Batterijpakketten van 7,4 V versus 11,1 V versus 14,8 V

Batterijpakketten van 7,4 V, 11,1 V en 14,8 V zijn gangbare spanningsplatforms voor oplaadbare lithium-ion- en lithium-polymeerbatterijsystemen.

Ze worden vaak gebruikt bij:

• Draagbare elektronische apparatuur

• Industriële draagbare apparaten

• Medische apparatuur

• Robotica

• RC-apparatuur

• Drone-systemen

• Elektrisch gereedschap

• Producten monitoren

• Compacte energiesystemen

Deze spanningswaarden komen normaal gesproken overeen met verschillende aantallen cellen die in serie zijn geschakeld:

• 7,4V = 2S

• 11,1V = 3S

• 14,8V = 4S

Met behulp van standaard lithiumcellen met een nominale spanning van ongeveer 3,7 V bieden de drie configuraties verschillende bedrijfsspanningsbereiken, energieniveaus en oplaadvereisten.

Het kiezen van een accu moet echter niet beginnen met de vraag 'Welke spanning is krachtiger?'. De juiste keuze is afhankelijk van het hostapparaat en het volledige voedingssysteem.

Snel antwoord: wat is het verschil?

De belangrijkste verschillen zijn:

• Hogere spanning met meer cellen in serie;

• Verschillende ladervereisten;

• Verschillende GBS-eisen;

• Verschillende huidige vraag naar hetzelfde vermogen;

• Verschillende energie als de capaciteit hetzelfde is;

• Verschillende compatibiliteit met het hostapparaat.

Een accu van 14,8V is niet automatisch beter dan een accu van 7,4V. Dit is alleen geschikt als het apparaat en het voedingssysteem zijn ontworpen voor dat spanningsbereik.

1. Waarom 7,4 V, 11,1 V en 14,8 V overeenkomen met 2S, 3S en 4S

De waarde 'S' vertegenwoordigt het aantal cellen of celgroepen die in serie zijn verbonden.

Voor standaard 3,7V nominale cellen:

Pack-spanning = Nominale celspanning × Serietelling

Daarom:

• 3,7 V × 2 = 7,4 V;

• 3,7 V × 3 = 11,1 V;

• 3,7 V × 4 = 14,8 V.

De overeenkomstige spanning bij volledig opladen is gewoonlijk gebaseerd op ongeveer 4,2 V per cel:

• 4,2 V × 2 = 8,4 V;

• 4,2 V × 3 = 12,6 V;

• 4,2 V × 4 = 16,8 V.

Dit zijn gebruikelijke referentiewaarden voor standaard oplaadbare LiPo- en lithium-ioncellen. De daadwerkelijke batterijspecificatie moet altijd het geselecteerde celmodel en het gegevensblad van de fabrikant volgen.

Voor een volledige uitleg van 1S-, 2S-, 3S- en 4S-configuraties, zie 1S, 2S, 3S en 4S LiPo-batterijpakketten uitgelegd.

2. 7,4 V-batterijpakketten

Een 7,4V-batterijpakket is doorgaans een 2S-configuratie.

Fundamentele elektrische kenmerken

Een standaard 7,4V-pakket heeft over het algemeen:

• Nominale spanning: 7,4 V;

• Vollaadspanning: 8,4 V;

• Twee celgroepen in serie;

• Capaciteit bepaald door de individuele cel- of parallelle configuratie.

Voorbeeld: 7,4 V, 2000 mAh-pakket

Een 2S1P-pakket met twee 1000mAh-cellen biedt ongeveer:

• Nominale spanning: 7,4 V;

• Capaciteit: 1000 mAh;

• Nominale energie: 7,4 Wh.

Een 2S2P-pakket met vier 1000mAh-cellen biedt ongeveer:

• Nominale spanning: 7,4 V;

• Capaciteit: 2000 mAh;

• Nominale energie: 14,8 Wh.

De spanning blijft op het 7,4V-platform, terwijl de parallelle telling de capaciteit en het stroomvermogen verandert.

Wanneer is een 7,4V-pakket geschikt?

Een 7,4V-pakket kan geschikt zijn wanneer:

• Het apparaat is ontworpen voor een spanningsbereik van 2S;

• Het product maakt gebruik van een middenspanningssysteem;

• Er past een compacte tweecellige serieopstelling in het apparaat;

• Het benodigde vermogen kan worden geleverd bij de beschikbare stroom;

• De lader en het GBS ondersteunen 2S-werking.

ZERNE's De pagina met 7,4 V lithiumbatterijpakketten geeft voorbeelden van batterijpakketten met verschillende capaciteiten en fysieke afmetingen.

3. 11,1 V-batterijpakketten

Een batterijpakket van 11,1 V is doorgaans een 3S-configuratie.

Fundamentele elektrische kenmerken

Een standaard 11,1V-pakket heeft over het algemeen:

• Nominale spanning: 11,1 V;

• Vollaadspanning: 12,6 V;

• Drie celgroepen in serie;

• Capaciteit bepaald door de individuele cel- of parallelle configuratie.

Voorbeeld: 11,1 V, 2000 mAh-pakket

Een 3S1P-pakket met drie 2000mAh-cellen biedt ongeveer:

• Nominale spanning: 11,1 V;

• Capaciteit: 2000 mAh;

• Nominale energie: 22,2 Wh.

Een 3S2P-pakket met zes 2000mAh-cellen biedt ongeveer:

• Nominale spanning: 11,1 V;

• Capaciteit: 4000 mAh;

• Nominale energie: 44,4 Wh.

Wanneer is een 11,1V-pakket geschikt?

Een 11,1V-pakket kan worden overwogen wanneer:

• Het apparaat maakt gebruik van een 3S-spanningsplatform;

• Het voedingssysteem vereist een hogere spanning dan 7,4 V;

• Het apparaat profiteert van een lagere stroom bij hetzelfde vermogen;

• De beschikbare ruimte biedt plaats aan drie serie celgroepen;

• De lader en het GBS ondersteunen 3S-werking.

ZERNE's De pagina met 11,1 V lithiumbatterijpakketten biedt voorbeelden op productniveau van configuraties van 3S-batterijpakketten.

4. 14,8 V-batterijpakketten

Een 14,8V-batterijpakket is doorgaans een 4S-configuratie.

Fundamentele elektrische kenmerken

Een standaard 14,8V-pakket heeft over het algemeen:

• Nominale spanning: 14,8 V;

• Vollaadspanning: 16,8 V;

• Vier celgroepen in serie;

• Capaciteit bepaald door de individuele cel- of parallelle configuratie.

Voorbeeld: 14,8 V, 2000 mAh-pakket

Een 4S1P-pakket met vier 2000mAh-cellen biedt ongeveer:

• Nominale spanning: 14,8 V;

• Capaciteit: 2000 mAh;

• Nominale energie: 29,6 Wh.

Een 4S2P-pakket met acht cellen van 2000 mAh biedt ongeveer:

• Nominale spanning: 14,8 V;

• Capaciteit: 4000 mAh;

• Nominale energie: 59,2 Wh.

Wanneer is een 14,8V-pakket geschikt?

Een 14,8V-pakket kan worden overwogen als:

• Het apparaat is ontworpen voor een 4S-ingang;

• Het voedingssysteem vereist een hogere spanning;

• Het apparaat heeft een lagere stroom nodig voor een bepaald vermogensniveau;

• De verpakkingsgrootte en het gewicht zijn acceptabel;

• De lader en het BMS ondersteunen het 4S-spanningsbereik.

ZERNE's De pagina met 14,8 V lithiumbatterijpakketten biedt productvoorbeelden voor 4S lithium-polymeerbatterijpakketten.

5. Spanningsvergelijking bij dezelfde capaciteit

Om de drie spanningsplatforms eerlijk te vergelijken, gaan we ervan uit dat elk pakket dezelfde capaciteit heeft van 2000 mAh of 2 Ah.

De pakketten met een hoger voltage bevatten meer nominale energie als de capaciteit per ampère-uur hetzelfde is.

Dit betekent echter niet dat het hogerspanningspakket rechtstreeks op elk apparaat kan worden aangesloten. Het ingangsbereik van het apparaat, de omvormer, de lader, het GBS en de motorcontroller moeten allemaal de geselecteerde spanning ondersteunen.

6. Hoe spanning de stroom beïnvloedt

Voor een bepaald vermogensniveau:

Stroom = Vermogen ÷ Spanning

Stel dat een apparaat 20 W stroom nodig heeft.

Een hogere spanning kan de stroom die nodig is voor hetzelfde vermogen verminderen. Dit kan invloed hebben op:

• Draadmaat;

• Connectorwaarde;

• BMS huidige beoordeling;

• Elektrische verliezen;

• Warmteopwekking;

• Converter-ontwerp.

Het lagere stroomvoordeel is echter alleen van belang als de elektronica van het apparaat is ontworpen voor de hogere spanning.

Een batterij van 14,8 V die is aangesloten op een apparaat dat is ontworpen voor 7,4 V, kan het ingangscircuit beschadigen, ook al heeft de batterij een vergelijkbare capaciteit.

7. Spanning, capaciteit en looptijd

Spanning alleen bepaalt de looptijd niet.

De looptijd is afhankelijk van:

• Nominale spanning;

• Capaciteit in Ah;

• Apparaatvermogen;

• Bruikbare energie;

• Omvormerefficiëntie;

• BMS-afsluiting;

• Temperatuur;

• Bedrijfsprofiel.

De basisenergieformule is:

Energie (Wh) = Spanning (V) × Capaciteit (Ah)

De geschatte looptijd is:

Runtime = Bruikbare energie (Wh) ÷ Gemiddeld apparaatvermogen (W)

Als een apparaat bijvoorbeeld 10 W verbruikt:

• 7,4 V, 2 Ah pakket = 14,8 Wh nominale energie;

• 11,1 V, 2 Ah pakket = 22,2 Wh nominale energie;

• 14,8 V, 2 Ah pakket = 29,6 Wh nominale energie.

Het 14,8V-pakket heeft in dit voorbeeld meer nominale energie, maar de uiteindelijke looptijd is afhankelijk van de bruikbare capaciteit en de systeemefficiëntie.

Voor gedetailleerde runtimeberekeningen, zie Hoe u de looptijd van een lithiumbatterij kunt berekenen.

8. Vereisten voor de oplader

De lader moet overeenkomen met de spanning van het accupakket.

Het gebruik van de verkeerde oplader kan leiden tot:

• Te weinig opladen;

• Overladen;

• Overmatige hitte;

• Beveiligingsuitschakeling;

• Celonbalans;

• Batterijschade;

• Veiligheidsrisico.

De laadstroom moet ook compatibel zijn met:

• Celspecificatie;

• Verpakkingscapaciteit;

• GBS;

• Thermische omstandigheden;

• Vereiste oplaadtijd.

De lader moet samen met de accu en het GBS worden geëvalueerd in plaats van afzonderlijk te worden geselecteerd.

9. BMS-vereisten voor pakketten van 7,4 V, 11,1 V en 14,8 V

Het serienummer heeft invloed op het BMS-ontwerp.

7,4V-pakket

Een 7,4V-pakket vereist normaal gesproken een 2S-beschermings- en balanceringsstructuur wanneer het twee in serie geplaatste celgroepen bevat.

11,1V-pakket

Een 11,1V-pakket vereist normaal gesproken een 3S BMS of een beveiligingsontwerp dat drie seriegroepen bewaakt.

14,8V-pakket

Een 14,8V-pakket vereist normaal gesproken een 4S BMS of een beveiligingsontwerp dat vier seriegroepen bewaakt.

Het BMS moet mogelijk het volgende verstrekken:

• Bewaking van de celspanning;

• Celbalancering;

• Bescherming tegen overbelasting;

• Bescherming tegen overontlading;

• Overstroombeveiliging;

• Kortsluitbeveiliging;

• Temperatuurbewaking;

• Communicatiefuncties waar nodig.

Het BMS moet overeenkomen met de daadwerkelijke pakketconfiguratie. Voor een 3S- of 4S-pakket mag geen 2S BMS worden gebruikt.

10. Mechanische en gewichtsoverwegingen

Als u van 7,4 V naar 11,1 V of 14,8 V gaat, neemt doorgaans het aantal in serie geplaatste celgroepen toe. Dit kan invloed hebben op:

• Lengte verpakking;

• Breedte verpakking;

• Verpakkingsdikte;

• Celopstelling;

• Kabelgeleiding;

• GBS-positie;

• Gewicht;

• Huisvestingseisen;

• Warmteafvoer.

Het spanningsplatform moet daarom samen met de beschikbare installatieruimte worden geselecteerd.

Een 14,8V-pakket kan meer energie leveren bij hetzelfde Ah-vermogen, maar het kan ook meer cellen, een grotere behuizing of een andere pakketindeling vereisen.

Voor bredere ontwerpcriteria voor batterijpakketten, zie Ontwerp van lithium-ionbatterijpak: spanning, capaciteit, BMS en looptijd.

11. Praktische OEM-selectievoorbeelden

Voorbeeld 1: Apparaat ontworpen voor 7,4 V

Stel dat een OEM-product het volgende vereist:

• Nominale ingangsspanning: ongeveer 7,4 V;

• Doelcapaciteit: 3000 mAh;

• Matige stroom;

• Compact batterijcompartiment.

Een geschikte voorlopige configuratie kan zijn:

2S2P met twee parallelle celgroepen van 1500 mAh

Het apparaat moet worden gecontroleerd op:

• 8,4 V volledig opgeladen ingang;

• 2S GBS;

• 2S opladen;

• Huidige capaciteit;

• Afmetingen verpakking;

• Vereiste looptijd.

Voorbeeld 2: Apparaat ontworpen voor 11,1 V

Stel dat een industrieel apparaat het volgende vereist:

• Nominale ingangsspanning: ongeveer 11,1 V;

• Doelcapaciteit: 4000 mAh;

• Stabiel vermogen voor een continue werkingscyclus.

Een voorlopige configuratie kan zijn:

3S2P met twee parallelle celgroepen van 2000 mAh

Het accusysteem moet worden gecontroleerd op:

• 12,6 V volledig opgeladen spanning;

• 3S GBS;

• Geschikte oplader;

• Celbalancering;

• Piekstroom;

• Hitte- en mechanische bescherming.

Voorbeeld 3: Apparaat ontworpen voor 14,8 V

Stel dat een apparaat met een hoger vermogen het volgende vereist:

• Nominale ingangsspanning: ongeveer 14,8 V;

• Doelcapaciteit: 4000 mAh;

• Lagere stroom bij hetzelfde vermogen;

• Groter beschikbaar batterijcompartiment.

Een voorlopige configuratie kan zijn:

4S2P met twee parallelle celgroepen van 2000 mAh

Het ontwerpteam moet het volgende bevestigen:

• Compatibiliteit met volledige lading van 16,8 V;

• 4S GBS;

• Laderspanning;

• Isolatie van ingangscircuit;

• Connector- en kabelclassificatie;

• Verpakkingsgewicht en installatie.

12. Welke spanning is het beste voor een OEM-apparaat?

Er bestaat geen universele beste spanning.

Kies 7,4 V wanneer:

• Het apparaat is ontworpen voor een 2S-ingang;

• Er is een middenspanningsbatterijplatform vereist;

• Een compacte constructie met twee series cellen is geschikt;

• De stroomvraag kan binnen de huidige limiet worden ondersteund.

Kies 11,1 V wanneer:

• Het apparaat is ontworpen voor een 3S-ingang;

• Er is meer spanning nodig dan een 7,4V-platform levert;

• Een lagere stroom is gunstig;

• De apparaatelektronica en de oplader ondersteunen 3S-werking.

Kies 14,8 V wanneer:

• Het apparaat is ontworpen voor een 4S-ingang;

• Het voedingssysteem heeft een hogere spanning nodig;

• Een lagere stroom is nuttig voor de toepassing;

• Het product is geschikt voor het grotere elektrische en mechanische systeem.

De juiste selectie moet altijd beginnen met de apparaatspecificatie en niet met de beschikbare spanningslijst van de batterijfabrikant.

13. Veel voorkomende fouten bij het selecteren van de spanning

Fout 1: Het kiezen van de hoogste spanning

Een hogere spanning is niet automatisch beter. Het kan de maximale ingangswaarde van het apparaat overschrijden.

Fout 2: Het negeren van de volledige laadspanning

Een 7,4V-pakket kan ongeveer 8,4V bereiken. Een 14,8V-pakket kan ongeveer 16,8V bereiken.

Fout 3: Alleen de nominale spanning vergelijken

Het apparaat moet compatibel zijn met het volledige bedrijfsspanningsbereik.

Fout 4: gebruik van de verkeerde oplader

De lader moet overeenkomen met de 2S-, 3S- of 4S-configuratie.

Fout 5: BMS-vereisten negeren

Het GBS moet overeenkomen met het aantal series en de huidige vraag.

Fout 6: Ervan uitgaande dat dezelfde mAh dezelfde looptijd betekent

Een pakket met een hogere spanning en dezelfde Ah-waarde heeft meer nominale energie, maar het apparaatvermogen en de efficiëntie van de omvormer bepalen nog steeds de looptijd.

Fout 7: Een configuratie kopiëren van een ander apparaat

Een pakket van 7,4 V, 11,1 V of 14,8 V moet worden geselecteerd op basis van het specifieke hostapparaat, en niet alleen op basis van een vergelijkbaar product.

14. Controlelijst spanningsvergelijking

Bevestig het volgende voordat u een batterijpakket selecteert:

• Nominale spanning apparaat;

• Minimale apparaatspanning;

• Maximale apparaatspanning;

• Spanningstolerantie bij volledige lading;

• Benodigde batterijcapaciteit;

• Continue stroom;

• Piekstroom;

• Doellooptijd;

• Laderspanning;

• Laadstroom;

• Aantal BMS-series;

• Vereisten voor celbalancering;

• Connectorwaarde;

• Kabel maat;

• Afmetingen verpakking;

• Gewichtslimiet;

• Bedrijfstemperatuur;

• Testvereisten;

• Verwacht productievolume.

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen een 7,4V en een 11,1V accu?

Een 7,4V-pakket is doorgaans een 2S-configuratie, terwijl een 11,1V-pakket doorgaans een 3S-configuratie is. Het 11,1V-pakket heeft een hogere nominale en volledige oplaadspanning.

Wat is het verschil tussen een 11,1V en een 14,8V accu?

Een 11,1V-pakket is doorgaans 3S, terwijl een 14,8V-pakket doorgaans 4S is. Het 14,8V-pakket vereist een lader met een hogere spanning en een BMS ontworpen voor celgroepen in vier series.

Is een accupakket van 14,8 V krachtiger dan een accupakket van 7,4 V?

Niet noodzakelijkerwijs. Een 14,8V-pakket kan meer vermogen leveren als het apparaat ervoor is ontworpen, maar het volledige resultaat hangt af van de capaciteit, het stroomvermogen, de celspecificaties en het systeemontwerp.

Kan ik een 14,8V-batterij gebruiken op een 7,4V-apparaat?

Meestal niet tenzij het apparaat een geschikte spanningsomvormer bevat en specifiek is ontworpen om de hogere ingangsspanning te accepteren. De fabrikant van het apparaat of de batterijingenieur moet de compatibiliteit bevestigen.

Welke lader heeft een 7,4V-accupakket nodig?

Een standaard LiPo-batterijpakket van 7,4 V vereist doorgaans een 2S-oplader met een volledige oplaadspanning van ongeveer 8,4 V.

Welke heeft een langere looptijd: 7,4 V, 11,1 V of 14,8 V?

De looptijd kan niet alleen door de spanning worden bepaald. Het hangt af van wattuur, bruikbare capaciteit, apparaatvermogen, conversie-efficiëntie, BMS-uitschakeling en bedrijfsomstandigheden.

Zijn accupakketten van 7,4 V, 11,1 V en 14,8 V geschikt voor OEM-producten?

Ja, ze kunnen worden gebruikt voor OEM-producten als de spanning, stroom, capaciteit, lader, GBS, afmetingen en testvereisten overeenkomen met het hostapparaat.

Conclusie

Batterijpakketten van 7,4 V, 11,1 V en 14,8 V zijn doorgaans gebaseerd op:

• 7,4V = 2S;

• 11,1V = 3S;

• 14,8V = 4S.

Hun gebruikelijke spanningen bij volledig opladen zijn:

• 7,4V-pakket = 8,4V;

• 11,1V-pakket = 12,6V;

• 14,8V-pakket = 16,8V.

Het juiste batterijpakket is afhankelijk van het spanningsbereik, de stroomvraag, de capaciteit, de looptijd, de oplader, het GBS, de connector, de afmetingen en de gebruiksomgeving van het OEM-apparaat.

Een 14,8V-accupakket is niet automatisch beter dan een 7,4V- of 11,1V-pakket. De juiste spanning is de spanning die past bij het volledige voedingssysteem van het product.

Als u een 7,4V-, 11,1V- of 14,8V-batterijpakket voor een OEM-apparaat selecteert, deel dan de toepassing, vereiste spanning, capaciteit, stroomvraag, afmetingen, connector en verwachte hoeveelheid met het technische team van ZERNE. ZERNE biedt op maat gemaakte oplossingen voor lithiumbatterijpakketten en kan u helpen bij het evalueren van het juiste spanningsplatform voor uw product.