Pacotes de baterias de 7,4 V x 11,1 V x 14,8 V

As baterias de 7,4 V, 11,1 V e 14,8 V são plataformas de tensão comuns para sistemas de baterias recarregáveis ​​de íons de lítio e polímeros de lítio.

Eles são frequentemente usados ​​em:

• Equipamento eletrônico portátil

• Dispositivos portáteis industriais

• Equipamento médico

• Robótica

• Equipamento RC

• Sistemas de drones

• Ferramentas elétricas

• Monitoramento de produtos

• Sistemas de energia compactos

Esses valores de tensão normalmente correspondem a diferentes números de células conectadas em série:

• 7,4 V = 2S

• 11,1 V = 3S

• 14,8 V = 4S

Usando células de lítio padrão com tensão nominal de aproximadamente 3,7 V, as três configurações fornecem diferentes faixas de tensão operacional, níveis de energia e requisitos de carga.

Entretanto, a escolha de uma bateria não deve começar com a pergunta “Qual voltagem é mais potente?” A seleção correta depende do dispositivo host e do sistema de energia completo.

Resposta rápida: Qual é a diferença?

As principais diferenças são:

• Maior tensão com mais células em série;

• Diferentes requisitos de carregador;

• Diferentes requisitos de BMS;

• Demanda de corrente diferente para a mesma potência;

• Energia diferente quando a capacidade é a mesma;

• Compatibilidade diferente com o dispositivo host.

Uma bateria de 14,8 V não é automaticamente melhor que uma bateria de 7,4 V. Só é apropriado quando o dispositivo e o sistema de energia são projetados para essa faixa de tensão.

1. Por que 7,4 V, 11,1 V e 14,8 V correspondem a 2S, 3S e 4S

O valor “S” representa o número de células ou grupos de células conectados em série.

Para células nominais padrão de 3,7 V:

Tensão do pacote = Tensão nominal da célula × Contagem de séries

Portanto:

• 3,7 V × 2 = 7,4 V;

• 3,7 V × 3 = 11,1 V;

• 3,7 V × 4 = 14,8 V.

A tensão de carga total correspondente é comumente baseada em aproximadamente 4,2 V por célula:

• 4,2 V × 2 = 8,4 V;

• 4,2 V × 3 = 12,6 V;

• 4,2 V × 4 = 16,8 V.

Estes são valores de referência comuns para células LiPo recarregáveis ​​padrão e células de íons de lítio. A especificação real da bateria deve sempre seguir o modelo de célula selecionado e a ficha técnica do fabricante.

Para uma explicação completa das configurações 1S, 2S, 3S e 4S, consulte Explicação das baterias LiPo 1S, 2S, 3S e 4S.

2. Baterias de 7,4 V

Uma bateria de 7,4 V normalmente é uma configuração 2S.

Características Elétricas Básicas

Um pacote padrão de 7,4 V geralmente possui:

• Tensão nominal: 7,4V;

• Tensão de carga total: 8,4V;

• Dois grupos de células em série;

• Capacidade determinada pela célula individual ou configuração paralela.

Exemplo: pacote de 7,4 V, 2.000 mAh

Um pacote 2S1P usando duas células de 1000mAh fornece aproximadamente:

• Tensão nominal: 7,4V;

• Capacidade: 1000mAh;

• Energia nominal: 7,4Wh.

Um pacote 2S2P usando quatro células de 1000mAh fornece aproximadamente:

• Tensão nominal: 7,4V;

• Capacidade: 2000mAh;

• Energia nominal: 14,8Wh.

A tensão permanece na plataforma de 7,4 V, enquanto a contagem paralela altera a capacidade e a capacidade de corrente.

Quando um pacote de 7,4 V é adequado?

Um pacote de 7,4 V pode ser adequado quando:

• O dispositivo foi projetado para uma faixa de tensão 2S;

• O produto utiliza um sistema de energia de média tensão;

• Um arranjo compacto em série de duas células se adapta ao dispositivo;

• A potência necessária pode ser fornecida com a corrente disponível;

• O carregador e o BMS suportam operação 2S.

ZERNE A página de baterias de lítio de 7,4 V fornece exemplos de baterias com diferentes capacidades e dimensões físicas.

3. Baterias de 11,1 V

Uma bateria de 11,1 V normalmente é uma configuração 3S.

Características Elétricas Básicas

Um pacote padrão de 11,1 V geralmente possui:

• Tensão nominal: 11,1V;

• Tensão de carga total: 12,6V;

• Três grupos de células em série;

• Capacidade determinada pela célula individual ou configuração paralela.

Exemplo: pacote de 11,1 V, 2.000 mAh

Um pacote 3S1P usando três células de 2.000mAh fornece aproximadamente:

• Tensão nominal: 11,1V;

• Capacidade: 2000mAh;

• Energia nominal: 22,2Wh.

Um pacote 3S2P usando seis células de 2.000mAh fornece aproximadamente:

• Tensão nominal: 11,1V;

• Capacidade: 4000mAh;

• Energia nominal: 44,4Wh.

Quando um pacote de 11,1 V é adequado?

Um pacote de 11,1V pode ser considerado quando:

• O dispositivo utiliza uma plataforma de tensão 3S;

• O sistema de energia requer uma tensão superior a 7,4 V;

• O dispositivo se beneficia de corrente mais baixa com a mesma potência;

• O espaço disponível pode acomodar três grupos de células em série;

• O carregador e o BMS suportam operação 3S.

ZERNE A página da bateria de lítio de 11,1 V fornece exemplos de configurações de baterias 3S em nível de produto.

4. Baterias de 14,8 V

Uma bateria de 14,8 V normalmente é uma configuração 4S.

Características Elétricas Básicas

Um pacote padrão de 14,8 V geralmente possui:

• Tensão nominal: 14,8V;

• Tensão de carga total: 16,8V;

• Quatro grupos de células em série;

• Capacidade determinada pela célula individual ou configuração paralela.

Exemplo: pacote de 14,8 V, 2.000 mAh

Um pacote 4S1P usando quatro células de 2.000mAh fornece aproximadamente:

• Tensão nominal: 14,8V;

• Capacidade: 2000mAh;

• Energia nominal: 29,6Wh.

Um pacote 4S2P usando oito células de 2.000 mAh fornece aproximadamente:

• Tensão nominal: 14,8V;

• Capacidade: 4000mAh;

• Energia nominal: 59,2Wh.

Quando um pacote de 14,8 V é adequado?

Um pacote de 14,8 V pode ser considerado quando:

• O dispositivo foi projetado para uma entrada 4S;

• O sistema de energia requer tensão mais alta;

• O dispositivo necessita de corrente mais baixa para um nível de potência definido;

• O tamanho e o peso da embalagem são aceitáveis;

• O carregador e o BMS suportam a faixa de tensão 4S.

ZERNE A página de baterias de lítio de 14,8 V fornece exemplos de produtos para baterias de polímero de lítio 4S.

5. Comparação de tensão na mesma capacidade

Para comparar as três plataformas de voltagem de maneira justa, suponha que cada pacote tenha a mesma capacidade de 2.000mAh, ou 2Ah.

Os pacotes de tensão mais alta contêm mais energia nominal quando a capacidade de amp-hora é a mesma.

No entanto, isso não significa que o pacote de tensão mais alta possa ser conectado diretamente a qualquer dispositivo. A faixa de entrada do dispositivo, conversor, carregador, BMS e controlador do motor devem suportar a tensão selecionada.

6. Como a tensão afeta a corrente

Para um determinado nível de potência:

Corrente = Potência ÷ Tensão

Suponha que um dispositivo exija 20W de potência.

Uma tensão mais alta pode reduzir a corrente necessária para a mesma potência. Isso pode afetar:

• Tamanho do fio;

• Classificação do conector;

• Classificação atual do BMS;

• Perdas elétricas;

• Geração de calor;

• Projeto do conversor.

No entanto, o benefício de corrente mais baixa só importa se a eletrônica do dispositivo for projetada para tensão mais alta.

Uma bateria de 14,8 V conectada a um dispositivo projetado para 7,4 V pode danificar o circuito de entrada mesmo que a bateria tenha capacidade semelhante.

7. Tensão, capacidade e tempo de execução

A tensão por si só não determina o tempo de execução.

O tempo de execução depende de:

• Tensão nominal;

• Capacidade em Ah;

• Potência do dispositivo;

• Energia utilizável;

• Eficiência do conversor;

• Corte do BMS;

• Temperatura;

• Perfil operacional.

A fórmula básica de energia é:

Energia (Wh) = Tensão (V) × Capacidade (Ah)

A estimativa de tempo de execução é:

Tempo de execução = Energia utilizável (Wh) ÷ Potência média do dispositivo (W)

Por exemplo, se um dispositivo consome 10W:

• Pacote de 7,4V, 2Ah = 14,8Wh de energia nominal;

• Pacote de 11,1V, 2Ah = 22,2Wh de energia nominal;

• Pacote de 14,8V, 2Ah = 29,6Wh de energia nominal.

O pacote de 14,8 V tem mais energia nominal neste exemplo, mas o tempo de execução final depende da capacidade utilizável e da eficiência do sistema.

Para cálculos detalhados de tempo de execução, consulte Como calcular o tempo de execução de uma bateria de lítio.

8. Requisitos do carregador

O carregador deve corresponder à voltagem da bateria.

Usar o carregador errado pode resultar em:

• Carga insuficiente;

• Sobrecarga;

• Calor excessivo;

• Corte de proteção;

• Desequilíbrio celular;

• Danos à bateria;

• Risco de segurança.

A corrente de carga também deve ser compatível com:

• Especificação de célula;

• Capacidade da embalagem;

• BMS;

• Condições térmicas;

• Tempo de carregamento necessário.

O carregador deve ser avaliado em conjunto com a bateria e o BMS, em vez de selecionado separadamente.

9. Requisitos BMS para pacotes de 7,4 V, 11,1 V e 14,8 V

A contagem de séries afeta o design do BMS.

Pacote 7,4V

Um pacote de 7,4 V normalmente requer uma estrutura de proteção e balanceamento 2S quando contém dois grupos de células em série.

Pacote 11,1V

Um pacote de 11,1 V normalmente requer um BMS 3S ou projeto de proteção que monitore três grupos em série.

Pacote 14,8V

Um pacote de 14,8 V normalmente requer um BMS 4S ou projeto de proteção que monitore quatro grupos em série.

O BMS pode precisar fornecer:

• Monitoramento de tensão celular;

• Equilíbrio celular;

• Proteção contra sobrecarga;

• Proteção contra descarga excessiva;

• Proteção contra sobrecorrente;

• Proteção contra curto-circuito;

• Monitoramento de temperatura;

• Funções de comunicação quando necessário.

O BMS deve corresponder à configuração real do pacote. Um BMS 2S não deve ser usado para um pacote 3S ou 4S.

10. Considerações Mecânicas e de Peso

Mudar de 7,4 V para 11,1 V ou 14,8 V geralmente aumenta o número de grupos de células em série. Isso pode afetar:

• Comprimento da embalagem;

• Largura da embalagem;

• Espessura da embalagem;

• Arranjo celular;

• Roteamento de cabos;

• Posição do BMS;

• Peso;

• Requisitos de habitação;

• Dissipação de calor.

A plataforma de tensão deve, portanto, ser selecionada juntamente com o espaço de instalação disponível.

Um pacote de 14,8 V pode fornecer mais energia com a mesma classificação de Ah, mas também pode exigir mais células, um gabinete maior ou um layout de pacote diferente.

Para critérios mais amplos de design de baterias, consulte Projeto da bateria de íons de lítio: tensão, capacidade, BMS e tempo de execução.

11. Exemplos práticos de seleção de OEM

Exemplo 1: Dispositivo projetado para 7,4 V

Suponha que um produto OEM exija:

• Tensão nominal de entrada: aproximadamente 7,4V;

• Capacidade alvo: 3000mAh;

• Corrente moderada;

• Compartimento de bateria compacto.

Uma configuração preliminar adequada pode ser:

2S2P usando dois grupos de células paralelos de 1500mAh

O dispositivo deve ser verificado quanto a:

• Entrada de carga total de 8,4 V;

• 2S BMS;

• Carregamento 2S;

• Capacidade atual;

• Dimensões da embalagem;

• Tempo de execução necessário.

Exemplo 2: Dispositivo projetado para 11,1 V

Suponha que um dispositivo industrial exija:

• Tensão nominal de entrada: aproximadamente 11,1V;

• Capacidade alvo: 4000mAh;

• Potência estável para um ciclo operacional contínuo.

Uma configuração preliminar pode ser:

3S2P usando dois grupos de células paralelos de 2.000mAh

O sistema de bateria deve ser verificado quanto a:

• Tensão de carga total de 12,6 V;

• 3S BMS;

• Carregador apropriado;

• Equilíbrio celular;

• Corrente de pico;

• Proteção térmica e mecânica.

Exemplo 3: Dispositivo projetado para 14,8 V

Suponha que um dispositivo de maior potência exija:

• Tensão nominal de entrada: aproximadamente 14,8V;

• Capacidade alvo: 4000mAh;

• Menor corrente na mesma potência;

• Maior compartimento de bateria disponível.

Uma configuração preliminar pode ser:

4S2P usando dois grupos de células paralelos de 2.000mAh

A equipe de design deve confirmar:

• Compatibilidade com carga total de 16,8 V;

• 4S BMS;

• Tensão do carregador;

• Isolamento do circuito de entrada;

• Classificação do conector e do cabo;

• Peso da embalagem e instalação.

12. Qual voltagem é melhor para um dispositivo OEM?

Não existe melhor voltagem universal.

Escolha 7,4 V quando:

• O dispositivo foi projetado para uma entrada 2S;

• É necessária uma plataforma de bateria de média tensão;

• A construção compacta de células de duas séries é adequada;

• A demanda de energia pode ser suportada dentro do limite de corrente.

Escolha 11,1 V quando:

• O dispositivo foi projetado para uma entrada 3S;

• É necessária mais tensão do que uma plataforma de 7,4 V fornece;

• Corrente mais baixa é benéfica;

• Os componentes eletrônicos e o carregador do dispositivo suportam a operação 3S.

Escolha 14,8 V quando:

• O dispositivo foi projetado para uma entrada 4S;

• Tensão mais alta é exigida pelo sistema de energia;

• Corrente mais baixa é útil para a aplicação;

• O produto pode acomodar o sistema elétrico e mecânico maior.

A seleção correta deve sempre começar com a especificação do dispositivo e não com a lista de tensões disponíveis do fabricante da bateria.

13. Erros comuns de seleção de tensão

Erro 1: Escolher a Tensão Mais Alta

Uma tensão mais alta não é automaticamente melhor. Pode exceder a classificação máxima de entrada do dispositivo.

Erro 2: ignorar a tensão de carga total

Um pacote de 7,4 V pode atingir aproximadamente 8,4 V. Um pacote de 14,8 V pode atingir aproximadamente 16,8 V.

Erro 3: Comparar apenas a tensão nominal

O dispositivo deve ser compatível com toda a faixa de tensão operacional.

Erro 4: usar o carregador errado

O carregador deve corresponder à configuração 2S, 3S ou 4S.

Erro 5: Ignorar os requisitos do BMS

O BMS deve corresponder à contagem de séries e à demanda atual.

Erro 6: presumir que o mesmo mAh significa o mesmo tempo de execução

Um pacote de tensão mais alta com a mesma classificação Ah tem mais energia nominal, mas a potência do dispositivo e a eficiência do conversor ainda determinam o tempo de execução.

Erro 7: copiar uma configuração de outro dispositivo

Um pacote de 7,4 V, 11,1 V ou 14,8 V deve ser selecionado com base no dispositivo host específico, não apenas em um produto similar.

14. Lista de verificação de comparação de tensão

Antes de selecionar uma bateria, confirme:

• Tensão nominal do dispositivo;

• Tensão mínima do dispositivo;

• Tensão máxima do dispositivo;

• Tolerância de tensão de carga total;

• Capacidade necessária da bateria;

• Corrente contínua;

• Corrente de pico;

• Tempo de execução alvo;

• Tensão do carregador;

• Corrente de carga;

• Contagem de séries BMS;

• Requisitos de balanceamento celular;

• Classificação do conector;

• Tamanho do cabo;

• Dimensões da embalagem;

• Limite de peso;

• Temperatura operacional;

• Requisitos de teste;

• Volume de produção esperado.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre uma bateria de 7,4 V e uma bateria de 11,1 V?

Um pacote de 7,4 V normalmente é uma configuração 2S, enquanto um pacote de 11,1 V é normalmente uma configuração 3S. O pacote de 11,1 V possui uma tensão nominal e de carga total mais alta.

Qual é a diferença entre uma bateria de 11,1 V e uma bateria de 14,8 V?

Um pacote de 11,1 V normalmente é 3S, enquanto um pacote de 14,8 V é normalmente 4S. O pacote de 14,8 V requer um carregador de alta tensão e um BMS projetado para quatro grupos de células em série.

Uma bateria de 14,8 V é mais potente do que uma bateria de 7,4 V?

Não necessariamente. Um pacote de 14,8 V pode fornecer mais energia se o dispositivo for projetado para isso, mas o resultado completo depende da capacidade, capacidade de corrente, especificação da célula e design do sistema.

Posso usar uma bateria de 14,8 V em um dispositivo de 7,4 V?

Normalmente não, a menos que o dispositivo inclua um conversor de tensão adequado e seja projetado especificamente para aceitar a tensão de entrada mais alta. O fabricante do dispositivo ou engenheiro de bateria deve confirmar a compatibilidade.

De que carregador uma bateria de 7,4 V precisa?

Uma bateria LiPo padrão de 7,4 V normalmente requer um carregador 2S com uma tensão de carga total de aproximadamente 8,4 V.

Qual tem maior autonomia: 7,4 V, 11,1 V ou 14,8 V?

O tempo de execução não pode ser determinado apenas pela tensão. Depende de watt-hora, capacidade utilizável, potência do dispositivo, eficiência de conversão, corte do BMS e condições operacionais.

As baterias de 7,4 V, 11,1 V e 14,8 V são adequadas para produtos OEM?

Sim, eles podem ser usados ​​para produtos OEM quando a tensão, corrente, capacidade, carregador, BMS, dimensões e requisitos de teste corresponderem ao dispositivo host.

Conclusão

As baterias de 7,4 V, 11,1 V e 14,8 V são normalmente baseadas em:

• 7,4 V = 2S;

• 11,1 V = 3S;

• 14,8 V = 4S.

Suas tensões comuns de carga total são:

• Pacote de 7,4 V = 8,4 V;

• Pacote de 11,1 V = 12,6 V;

• Pacote de 14,8 V = 16,8 V.

A bateria correta depende da faixa de tensão, demanda de energia, capacidade, tempo de execução, carregador, BMS, conector, dimensões e ambiente operacional do dispositivo OEM.

Uma bateria de 14,8 V não é automaticamente melhor que uma bateria de 7,4 V ou 11,1 V. A tensão correta é aquela que corresponde ao sistema de alimentação completo do produto.

Se você estiver selecionando uma bateria de 7,4 V, 11,1 V ou 14,8 V para um dispositivo OEM, compartilhe a aplicação, tensão necessária, capacidade, demanda de corrente, dimensões, conector e quantidade esperada com a equipe técnica da ZERNE. A ZERNE fornece soluções personalizadas de baterias de lítio e pode ajudar a avaliar a plataforma de tensão apropriada para o seu produto.