ja järjestelmän suunnittelusta.

Voinko käyttää 14,8 V akkua 7,4 V laitteessa?

Yleensä ei, ellei laitteessa ole sopivaa jännitemuuntajaa ja se on erityisesti suunniteltu hyväksymään korkeampi tulojännite. Laitteen valmistajan tai akkuinsinöörin tulee varmistaa yhteensopivuus.

Minkä laturin 7,4 V akkupakkaus tarvitsee?

Tavallinen 7,4 V:n LiPo-akkupakkaus vaatii tyypillisesti 2S-laturin, jonka täyslatausjännite on noin 8,4 V.

Kummalla on pidempi käyttöaika: 7,4 V, 11,1 V vai 14,8 V?

Käyttöaikaa ei voida määrittää pelkällä jännitteellä. Se riippuu wattitunteista, käyttökapasiteetista, laitteen tehosta, muunnostehokkuudesta, BMS-katkaisusta ja käyttöolosuhteista.

Soveltuvatko 7,4 V, 11,1 V ja 14,8 V akut OEM-tuotteisiin?

Kyllä, niitä voidaan käyttää OEM-tuotteissa, kun jännite, virta, kapasiteetti, laturi, BMS, mitat ja testausvaatimukset vastaavat isäntälaitetta.

Johtopäätös

7,4 V:n, 11,1 V:n ja 14,8 V:n akut perustuvat tyypillisesti seuraaviin:

• 7,4 V = 2S;

• 11,1 V = 3S;

• 14,8 V = 4S.

Niiden yleiset täyslatausjännitteet ovat:

• 7,4 V pakkaus = 8,4 V;

• 11,1 V pakkaus = 12,6 V;

• 14,8 V pakkaus = 16,8 V.

Oikea akkupakkaus riippuu OEM-laitteen jännitealueesta, tehontarpeesta, kapasiteetista, käyttöajasta, laturista, BMS:stä, liittimestä, mitoista ja käyttöympäristöstä.

14,8 V akku ei ole automaattisesti parempi kuin 7,4 V tai 11,1 V akku. Oikea jännite on se, joka vastaa koko tuotteen tehojärjestelmää.

Jos valitset 7,4 V, 11,1 V tai 14,8 V akun OEM-laitteelle, jaa sovellus, tarvittava jännite, kapasiteetti, virrantarve, mitat, liitin ja odotettu määrä ZERNE-tekniikan tiimille. ZERNE tarjoaa räätälöityjä litiumakkuratkaisuja ja voi auttaa arvioimaan tuotteellesi sopivan jännitealustan.