लीपो बनाम एनआईएमएच बैटरियां: जब कोई ओईएम रिचार्जेबल डिवाइस को फिर से डिज़ाइन करता है तो क्या परिवर्तन होता है?

एक OEM अपने अगले डिवाइस को पतला या हल्का बनाने के लिए NiMH पैक को बदलने पर विचार कर सकता है। नई LiPo बैटरी बाड़े में फिट बैठती है, और इसका नाममात्र वोल्टेज मूल पैक के करीब दिखता है।

यह एक प्रारंभिक बिंदु है, अनुकूलता का प्रमाण नहीं।

की ओर जा रहे हैं रिचार्जेबल लिथियम पॉलिमर बैटरियां चार्जर, सुरक्षा प्रणाली, शटडाउन लॉजिक और सेवा व्यवस्था को बदल सकती हैं। यह इस बात को भी प्रभावित कर सकता है कि उत्पाद अपने मौजूदा चार्जिंग डॉक में कैसे व्यवहार करता है।

इसलिए रीडिज़ाइन की शुरुआत संपूर्ण डिवाइस से होनी चाहिए। बैटरी, इलेक्ट्रॉनिक्स और बाड़े को सेल-फॉर-सेल प्रतिस्थापन के बजाय कनेक्टेड इंजीनियरिंग निर्णयों के रूप में मानें।

त्वरित उत्तर: NiMH से LiPo पर जाने पर क्या परिवर्तन होता है?

एक ओईएम को संपूर्ण बिजली प्रणाली की समीक्षा करनी चाहिए, भले ही दो बैटरी कॉन्फ़िगरेशन में समान नाममात्र वोल्टेज हों।

मुख्य परिवर्तनों में शामिल हो सकते हैं:

• श्रृंखला-सेल गिनती और डिवाइस की प्रयोग करने योग्य इनपुट-वोल्टेज रेंज।

• चार्जिंग विधि, समाप्ति और तापमान नियंत्रण।

• बैटरी सुरक्षा और सामान्य डिवाइस शटडाउन।

• बैटरी प्रतिधारण, वायरिंग और स्थापित क्लीयरेंस।

• रनटाइम, स्टैंडबाय खपत और कम बैटरी संकेत।

• डॉक अनुकूलता, मॉडल पहचान और सेवा निर्देश।

NiMH चार्जर को LiPo के लिए उपयुक्त नहीं माना जाना चाहिए। एक मिलान कनेक्टर, सफल स्टार्टअप या समान एमएएच आंकड़ा एक सुरक्षित प्रतिस्थापन स्थापित नहीं करता है।

रीडिज़ाइन के कारण से प्रारंभ करें

नई रसायन विज्ञान का चयन करने से पहले उत्पाद सुधार को परिभाषित करें।

क्या लक्ष्य पतला आवास, कम द्रव्यमान, लंबा रनटाइम या एक अलग चार्जिंग इंटरफ़ेस है? क्या डिवाइस को हटाने योग्य मानक सेल के बजाय आंतरिक बैटरी की आवश्यकता है?

वे लक्ष्य विभिन्न समाधानों की ओर ले जा सकते हैं। एक LiPo पाउच एक सपाट लेआउट का समर्थन कर सकता है, लेकिन उपयोगकर्ता द्वारा बदली जा सकने वाली NiMH कोशिकाओं को रखना किसी अन्य उत्पाद की सेवा आवश्यकताओं के लिए बेहतर हो सकता है।

जो नहीं बदल सकता उसका भी दस्तावेजीकरण करें। मौजूदा डॉक, स्वीकृत इलेक्ट्रॉनिक्स, टूलींग और फील्ड-सर्विस व्यवस्थाएं उपलब्ध बैटरी स्थान से अधिक रीडिज़ाइन को सीमित कर सकती हैं।

उपयोग कस्टम बैटरी डिज़ाइन आवश्यकताएँ । समीक्षा के लिए खुले विकल्पों में से निश्चित बाधाओं को अलग करने के लिए यह इंजीनियरिंग और खरीद को प्रस्तावों की तुलना के लिए एक साझा आधार देता है।

मौजूदा प्रणाली की प्रस्तावित प्रणाली से तुलना करें

NiMH का अर्थ है निकेल-मेटल हाइड्राइड। इसका सामान्य नाममात्र सेल वोल्टेज लगभग 1.2 V है।

इस तुलना के लिए, LiPo का अर्थ एक सामान्य नाममात्र 3.7 V लिथियम-आयन पॉलिमर पाउच डिज़ाइन है। ऐसे कई सेल 4.2 V चार्जिंग सीमा का उपयोग करते हैं। अन्य LiPo वेरिएंट को अपने स्वयं के विनिर्देशों की आवश्यकता होती है।

कोई भी नाममात्र मूल्य संपूर्ण परिचालन सीमा का वर्णन नहीं करता है।

सभी NiMH उत्पादों के बारे में धारणाओं पर भरोसा करने के बजाय मौजूदा डिज़ाइन को रिकॉर्ड करें। अलग-अलग चार्जर और बैटरी निर्माण के लिए अलग-अलग रीडिज़ाइन कार्य की आवश्यकता हो सकती है।

सेल गणना के आसपास वोल्टेज समीक्षा का पुनर्निर्माण करें

एक एकल LiPo सेल में एकल NiMH सेल की तुलना में अधिक नाममात्र वोल्टेज होता है। हालाँकि, एक मौजूदा NiMH डिवाइस श्रृंखला में कई कोशिकाओं का उपयोग कर सकता है।

उदाहरण के लिए, सामान्य नाममात्र मान देते हैं:

• दो श्रृंखला NiMH कोशिकाएँ: लगभग 2.4 V।

• तीन श्रृंखला NiMH कोशिकाएँ: लगभग 3.6 V।

• चार श्रृंखला NiMH कोशिकाएँ: लगभग 4.8 V।

एक नाममात्र 3.7 वी लीपो सेल विद्युत रूप से तीनों व्यवस्थाओं के बराबर नहीं है।

लोड-संबंधित वोल्टेज ड्रॉप सहित वास्तविक चार्ज और डिस्चार्ज वोल्टेज की समीक्षा करें। बैटरी आपूर्ति से जुड़े नियामकों, मोटरों, डिस्प्ले और अन्य सर्किट की जाँच करें।

तीन एनआईएमएच कोशिकाएं उपयोगी तुलना क्यों हैं?

तीन NiMH कोशिकाओं में एक सामान्य एकल LiPo सेल के करीब नाममात्र पैक वोल्टेज होता है। यह प्रस्ताव को जांच के लायक बनाता है, लेकिन इसे सीधे प्रतिस्थापन नहीं बनाता है।

चार्जर अभी भी एक अलग बैटरी-नियंत्रण रणनीति का उपयोग करता है। डिवाइस चेतावनी सीमा और शटडाउन व्यवहार को भी चयनित LiPo सेल के विरुद्ध समीक्षा की आवश्यकता है।

चार्जर या फ़र्मवेयर में असत्यापित धारणाएँ छोड़ते समय केवल बैटरी न बदलें।

श्रृंखला क्षमताएँ जोड़े बिना पैक ऊर्जा की तुलना करें

एक काल्पनिक पैक पर विचार करें जिसमें श्रृंखला में तीन समान 1.2 वी, 1500 एमएएच एनआईएमएच कोशिकाएं हों।

इसका नाममात्र वोल्टेज लगभग 3.6 V है, जबकि इसकी क्षमता 1500 mAh है—4500 mAh नहीं।

नाममात्र मूल्यों का उपयोग करना:

• NiMH पैक: 3.6 V × 1.5 Ah ≈ 5.4 Wh।

• एकल लीपो उम्मीदवार: 3.7 वी × 1.5 आह ≈ 5.55 Wh।

ये उदाहरणात्मक गणनाएँ हैं, ZERNE उत्पाद रेटिंग नहीं। वे दिखाते हैं कि सेल गिनती कम करने से रनटाइम स्वचालित रूप से क्यों नहीं बढ़ता है।

वास्तविक उपयोग योग्य ऊर्जा डिस्चार्ज व्यवहार, डिवाइस कटऑफ और रूपांतरण हानियों पर निर्भर करती है। रनटाइम सुधार का दावा करने से पहले एक ही डिवाइस कार्य के तहत दोनों कॉन्फ़िगरेशन को मापें।

केवल बैटरी ही नहीं, बल्कि चार्जिंग अनुमान भी बदलें

NiMH चार्जिंग सिस्टम वोल्टेज-पीक डिटेक्शन, नेगेटिव-डेल्टा-वोल्टेज डिटेक्शन, तापमान नियंत्रण या समयबद्ध चार्जिंग का उपयोग कर सकते हैं। विधि सेल और चार्जर डिज़ाइन पर निर्भर करती है।

कुछ सिस्टम नियंत्रित टॉप-ऑफ़ या रखरखाव चार्जिंग का भी उपयोग करते हैं। उन व्यवस्थाओं को स्वचालित रूप से LiPo पर नहीं ले जाया जाना चाहिए।

एक सामान्य 3.7 V LiPo डिज़ाइन के लिए इसकी निर्दिष्ट वोल्टेज और वर्तमान सीमाओं से मेल खाने वाले लिथियम-संगत चार्ज नियंत्रण की आवश्यकता होती है। एक सुरक्षा बोर्ड NiMH चार्जर को उस चार्जिंग सिस्टम में नहीं बदलता है।

चार्जर से बाहरी आपूर्ति को अलग करें

एक एडाप्टर या डॉक केवल बिजली की आपूर्ति कर सकता है, जबकि चार्जिंग सर्किट डिवाइस के अंदर बैठता है। दूसरे डिज़ाइन में, डॉक में चार्ज नियंत्रक हो सकता है।

यह तय करने से पहले कि कौन से हिस्से रह सकते हैं, पहचानें कि चार्जिंग वास्तव में कहाँ नियंत्रित होती है।

मौजूदा बाहरी आपूर्ति केवल उसकी विद्युत विशेषताओं और सिस्टम अनुकूलता की पुष्टि होने के बाद ही पुन: प्रयोज्य हो सकती है। इसका कनेक्टर आकार उस अनुकूलता को स्थापित नहीं करता है।

इसी तरह, यूएसबी इनपुट जोड़ने का मतलब यह नहीं है कि यूएसबी पावर सीधे लिथियम सेल से कनेक्ट हो सकती है।

मल्टी-केमिस्ट्री हार्डवेयर की सावधानीपूर्वक समीक्षा करें

कुछ चार्जिंग नियंत्रक एकाधिक रसायन शास्त्र का समर्थन करते हैं। यह साबित नहीं करता है कि प्रस्तावित बैटरी के लिए असेंबल किया गया सर्किट सही ढंग से कॉन्फ़िगर किया गया है।

वास्तविक कॉन्फ़िगरेशन और सहायक घटकों की समीक्षा करें। चयनित सेल की चार्ज सीमा, तापमान फीडबैक, समाप्ति और ऑपरेटिंग-लोड व्यवहार की पुष्टि करें।

लागू करें होस्ट-चार्जर एकीकरण आवश्यकताएँ । नई व्यवस्था के लिए केवल वे इंटरफ़ेस संरक्षित करें जिन्हें सत्यापित किया गया है, न कि वे जो केवल पुराने पैक के साथ काम करते हैं।

सामान्य डिवाइस शटडाउन के साथ सुरक्षा का समन्वय करें

LiPo बैटरी को चयनित सेल और एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त सुरक्षा व्यवस्था की आवश्यकता होती है। इसे होस्ट इलेक्ट्रॉनिक्स और चार्जर के साथ निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।

तीन कार्यों को अलग करें:

• चार्जिंग नियंत्रण इच्छित चार्जिंग प्रक्रिया का प्रबंधन करता है।

• डिवाइस नियंत्रण सामान्य संचालन, चेतावनियों और शटडाउन का प्रबंधन करता है।

• बैटरी सुरक्षा अपनी परिभाषित दोष स्थितियों पर प्रतिक्रिया करती है।

सामान्य कम-बैटरी रणनीति के रूप में नियमित सुरक्षा डिस्कनेक्शन का उपयोग न करें। यह उत्पाद को उसकी अपेक्षित चेतावनी या नियंत्रित शटडाउन प्रदान करने में असमर्थ छोड़ सकता है।

स्टार्टअप और पीक लोड की भी समीक्षा करें। नई बैटरी, सुरक्षा सर्किट और कनेक्शन को अनुमोदित सीमा से अधिक हुए बिना मापी गई मांग का समर्थन करना चाहिए।

यदि तापमान फीडबैक की आवश्यकता है, तो इसके सेंसर और इंटरफ़ेस को परिभाषित करें। दो बिजली तार या एक परिचित कनेक्टर यह स्थापित नहीं करता है कि होस्ट को बैटरी-तापमान की जानकारी प्राप्त होती है।

नई बैटरी निर्माण के लिए पुनः डिज़ाइन प्रतिधारण

बेलनाकार कोशिकाओं को हटाने से उपयोगी स्थान बन सकता है, लेकिन यह मूल धारक और उसकी अवधारण विधि को भी हटा देता है।

एक पाउच बैटरी को केवल मौजूदा पसलियों और संपर्कों के बीच छोड़ी गई जगह में नहीं दबाया जाना चाहिए।

सुरक्षा, इन्सुलेशन, केबल निकास और कनेक्टर सहित तैयार बैटरी लिफाफे की समीक्षा करें। थैली को नुकीले किनारों, पेंच के सिरों और हिलने वाले हिस्सों से दूर रखें।

आपूर्तिकर्ता जानकारी और यांत्रिक सत्यापन का उपयोग करके प्रतिधारण और आयामी भत्ते को परिभाषित करें। पुराने पैक के आकार को दोबारा बनाने के लिए मानक थैली को मोड़ें या निचोड़ें नहीं।

यह भी तय करें कि बैटरी उपयोगकर्ता द्वारा बदली जा सकेगी या सेवा का हिस्सा बन जाएगी। एक आंतरिक थैली पहुंच, प्रतिस्थापन प्रक्रियाओं और आवश्यक स्पेयर-पार्ट पहचान को बदल सकती है।

इकट्ठे डिवाइस में नए द्रव्यमान वितरण का मूल्यांकन करें। एक हल्का सेल स्वचालित रूप से एक बेहतर हैंडहेल्ड लेआउट नहीं है यदि इसकी स्थिति एक अजीब संतुलन बनाती है।

स्टैंडबाय और संग्रहित तैयारी को फिर से मापें

सेल स्व-निर्वहन उपयोगों के बीच ऊर्जा हानि का केवल एक स्रोत है।

पुन: डिज़ाइन किए गए उत्पाद में सुरक्षा इलेक्ट्रॉनिक्स, चार्जिंग स्टेटस सर्किट, एक ईंधन गेज या नए स्टैंडबाय फ़ंक्शन शामिल हो सकते हैं। डिवाइस-स्तरीय माप में उनकी खपत शामिल करें।

यह न मानें कि सभी NiMH उम्मीदवारों के पास समान चार्ज रिटेंशन है। कम-सेल्फ-डिस्चार्ज वेरिएंट मौजूद हैं, और वास्तविक सेल विनिर्देश मायने रखता है।

एक परिभाषित निष्क्रिय अवधि के बाद और इच्छित भंडारण स्थितियों के तहत उपकरणों की तुलना करें। फिर जांचें कि क्या प्रत्येक आवश्यक कार्य पूरा करता है।

कम बैटरी संकेत की भी समीक्षा करें। मल्टी-सेल NiMH पैक के लिए विकसित थ्रेसहोल्ड को सत्यापन के बिना LiPo डिज़ाइन में कॉपी नहीं किया जाना चाहिए।

पुराने और नए उत्पाद संशोधनों के बीच भ्रम को रोकें

जब पुराने और नए हिस्से विनिमेय दिखते हैं तो बैटरी का नया डिज़ाइन सेवा जोखिम पैदा कर सकता है।

डिवाइस, बैटरी, डॉक और स्पेयर-पार्ट संयोजनों की समीक्षा करें जिनका उपयोगकर्ताओं या सेवा टीमों को सामना करना पड़ सकता है।

तय करें कि क्या संशोधित डिज़ाइन को अलग कुंजीयन, पहचान, लेबल या अनुमोदित सहायक संदर्भ की आवश्यकता है। असंगत कॉन्फ़िगरेशन को अलग करने के लिए तार के रंग या अपरिवर्तित कनेक्टर पर भरोसा न करें।

यदि परिक्षेत्र दृष्टिगत रूप से समान रहता है, तो उत्पाद संशोधन को ट्रेस करने योग्य बनाएं। सेवा निर्देशों में प्रत्येक संशोधन के लिए अनुमत बैटरी और चार्जिंग व्यवस्था की पहचान होनी चाहिए।

यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब पुराने NiMH उत्पाद LiPo संस्करण लॉन्च होने के बाद भी उपयोग में रहते हैं।

मूल उत्पाद आवश्यकता के विरुद्ध रीडिज़ाइन को मान्य करें

उत्पादन-आशय घटकों का उपयोग करके पूर्ण पुन: डिज़ाइन किए गए डिवाइस का परीक्षण करें। एक सफल पावर-ऑन चेक कोई रिलीज़ मानदंड नहीं है।

डिज़ाइन विश्लेषण और योग्य सुरक्षा प्रक्रियाओं के माध्यम से असंगत संयोजनों की समीक्षा करें। अनौपचारिक प्रयोग के तौर पर LiPo बैटरी को असत्यापित पुराने NiMH चार्जर से कनेक्ट न करें।

प्रदर्शन तुलना से पहले प्रत्येक रसायन शास्त्र की अनुमोदित चार्जिंग प्रक्रिया का उपयोग करें। डिवाइस सेटिंग्स, पर्यावरण की स्थिति और कार्य परिभाषाओं को नियंत्रित रखें।

यह भी समीक्षा करें कि कौन सी मौजूदा परीक्षण रिपोर्ट और उत्पाद दस्तावेज़ीकरण लागू रहेंगे। किसी रसायन विज्ञान परिवर्तन को पिछले कॉन्फ़िगरेशन के रिकॉर्ड द्वारा कवर नहीं किया जाना चाहिए।

जब एनआईएमएच रखना बेहतर परियोजना निर्णय हो सकता है

एक रीडिज़ाइन तभी उपयोगी होता है जब यह परियोजना की बाधाओं के भीतर एक सार्थक उत्पाद लाभ प्रदान करता है।

NiMH को रखना उचित हो सकता है जब मौजूदा सिस्टम रनटाइम आवश्यकताओं को पूरा करता है और मानकीकृत प्रतिस्थापन महत्वपूर्ण रहता है। यह स्थापित चार्जिंग और सेवा व्यवस्था में बदलाव से भी बच सकता है।

जब पतली पैकेजिंग, स्थापित द्रव्यमान या संशोधित चार्जिंग अनुभव इंजीनियरिंग कार्य को उचित ठहराता है तो लीपो विकास के लायक हो सकता है।

संपूर्ण कार्यान्वयन की तुलना करें: बैटरी, इलेक्ट्रॉनिक्स, टूलींग, सत्यापन और सेवा परिवर्तन। प्रत्येक उत्पाद के लिए कोई भी रसायन स्वचालित रूप से कम लागत वाला या लंबे समय तक चलने वाला विकल्प नहीं है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

डिवाइस रीडिज़ाइन के लिए ओईएम को LiPo बनाम NiMH की तुलना कैसे करनी चाहिए?

समान उत्पाद आवश्यकता के विरुद्ध मौजूदा और प्रस्तावित बिजली प्रणालियों की तुलना करें। वोल्टेज रेंज, चार्जिंग, सुरक्षा, रनटाइम, मैकेनिकल एकीकरण और सेवा व्यवस्था की समीक्षा करें। अकेले रसायन शास्त्र की तुलना यह स्थापित नहीं कर सकती कि नया डिज़ाइन सार्थक है या नहीं।

क्या समान वोल्टेज LiPo बनाम NiMH को सीधा प्रतिस्थापन बनाता है?

नहीं, तीन NiMH कोशिकाओं में एक सामान्य एकल LiPo सेल के समान नाममात्र वोल्टेज होता है, लेकिन उनकी चार्जिंग आवश्यकताएं भिन्न होती हैं। डिवाइस शटडाउन, सुरक्षा और संपूर्ण ऑपरेटिंग रेंज की भी समीक्षा की आवश्यकता है।

LiPo बनाम NiMH डिज़ाइन में क्या चार्जिंग अंतर मायने रखता है?

NiMH चार्जर निकल-आधारित कोशिकाओं के लिए उपयुक्त वोल्टेज, तापमान और समय विधियों का उपयोग कर सकते हैं। लीपो को चयनित लिथियम सेल से मेल खाने वाले चार्ज नियंत्रण की आवश्यकता है। NiMH रखरखाव चार्जिंग को स्थानांतरित न करें या यह न मानें कि साझा कनेक्टर चार्जर को संगत बनाता है।

क्या मौजूदा चार्जिंग डॉक का पुन: उपयोग किया जा सकता है?

संभवतः, लेकिन अपनी भूमिका पहचानने के बाद ही। एक बिजली-आपूर्ति डॉक चार्ज नियंत्रक वाले डॉक से भिन्न होता है। संपूर्ण विद्युत इंटरफ़ेस, चार्जिंग व्यवहार और पुराने और नए उत्पाद संशोधनों के बीच अलगाव की समीक्षा करें।

क्या एक लीपो सेल तीन एनआईएमएच सेल का तीन गुना रनटाइम प्रदान करेगा?

स्वचालित रूप से नहीं. श्रृंखला से जुड़े एनआईएमएच सेल वोल्टेज जोड़ते हैं, न कि उनकी व्यक्तिगत एमएएच रेटिंग। एक ही कार्य के तहत पैक वाट-घंटे और मापी गई उपयोग योग्य ऊर्जा की तुलना करें। अकेले कम सेल रनटाइम गुणक स्थापित नहीं करते हैं।

क्या लीपो प्रोटेक्शन बोर्ड सही चार्जर को बदल सकता है?

नहीं, सुरक्षा और सामान्य चार्ज विनियमन अलग-अलग कार्य करते हैं। चार्जर को चयनित सेल की अनुमोदित आवश्यकताओं का पालन करना होगा। मेज़बान को नियमित सुरक्षा यात्राओं पर भरोसा किए बिना सामान्य चेतावनी और शटडाउन व्यवहार का भी प्रबंधन करना चाहिए।

निष्कर्ष

जब बैटरी की केमिस्ट्री बदलती है तो LiPo बनाम NiMH एक डिवाइस रीडिज़ाइन प्रश्न बन जाता है।

उत्पाद में आवश्यक सुधार से शुरुआत करें। फिर सेल गिनती, संपूर्ण वोल्टेज रेंज, चार्जिंग नियंत्रण, सुरक्षा, पैकेजिंग और सेवा अनुकूलता की समीक्षा करें।

उसी ऑपरेटिंग कार्य के विरुद्ध संशोधित उत्पाद को मान्य करें और इसकी अनुमोदित बैटरी और चार्जर की स्पष्ट रूप से पहचान करें। एक लीपो डिज़ाइन को मापने योग्य उत्पाद लाभों के माध्यम से अनुमोदन प्राप्त करना चाहिए, न कि समान नाममात्र वोल्टेज या अनुमानित रसायन विज्ञान लाभ के माध्यम से।

लीपो रीडिज़ाइन समीक्षा का अनुरोध करें

अपने मौजूदा NiMH कॉन्फ़िगरेशन, डिवाइस इनपुट सीमा, चार्जिंग व्यवस्था और रीडिज़ाइन लक्ष्यों को ZERNE के साथ साझा करें। प्रस्तावित उत्पाद संशोधन के लिए उपयुक्त बैटरी आयाम, क्षमता, सुरक्षा और इंटरफेस पर चर्चा करने के लिए एक कस्टम लीपो बैटरी समीक्षा का अनुरोध करें।