Konstrukcja akumulatora litowo-jonowego: napięcie, pojemność, BMS i czas pracy

Pakiet akumulatorów litowo-jonowych nie jest definiowany wyłącznie na podstawie pojemności. Odpowiedni pakiet musi zapewniać wymagane napięcie, zapewniać wystarczającą ilość energii użytkowej, obsługiwać zapotrzebowanie prądowe urządzenia, mieścić się w dostępnej przestrzeni i posiadać odpowiednie funkcje zabezpieczające.

W przypadku projektu OEM projekt zestawu akumulatorów obejmuje również decyzje dotyczące:

• Wybór komórek

• Konfiguracja szeregowa i równoległa

• Napięcie nominalne

• Pojemność

• Prąd szczytowy i ciągły

• BMS lub PCM

• Metoda ładowania

• Złącze i kabel

• Integracja mechaniczna

• Temperatura robocza

• Oczekiwany czas działania

• Wymagania testowe i produkcyjne

Zestaw akumulatorów może mieć prawidłową pojemność, ale niewłaściwe napięcie. Może zapewnić wystarczającą ilość energii, ale zawiedzie podczas szczytowego zapotrzebowania na prąd. Może pasować do obudowy, ale brakuje mu funkcji ochronnych i komunikacyjnych wymaganych przez urządzenie główne.

W tym przewodniku wyjaśniono główne zasady projektowania akumulatorów litowo-jonowych i pokazano, w jaki sposób zespoły OEM mogą połączyć wymagania elektryczne, mechaniczne i systemowe przed przejściem do szczegółowego opracowania.

Aby zapoznać się z komercyjnymi rozwiązaniami akumulatorów, zobacz ZERNE pakiety baterii litowych . Strona produktu jest przeznaczona do zapytań o produkty i rozwiązania, natomiast ten artykuł koncentruje się na decyzjach inżynieryjnych stojących za projektem zestawu akumulatorów.

Szybka odpowiedź: Co należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu akumulatorów litowo-jonowych?

Zestaw akumulatorów litowo-jonowych powinien być zaprojektowany z uwzględnieniem następujących czynników:

1. Wymagane napięcie robocze

2. Docelowa wydajność i energia użytkowa

3. Prąd ciągły i szczytowy

4. Konfiguracja ogniw szeregowych i równoległych

5. Funkcje zabezpieczające BMS lub PCM

6. Napięcie ładowania i prąd ładowania

7. Dostępna komora baterii

8. Wymagania dotyczące złączy i kabli

9. Temperatura pracy i przechowywania

10. Wymagany czas działania

11. Potrzeby testowania i zgodności

12. Oczekiwana wielkość produkcji

Prawidłowy projekt to taki, który spełnia wymagania elektryczne i mechaniczne urządzenia głównego, przy jednoczesnym zachowaniu bezpiecznej i powtarzalnej produkcji.

1. Zacznij od wymagań dotyczących urządzenia hosta

Projektowanie zestawu baterii należy rozpocząć od urządzenia, a nie od modelu baterii.

Przed wybraniem ogniw zespół OEM powinien zdefiniować:

• Napięcie robocze urządzenia

• Maksymalne napięcie wejściowe

• Minimalne napięcie robocze

• Ciągłe zapotrzebowanie na moc

• Rozruch lub szczytowe zapotrzebowanie na moc

• Oczekiwany czas pracy

• Metoda ładowania

• Dostępne miejsce na akumulator

• Pozycja złącza i kabla

• Temperatura robocza

• Cykl życia produktu

• Oczekiwana wielkość produkcji

Akumulator należy oceniać jako część kompletnego systemu zasilania. Ładowarka, obwód zarządzania mocą, silnik, kontroler, wyświetlacz, moduł komunikacyjny i inne obciążenia mogą mieć wpływ na specyfikację akumulatora.

Na przykład urządzenie może zużywać tylko niewielki średni prąd, ale wymagać wysokiego impulsu prądowego podczas uruchamiania silnika lub transmisji modułu bezprzewodowego. Jeśli weźmiemy pod uwagę tylko średnią moc, akumulator może wydawać się odpowiedni, ale w rzeczywistości ulegnie awarii.

Dla wymagań OEM, takich jak rozmiar, pojemność, napięcie, BMS i złącze, ZERNE niestandardowe rozwiązania akumulatorowe stanowią odpowiedni komercyjny punkt wejścia.

2. Wybierz wymagane napięcie akumulatora

Napięcie określa możliwość współpracy akumulatora z instalacją elektryczną urządzenia.

W przypadku wielu standardowych ogniw litowo-jonowych i litowo-polimerowych typowe napięcie nominalne wynosi około 3,6 V lub 3,7 V, podczas gdy napięcie pełnego ładowania wynosi zwykle około 4,2 V. Dokładne wartości zależą od składu chemicznego i specyfikacji ogniwa.

Gdy ogniwa są połączone szeregowo, napięcie wzrasta.

Wartości te stanowią wspólne punkty odniesienia dla standardowych konfiguracji Li-Ion lub LiPo. Rzeczywisty projekt akumulatora musi być zgodny z arkuszem danych wybranego ogniwa i wymaganiami systemu ładowania.

Należy dokładnie sprawdzić zakres napięcia wejściowego urządzenia. Bateria oznaczona jako 7,4 V nie utrzymuje dokładnie 7,4 V przez cały czas pracy. Jego napięcie zmienia się podczas ładowania i rozładowywania.

Napięcie nominalne i napięcie robocze

Inżynierowie OEM powinni rozróżnić:

• Napięcie nominalne

• Napięcie pełnego ładowania

• Typowe napięcie robocze

• Napięcie odcięcia

• Minimalne napięcie wejściowe urządzenia

• Maksymalne napięcie wejściowe urządzenia

Urządzenie akceptujące jedynie wąski zakres napięć może wymagać przetwornicy DC-DC, regulatora napięcia lub określonej strategii zarządzania baterią.

Praktyczny przykład: wybór baterii do urządzenia 7,4 V

Jeśli urządzenie OEM wymaga nominalnego napięcia akumulatora wynoszącego około 7,4 V, w typowym rozwiązaniu można zastosować dwa ogniwa 3,7 V połączone szeregowo, co jest znane jako konfiguracja 2S.

Zespół projektowy musi jednak sprawdzić:

• Czy urządzenie akceptuje napięcie pełnego ładowania

• Czy ładowarka obsługuje pakiet 2S

• Czy wymagane jest równoważenie komórek

• Czy BMS obsługuje dwa ogniwa szeregowe

• Czy urządzenie może pracować przy minimalnym napięciu pakietu

Bardziej szczegółowe porównanie konfiguracji szeregowych i równoległych można znaleźć w artykule Zestawy akumulatorów szeregowych i równoległych.

3. Określ wymaganą pojemność

Pojemność opisuje, ile ładunku elektrycznego może zgromadzić bateria i jest zwykle wyrażana w miliamperogodzinach lub amperogodzinach.

Jednak sama pojemność nie opisuje w pełni dostępnej energii. Energia zależy zarówno od napięcia, jak i pojemności.

Podstawowa zależność to:

Energia w watogodzinach = napięcie w woltach × pojemność w amperogodzinach

Na przykład:

• 3,7 V × 1 Ah = 3,7 Wh

• 7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

• 14,8 V × 3 Ah = 44,4 Wh

Przy porównywaniu różnych konfiguracji akumulatorów watogodziny są często bardziej przydatne niż miliamperogodziny, ponieważ napięcie może się różnić.

Przykład z ogniwami 3,7 V, 1000 mAh

Załóżmy, że każda komórka ma:

• Napięcie nominalne: 3,7 V

• Pojemność: 1000 mAh lub 1 Ah

Różne konfiguracje dają różne wyniki:

Połączenia szeregowe zwiększają napięcie. Połączenia równoległe zwiększają pojemność. Konfiguracja szeregowo-równoległa może zwiększyć oba.

Należy uwzględnić szczegółowe obliczenia liczby ogniw, połączenia szeregowego i połączenia równoległego Jak obliczyć pojemność akumulatora litowo-jonowego.

4. Dopasuj prąd ciągły i szczytowy

Zestaw akumulatorów musi zapewniać prąd wystarczający do normalnej pracy i tymczasowego zapotrzebowania szczytowego.

Kupujący OEM powinni określić:

• Średni prąd roboczy

• Prąd ciągły

• Prąd szczytowy

• Szczytowy czas trwania

• Prąd rozruchowy

• Cykl pracy

• Minimalne napięcie akumulatora podczas szczytowego obciążenia

Ogniwo akumulatora, BMS, przewody, punkty spawania i złącze muszą obsługiwać wymagany prąd. Pakiet może zawierać wystarczającą ilość zmagazynowanej energii, ale nadal nie będzie działać, jeśli jego ścieżka rozładowania nie będzie w stanie pokryć bieżącego zapotrzebowania urządzenia.

Prąd ciągły

Prąd ciągły to prąd, jaki akumulator musi dostarczyć podczas normalnej pracy. Wpływa na wybór ogniwa, rozmiar przewodu, parametry BMS i konstrukcję termiczną.

Prąd szczytowy

Prąd szczytowy może wystąpić podczas:

• Uruchomienie silnika

• Transmisja bezprzewodowa

• Ogrzewanie

• Działanie pompy

• Aktywacja oświetlenia

• Szybka aktywność procesora

• Tymczasowa moc wyjściowa dużej mocy

Ważny jest czas trwania szczytu. Bateria obsługująca krótki impuls może nie wytrzymać ciągłego prądu o tym samym natężeniu.

Relacja prądu i władzy

Gdy znana jest moc urządzenia, prąd można oszacować za pomocą:

Prąd = Moc ÷ Napięcie

Na przykład obciążenie 20 W zasilane z akumulatora 7,4 V wymagałoby w przybliżeniu:

20 W ÷ 7,4 V ≈ 2,7 A

Rzeczywisty projekt powinien również uwzględniać straty konwersji, zmiany napięcia, zapotrzebowanie szczytowe i temperaturę.

5. Wybierz konfigurację szeregową i równoległą

Konfiguracja szeregowo-równoległa określa strukturę elektryczną pakietu akumulatorów.

Połączenie szeregowe

Ogniwa połączone szeregowo zwiększają napięcie, podczas gdy pojemność amperogodzinna pozostaje w przybliżeniu równa pojemności jednego ogniwa.

Pakiet 2S1P wykonany z ogniw 3,7 V, 1000 mAh zapewnia w przybliżeniu:

• Napięcie znamionowe 7,4 V

• Pojemność 1000 mAh

Połączenie równoległe

Ogniwa połączone równolegle zwiększają pojemność i wydajność prądową, podczas gdy napięcie pozostaje w przybliżeniu równe napięciu jednego ogniwa.

Pakiet 1S2P wykonany z tych samych ogniw zapewnia w przybliżeniu:

• Napięcie nominalne 3,7 V

• Pojemność 2000 mAh

Połączenie szeregowo-równoległe

Pakiet 2S2P zapewnia około:

• Napięcie znamionowe 7,4 V

• Pojemność 2000 mAh

Projekt musi również uwzględniać:

• Dopasowanie komórek

• Balansowy

• Ochrona

• Metoda spawania lub łączenia

• Wymiary opakowania

• Wytwarzanie ciepła

• Architektura BMS

Zasada jest prosta, jednak ostateczny projekt należy porównać z rzeczywistym urządzeniem i procesem produkcyjnym. Artykuł Zestawy akumulatorów szeregowych i równoległych zapewniają węższe porównanie.

6. Wybierz odpowiedni format komórki i stopień wydajności

Właściwości fizyczne i elektryczne ogniwa wpływają na cały projekt opakowania.

Ważne parametry komórki obejmują:

• Format komórki

• Wymiary

• Pojemność nominalna

• Szybkość rozładowania

• Opór wewnętrzny

• Wydajność cyklu

• Temperatura robocza

• Warunki ładowania

• Waga

• Dostępność

• Spójność produkcji

Komórki woreczkowe mogą obsługiwać cienkie lub kształtne konstrukcje. Ogniwa cylindryczne mogą oferować znormalizowane wymiary i spójność mechaniczną. Najlepszy format zależy od urządzenia hosta i wymaganej wydajności.

Wybór komórek nie powinien opierać się wyłącznie na pojemności. Ogniwo o większej pojemności może być nieodpowiednie, jeśli nie jest w stanie zapewnić wymaganego prądu lub nie mieści się w dostępnej przestrzeni.

Aby zapoznać się ze szczegółowym porównaniem formatów komórek cylindrycznych, zobacz Bateria 26650 kontra 18650: rozmiar, napięcie i pojemność.

Dopasowanie komórek

W przypadku opakowań wielokomórkowych ogniwa należy dobierać według odpowiednich parametrów takich jak:

• Pojemność

• Woltaż

• Opór wewnętrzny

• Partia produkcyjna

• Stan starzenia

Niespójność ogniw może mieć wpływ na zrównoważenie, użyteczną pojemność, temperaturę i żywotność. Szczegółowe omówienie tego zagadnienia można znaleźć w Dlaczego akumulatory litowo-jonowe stają się niespójne i co robić.

7. Zdecyduj, czy pakiet potrzebuje PCM czy BMS

Elektronika zabezpieczająca jest istotną częścią większości akumulatorów litowych.

PCM

W przypadku prostszej konfiguracji akumulatora odpowiedni może być moduł obwodu zabezpieczającego. Może zapewniać podstawowe funkcje, takie jak:

• Ochrona przed przeładowaniem

• Zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem

• Zabezpieczenie nadprądowe

• Zabezpieczenie przed zwarciem

BMS

Bardziej zaawansowany system zarządzania baterią może być wymagany, jeśli pakiet zawiera wiele ogniw lub wymaga dodatkowych funkcji sterowania i komunikacji.

BMS może wspierać:

• Monitorowanie napięcia ogniwa

• Równoważenie komórek

• Bieżące monitorowanie

• Monitorowanie temperatury

• Oszacowanie stanu naładowania

• Wykrywanie usterek

• Komunikacja z urządzeniem głównym

• Kontrola ładowania i rozładowywania

• Rejestracja zdarzeń lub usterek

Kiedy BMS jest bardziej odpowiedni?

BMS jest zwykle bardziej odpowiedni, gdy:

• Bateria zawiera wiele ogniw połączonych szeregowo

• Wymagane jest zrównoważenie komórek

• Urządzenie potrzebuje informacji o stanie baterii

• Bateria działa przy dużym natężeniu prądu

• Aplikacja wymaga szczegółowego monitorowania usterek

• Urządzenie hosta komunikuje się z baterią

• Projekt wymaga funkcji inteligentnej baterii

Projekt powinien określać wymagania BMS przed wyprodukowaniem prototypu. Późniejsza zmiana podstawowej płytki zabezpieczającej na inteligentny BMS może mieć wpływ na wymiary akumulatora, złącze, oprogramowanie sprzętowe, testowanie i koszt.

Dodatkowe informacje na temat wpływu zarządzania baterią na stan naładowania i zachowanie baterii można znaleźć w artykule Dlaczego ostatni 1 procent baterii litowo-jonowej wytrzymuje lepiej, niż myślisz.

8. Oszacuj czas pracy baterii

Czas pracy zależy od użytecznej energii akumulatora i rzeczywistego zapotrzebowania urządzenia na energię.

Podstawowy szacunek to:

Szacowany czas pracy = energia akumulatora × wydajność użyteczna ÷ moc urządzenia

W przypadku akumulatora określonego napięciem i pojemnością:

Energia akumulatora = napięcie znamionowe × pojemność w amperogodzinach

Przykład wykonania

Przypuszczać:

• Akumulator: 7,4 V, 2000 mAh

• Energia nominalna: 7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

• Szacunkowa wydajność użytkowa systemu: 85%

• Moc urządzenia: 5 W

Energia użytkowa:

14,8 Wh × 0,85 = 12,58 Wh

Szacowany czas działania:

12,58 Wh ÷ 5 W ≈ 2,5 godziny

To szacunki techniczne, a nie gwarantowany czas pracy.

Na rzeczywisty czas działania mogą mieć wpływ:

• Zmienne obciążenie urządzenia

• Efektywność konwersji napięcia

• Ustawienia odcięcia baterii

• Temperatura

• Wiek baterii

• Szybkość rozładowania

• Opór komórkowy

• Limity ochrony BMS

• Zużycie w trybie gotowości urządzenia

Aby zapoznać się z pełną metodą obliczania czasu działania, zobacz Jak obliczyć czas pracy pakietu baterii litowych.

9. Sprawdź integrację mechaniczną

Parametry elektryczne to tylko jeden z elementów konstrukcji zestawu akumulatorów. Bateria musi również bezpiecznie pasować do produktu głównego.

Projekt powinien określać:

• Maksymalna długość

• Maksymalna szerokość

• Maksymalna grubość

• Kierunek instalacji

• Sposób montażu

• Dostęp do złącza

• Wyjście kablowe

• Granice kompresji

• Narażenie na wibracje

• Źródła ciepła

• Wymagania dotyczące serwisu i wymiany

Baterii etui nie należy ściskać ostrymi krawędziami ani skoncentrowanym naciskiem. Opakowanie cylindryczne może wymagać uchwytów, przekładek lub zabezpieczenia strukturalnego. Komora baterii powinna uwzględniać tolerancje produkcyjne i oczekiwane środowisko pracy.

Szczegółowy projekt przedziału, prześwit, naddatki na ciepło i pęcznienie są omówione osobno Konstrukcja komory baterii LiPo: prześwit i obrzęk.

W tym artykule główną zasadą projektowania jest:

Komora baterii powinna być zaprojektowana razem z pakietem baterii, a nie po jej wybraniu.

10. Zdefiniuj wymagania dotyczące złącza i kabla

Złącze i kabel stanowią część interfejsu akumulatora.

Zespoły OEM powinny określić:

• Typ złącza

• Liczba pinów

• Aktualna ocena

• Napięcie znamionowe

• Biegunowość

• Metoda blokowania

• Długość kabla

• Wskaźnik drutu

• Pozycja wyjścia drutu

• Odciążenie

• Miejsce na instalację

• Wymagane linie sygnałowe lub komunikacyjne

Złącze zasilania może różnić się od złącza komunikacyjnego. Inteligentny BMS może wymagać dodatkowych pinów sygnałowych do przesyłania danych, wykrywania temperatury lub identyfikacji.

Wybór złącza powinien również uwzględniać montaż, cykle łączenia, wibracje i konserwację w terenie.

Szczegółowy wybór złączy wykracza poza zakres tego przeglądu projektu i jest omówiony w Jak wybrać złącze dla niestandardowego zestawu baterii litowych.

11. Weź pod uwagę wymagania dotyczące ładowania

Zestaw akumulatorów musi być kompatybilny z ładowarką i systemem ładowania.

Kupujący OEM powinni zdefiniować:

• Napięcie ładowania

• Prąd ładowania

• Czas ładowania

• Metoda ładowania

• Tolerancja wyjściowa ładowarki

• Limity temperatur

• Metoda zakończenia ładowania

• Wymagania równoważące

• Czy bateria jest ładowana wewnątrz czy na zewnątrz urządzenia

Pakietu akumulatorów 2S nie można ładować za pomocą ładowarki przeznaczonej do pojedynczego ogniwa. System ładowania musi być dopasowany do konfiguracji pakietu i elektroniki zabezpieczającej.

BMS lub PCM powinien być także kompatybilny z warunkami pracy ładowarki. Zachowanie podczas ładowania może mieć wpływ na żywotność baterii, temperaturę i bezpieczeństwo, dlatego należy je przetestować na rzeczywistym urządzeniu i ładowarce.

12. Zbuduj kompletną specyfikację projektu baterii

Przed złożeniem zamówienia na prototyp zespół OEM powinien połączyć wymagania elektryczne, mechaniczne i dotyczące interfejsu w jedną kontrolowaną specyfikację.

Przydatna specyfikacja powinna zawierać:

Szczegółowy pakiet wymagań ogranicza liczbę przeprojektowań i ułatwia porównywanie ofert dostawców.

13. Przykład OEM: projektowanie zestawu akumulatorów 7,4 V

Załóżmy, że urządzenie OEM wymaga:

• Napięcie nominalne: około 7,4 V

• Pojemność docelowa: 2000 mAh

• Średnia moc: 5 W

• Prąd szczytowy: wyższy niż normalny prąd roboczy

• Kompaktowa prostokątna przestrzeń instalacyjna

• Możliwość ładowania

• Monitorowanie stanu baterii

Możliwym wstępnym kierunkiem projektowania mogłoby być:

• Dwa ogniwa połączone szeregowo dla konfiguracji 2S

• Dwie równoległe ścieżki ogniw dla wymaganej wydajności

• BMS z równoważeniem ogniw

• Monitorowanie temperatury

• Złącze niestandardowe

• Pakiet zaprojektowany wokół obudowy urządzenia hosta

• Weryfikacja czasu pracy przy rzeczywistym obciążeniu 5 W

Użycie dwóch ogniw 1000 mAh równolegle dla każdej grupy szeregowej daje w przybliżeniu pakiet 7,4 V, 2000 mAh.

Energia nominalna wynosi:

7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

Przy szacunkowej sprawności użytkowej systemu wynoszącej 85%, oczekiwana energia użytkowa wynosi w przybliżeniu:

14,8 Wh × 0,85 = 12,58 Wh

Przy ciągłym obciążeniu 5 W początkowy szacunkowy czas pracy wynosi w przybliżeniu:

12,58 Wh ÷ 5 W = 2,5 godziny

Przed zatwierdzeniem zespół projektowy musi jeszcze zweryfikować:

• Aktualne zapotrzebowanie

• Odpowiedź na prąd szczytowy

• Kompatybilność z ładowarką

• Ustawienia BMS-a

• Zachowanie termiczne

• Pasowanie mechaniczne

• Niezawodność złącza

• Czas pracy w rzeczywistych warunkach urządzenia

Ten przykład ilustruje logikę projektu. Nie powinna zastępować przeglądu technicznego akumulatorów dla konkretnego zastosowania.

Typowe błędy projektowe akumulatorów litowo-jonowych

Wybór pojemności przed sprawdzeniem napięcia

Bateria o wystarczającej pojemności mAh może nadal być niekompatybilna z urządzeniem, jeśli jej zakres napięcia jest nieprawidłowy.

Używanie tylko prądu średniego

Szczytowe zapotrzebowanie może spowodować spadek napięcia, odcięcie BMS lub przegrzanie złącza, nawet jeśli średnie zużycie wydaje się akceptowalne.

Traktowanie napięcia nominalnego jako stałego

Napięcie akumulatora zmienia się podczas ładowania i rozładowywania. Urządzenie musi tolerować cały zakres pracy.

Zbyt późny wybór BMS

Wymiary BMS, okablowanie, komunikacja i testowanie mogą mieć wpływ na cały projekt opakowania.

Ignorowanie wiązań mechanicznych

Bateria działająca elektrycznie może nie pasować do obudowy lub może ulegać szkodliwej kompresji.

Zakładając, że czas pracy jest równy pojemności znamionowej

Pojemność znamionowa nie jest równa energii użytecznej w każdych warunkach obciążenia i temperatury.

Porównywanie pakietów tylko według pojemności

Dwa pakiety o tej samej pojemności mogą różnić się jakością ogniw, możliwością rozładowania, funkcjami BMS, wymiarami i testami.

Lista kontrolna projektu zestawu akumulatorów litowo-jonowych

Przed zatwierdzeniem projektu należy potwierdzić:

• Określony jest zakres napięcia urządzenia

• Określane jest napięcie nominalne, minimalne i maksymalne akumulatora

• Zdefiniowano pojemność i energię użytkową

• Znany jest prąd ciągły i szczytowy

• Wybrano konfigurację szeregową i równoległą

• Zidentyfikowano model ogniwa i stopień wydajności

• Zdefiniowano wymagania dotyczące dopasowania komórek

• Określono funkcje PCM lub BMS

• Warunki ładowania zostały potwierdzone

• Wymiary baterii są kontrolowane

• Wymagania dotyczące złączy i kabli są udokumentowane

• Temperatura pracy jest zdefiniowana

• Podano docelowy czas działania

• Planowane są testy integracji hosta z urządzeniem

• Zdefiniowano kryteria zatwierdzania prototypu

• Rozumie się wymagania dotyczące produkcji i kontroli zmian

Aby zapoznać się z szerszymi kryteriami zakupu OEM, zobacz Jak wybrać akumulator litowo-jonowy do urządzenia OEM.

Często zadawane pytania

Jaki jest najważniejszy czynnik przy projektowaniu akumulatorów litowo-jonowych?

Najważniejszym czynnikiem jest dopasowanie akumulatora do całkowitych wymagań elektrycznych i mechanicznych urządzenia głównego. Napięcie, pojemność, prąd, BMS, wymiary i ładowanie należy oceniać łącznie.

Jak obliczyć energię pakietu akumulatorów litowo-jonowych?

Pomnóż napięcie nominalne przez pojemność w amperogodzinach. Na przykład akumulator 7,4 V, 2 Ah ma około 14,8 Wh energii nominalnej.

Czy połączenie ogniw szeregowo zwiększa pojemność?

Nie. Połączenia szeregowe przede wszystkim zwiększają napięcie. Połączenia równoległe zwiększają pojemność i możliwości prądowe. Konfiguracja szeregowo-równoległa może zwiększyć zarówno napięcie, jak i pojemność.

Czy każdy akumulator litowy wymaga BMS?

Wymagany system ochrony zależy od konfiguracji pakietu i zastosowania. Prosty pakiet jednoogniwowy może wykorzystywać PCM, podczas gdy pakiet wieloogniwowy może wymagać BMS z funkcjami równoważenia i monitorowania.

Jak długo akumulator litowy wytrzyma urządzenie?

Czas pracy zależy od energii akumulatora, mocy urządzenia, wydajności konwersji, ustawień odcięcia, temperatury i zmian obciążenia. Podstawowe szacunki to watogodziny baterii podzielone przez moc urządzenia, skorygowane pod kątem wydajności użytkowej.

Jaka jest różnica między niestandardowym akumulatorem a baterią standardową?

Niestandardowy zestaw akumulatorów jest projektowany w oparciu o napięcie, pojemność, prąd, wymiary, złącze, BMS i wymagania aplikacji produktu OEM. Pakiet standardowy zwykle korzysta z predefiniowanej konfiguracji.

Czy należy najpierw wybrać napięcie czy pojemność?

Zazwyczaj najpierw należy ustalić zakres napięcia urządzenia. Następnie pojemność można wybrać w zależności od czasu pracy, dostępnej przestrzeni, bieżącego zapotrzebowania i ograniczeń wagowych.

Wniosek

Projektowanie akumulatorów litowo-jonowych to proces na poziomie systemu. Niezawodny projekt musi łączyć:

• Woltaż

• Pojemność

• Energia

• Aktualne zapotrzebowanie

• Konfiguracja szeregowa i równoległa

• Wybór komórek

• PCM lub BMS

• Ładowanie

• Czas wykonania

• Integracja mechaniczna

• Wymagania dotyczące złącza

• Potrzeby testowe i produkcyjne

Ogniwo 3,7 V można skonfigurować w różnych zestawach akumulatorów w zależności od wymaganego napięcia i pojemności. Jednakże konfiguracja elektryczna to tylko jedna część projektu. Bateria musi także prawidłowo współpracować z ładowarką, urządzeniem głównym, systemem zabezpieczającym i obudową mechaniczną.

Jeśli opracowujesz niestandardowy zestaw akumulatorów litowo-jonowych, udostępnij zespołowi technicznemu ZERNE aplikację, docelowe napięcie, pojemność, zapotrzebowanie na prąd, wymiary, wymagania dotyczące złączy, docelowy czas pracy i oczekiwaną wielkość produkcji. ZERNE wspiera rozwój niestandardowych akumulatorów litowych dla projektów OEM i ODM, od wstępnego przeglądu wymagań, poprzez opracowanie próbek i planowanie produkcji.