Pachetele de baterii LiPo 1S, 2S, 3S și 4S explicate

Pachetele de baterii LiPo sunt adesea descrise folosind etichete precum 1S, 2S, 3S și 4S. Aceste etichete apar pe bateriile utilizate în electronice portabile, robotică, echipamente RC, drone, dispozitive medicale și alte produse reîncărcabile.

Evaluarea 'S' descrie numărul de celule LiPo conectate în serie:

• 1S înseamnă un grup de celule în serie;

• 2S înseamnă două grupuri de celule în serie;

• 3S înseamnă trei grupuri de celule în serie;

• 4S înseamnă patru grupuri de celule în serie.

Pe măsură ce numărul de celule în serie crește, crește tensiunea pachetului. Capacitatea în mAh nu crește automat doar pentru că ratingul S este mai mare.

Folosind celule LiPo comune cu o tensiune nominală de aproximativ 3,7 V:

• 1S = 3,7 V nominal;

• 2S = 7,4 V nominal;

• 3S = 11,1 V nominal;

• 4S = 14,8 V nominal.

Configurația adecvată depinde de dispozitivul gazdă, încărcător, cererea curentă, energia necesară, BMS și designul mecanic.

Răspuns rapid: Ce înseamnă 1S, 2S, 3S și 4S?

Aceste valori sunt referințe comune pentru celulele LiPo reîncărcabile standard. Tensiunea exactă trebuie să urmeze specificația celulei selectate.

Un rating S mai mare înseamnă o tensiune mai mare a bateriei. Nu înseamnă automat:

• Capacitate mai mare;

• Timp de funcționare mai lung;

• Performanță mai bună;

• Încărcare mai rapidă;

• Siguranță mai mare;

• Densitate energetică mai mare.

Clasamentul S trebuie să se potrivească cu sistemul electric al dispozitivului.

1. Ce înseamnă „S” la o baterie LiPo?

Litera S înseamnă serie.

Când celulele sunt conectate în serie, borna pozitivă a unei celule este conectată la borna negativă a celulei următoare. Tensiunea fiecărei celule se adună.

Pentru o celulă LiPo standard de 3,7 V nominal:

Tensiunea pachetului = 3,7 V × Număr de celule în serie

Exemple:

• 1S: 3,7 V × 1 = 3,7 V;

• 2S: 3,7 V × 2 = 7,4 V;

• 3S: 3,7 V × 3 = 11,1 V;

• 4S: 3,7 V × 4 = 14,8 V.

Evaluarea S descrie numai numărul de serie. Un pachet poate include, de asemenea, grupuri de celule paralele, cum ar fi:

• 2S1P;

• 2S2P;

• 3S2P;

• 4S2P.

Pentru mai multe informații despre modul în care conexiunile în serie și paralele afectează tensiunea și capacitatea, consultați Seria vs. Pachete de baterii paralele.

2. Ce este un pachet de baterii 1S LiPo?

Un pachet de baterii LiPo 1S conține o celulă LiPo sau un grup paralel de celule.

Valorile electrice tipice sunt:

• Tensiune nominală: aproximativ 3,7 V;

• Tensiune de încărcare completă: aproximativ 4,2 V;

• Tensiune minima de functionare: in functie de aplicatie;

• Capacitate: determinată de celulă sau grup paralel.

Exemplu: 1S1P

O singură celulă LiPo de 1000 mAh produce aproximativ:

3,7 V, 1000 mAh

Energia sa nominală este:

3,7 V × 1 Ah = 3,7 Wh

Exemplu: 1S2P

Două celule de 1000 mAh conectate în paralel produc aproximativ:

3,7 V, 2000 mAh

Tensiunea rămâne de aproximativ 3,7 V, în timp ce capacitatea crește.

Aplicații tipice 1S

Pachetele 1S pot fi potrivite pentru:

• Dispozitive portabile compacte;

• Trackere GPS mici;

• Accesorii wireless;

• produse IoT mici;

• Senzori portabili;

• Electronice de consum compacte;

• Sisteme încorporate de joasă tensiune.

Un pachet 1S poate folosi un PCM sau un circuit de protecție simplu, în funcție de aplicație. Încărcătorul trebuie să fie proiectat pentru un pachet LiPo cu o singură celulă.

3. Ce este un pachet de baterii 2S LiPo?

Un acumulator 2S LiPo conține două grupuri de celule conectate în serie.

Valorile tipice sunt:

• Tensiune nominală: aproximativ 7,4 V;

• Tensiune de încărcare completă: aproximativ 8,4 V;

• Capacitate: determinată de capacitatea fiecărui grup paralel.

Exemplu: 2S1P

Folosind două celule de 1000 mAh în serie:

7,4 V, 1000 mAh

Energia nominala:

7,4 V × 1 Ah = 7,4 Wh

Exemplu: 2S2P

Folosind patru celule de 1000 mAh într-un aranjament 2S2P:

7,4 V, 2000 mAh

Energia nominala:

7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

Aplicații tipice 2S

Pachetele 2S LiPo pot fi luate în considerare pentru:

• Echipamente portabile;

• Dispozitive portabile industriale;

• Dispozitive medicale;

• Echipament de comunicare bidirecțională;

• Sisteme robotizate mici;

• Produse încălzite;

• Electronica de medie tensiune;

• Unele sisteme RC și drone.

ale lui ZENE Pagina pachetului de baterii cu litiu de 7,4 V oferă exemple la nivel de produs de pachete de baterii 2S cu capacități și dimensiuni diferite.

4. Ce este un pachet de baterii 3S LiPo?

Un acumulator 3S LiPo conține trei grupuri de celule conectate în serie.

Valorile tipice sunt:

• Tensiune nominală: aproximativ 11,1 V;

• Tensiune de încărcare completă: aproximativ 12,6 V;

• Capacitate: determinată de capacitatea fiecărui grup paralel.

Exemplu: 3S1P

Folosind trei celule de 1000 mAh în serie:

11,1 V, 1000 mAh

Energia nominala:

11,1 V × 1 Ah = 11,1 Wh

Exemplu: 3S2P

Folosind șase celule de 1000 mAh într-un aranjament 3S2P:

11,1 V, 2000 mAh

Energia nominala:

11,1 V × 2 Ah = 22,2 Wh

Aplicații tipice 3S

Pachetele 3S pot fi utilizate în:

• Echipamente industriale portabile;

• Robotică;

• Dispozitive portabile de înaltă tensiune;

• Sisteme de alimentare compacte;

• Anumite produse medicale sau de monitorizare;

• Echipamente RC;

• Unele platforme de drone.

Un pachet 3S necesită un încărcător și un sistem de protecție proiectat pentru gama de tensiune 3S. Nu ar trebui să fie încărcat folosind un încărcător cu o singură celulă sau 2S.

ale lui ZENE Pagina pachetului de baterii cu litiu de 11,1 V oferă exemple de configurații ale pachetului de baterii LiPo 3S.

5. Ce este un pachet de baterii 4S LiPo?

Un acumulator 4S LiPo conține patru grupuri de celule conectate în serie.

Valorile tipice sunt:

• Tensiune nominală: aproximativ 14,8 V;

• Tensiune de încărcare completă: aproximativ 16,8 V;

• Capacitate: determinată de capacitatea fiecărui grup paralel.

Exemplu: 4S1P

Folosind patru celule de 1000 mAh în serie:

14,8 V, 1000 mAh

Energia nominala:

14,8 V × 1 Ah = 14,8 Wh

Exemplu: 4S2P

Folosind opt celule de 1000 mAh într-un aranjament 4S2P:

14,8 V, 2000 mAh

Energia nominala:

14,8 V × 2 Ah = 29,6 Wh

Aplicații tipice 4S

Pachetele 4S pot fi luate în considerare pentru:

• Echipamente portabile de înaltă tensiune;

• Robotică;

• Scule industriale;

• Electronice profesionale;

• Sisteme RC cu consum mare de energie;

• Unele platforme de drone;

• Sisteme energetice compacte.

ale lui ZENE Pagina pachetului de baterii cu litiu de 14,8 V oferă exemple de produse pentru pachetele de baterii LiPo 4S.

6. Comparație de tensiune 1S vs. 2S vs. 3S vs. 4S

Dispozitivul trebuie să fie compatibil atât cu tensiunea nominală, cât și cu tensiunea de încărcare completă.

De exemplu, un dispozitiv proiectat pentru o baterie nominală de 7,4 V poate avea nevoie să tolereze o tensiune complet încărcată de aproximativ 8,4 V. Trebuie evaluate circuitul de intrare, controlerul motorului, încărcătorul și regulatorul de tensiune.

Pentru o comparație practică a pachetelor de 7,4 V, 11,1 V și 14,8 V, a se vedea Baterii de 7,4 V față de 11,1 V față de 14,8 V.

7. Un rating S mai mare înseamnă o capacitate mai mare?

Nu.

Evaluarea S indică numărul de grupuri de celule conectate în serie. Afectează în primul rând tensiunea.

Capacitatea depinde de numărul de celule sau grupuri de celule conectate în paralel.

Folosind celule de 1000 mAh:

O clasificare S mai mare poate crește energia totală, deoarece energia este egală cu tensiunea înmulțită cu capacitatea amperi-oră. Cu toate acestea, nu crește automat ratingul mAh.

8. Cum afectează S-Rating timpul de rulare?

Timpul de funcționare depinde de energia totală utilizabilă și puterea dispozitivului, nu doar de ratingul S.

Formula energetică de bază este:

Energie (Wh) = Tensiune (V) × Capacitate (Ah)

De exemplu:

• 2S1P: 7,4 V, 1000 mAh = 7,4 Wh;

• 1S2P: 3,7 V, 2000 mAh = 7,4 Wh.

Aceste două configurații au aproximativ aceeași energie nominală atunci când folosesc același număr de celule identice. Cu toate acestea, ele nu sunt interschimbabile deoarece tensiunile lor sunt diferite.

Timpul de rulare depinde și de:

• Puterea dispozitivului;

• Eficiența convertorului;

• Limitare BMS;

• Temperatură;

• Cererea curentă;

• Îmbătrânirea bateriei;

• Profil de operare.

Pentru o metodă de calcul detaliată, vezi Cum se calculează durata de funcționare pentru un pachet de baterii cu litiu.

9. Încărcarea pachetelor de baterii LiPo 1S, 2S, 3S și 4S

Fiecare clasificare S necesită un încărcător proiectat pentru numărul de serie corespunzător.

Un încărcător cu o tensiune incorectă poate duce la:

• Încărcare incompletă;

• Supraîncărcare;

• Căldură excesivă;

• Deteriorarea bateriei;

• Interrupție de protecție;

• Riscuri de siguranță.

Pachetele cu mai multe serii pot necesita, de asemenea, echilibrare. Încărcătorul și BMS trebuie selectate împreună cu configurația celulei.

Curentul exact de încărcare depinde de specificația celulei și de aplicație. Nu trebuie selectat numai în funcție de ratingul S.

10. BMS și cerințe de protecție

Clasamentul S afectează și sistemul de protecție.

Pachete 1S

Un pachet 1S poate folosi:

• PCM;

• IC de protecție;

• Protecție la supraîncărcare;

• Protecție la supradescărcare;

• Protectie la supracurent;

• Sentirea temperaturii acolo unde este necesar.

Pachete 2S, 3S și 4S

Pachetele cu mai multe serii pot necesita:

• Monitorizare individuală a tensiunii în serie-grup;

• Echilibrarea celulelor;

• Protecție la supraîncărcare;

• Protecție la supradescărcare;

• Protectie la supracurent;

• Protectie la scurtcircuit;

• Monitorizarea temperaturii;

• Funcții de comunicare acolo unde este necesar.

Pe măsură ce numărul de serie crește, BMS trebuie să fie proiectat pentru numărul corespunzător de grupuri de celule.

BMS-ul ar trebui să se potrivească și cu:

• Pachetul curent;

• Încărcător;

• Conector;

• Interfață gazdă-dispozitiv;

• Spațiul mecanic;

• Testare obligatorie.

Designul detaliat al BMS nu intră în domeniul de aplicare al acestui articol. Relația de proiectare mai largă dintre BMS, tensiune, capacitate și durata de funcționare este acoperită Design pachet baterie litiu-ion: tensiune, capacitate, BMS și timp de funcționare.

11. Capacitate și grupuri paralele

Evaluarea S nu determină capacitatea completă a bateriei.

Pentru un pachet cu grupuri paralele:

Capacitatea pachetului = Capacitatea celulei × Numărul de celule în paralel

De exemplu, folosind celule de 2500 mAh:

Acesta este motivul pentru care o cerință OEM ar trebui să specifice ambele:

• Număr de serii;

• Număr paralel sau capacitatea țintă.

A spune doar „baterie 4S” nu definește pachetul complet.

12. Cum să alegi S-Rating potrivit pentru un dispozitiv OEM

Procesul de selecție ar trebui să înceapă cu cerințele de tensiune ale dispozitivului.

Pasul 1: Identificați tensiunea dispozitivului

Confirma:

• Tensiune nominală de intrare;

• Tensiune minima de intrare;

• Tensiune maximă de intrare;

• Toleranță la încărcare completă;

• Gama de tensiune a motorului sau controlerului;

• Interval de intrare al convertizorului.

Pasul 2: Selectați numărul de serie

Potriviți tensiunea nominală necesară cu numărul de celule corespunzător.

Pentru celulele comune LiPo de 3,7 V:

• Aproximativ 3,7 V sistem → 1S;

• Aproximativ 7,4 V sistem → 2S;

• Aproximativ 11,1 V sistem → 3S;

• Sistem de aproximativ 14,8 V → 4S.

Pasul 3: Confirmați capacitatea

După selectarea numărului de serie, determinați numărul necesar de paralele sau capacitatea celulei individuale pentru a atinge timpul de rulare țintă.

Pasul 4: Verificați curentul

Confirmați că celulele selectate, BMS, cablarea și conectorul pot suporta curent continuu și de vârf.

Pasul 5: Verificați încărcătorul și BMS

Încărcătorul și sistemul de protecție trebuie să se potrivească cu clasificarea S selectată.

Pasul 6: Verificați integrarea mecanică

Confirmați că numărul de celule selectate și aspectul se potrivesc cu carcasa dispozitivului.

13. Pachete LiPo 1S–4S în aplicații cu drone

Pachetele LiPo 1S, 2S, 3S și 4S sunt, de asemenea, utilizate în diferite aplicații de drone și RC. Cu toate acestea, selecția dronei depinde de mai mult decât de tensiune.

Factorii relevanți includ:

• Compatibilitate cu motor și ESC;

• Configurația elicei;

• Cererea curentă;

• Greutatea bateriei;

• Clasament C;

• Profil de zbor;

• Conector;

• Timp de zbor necesar.

Pentru o comparație specifică dronei care implică configurații 3S, 4S și 6S, consultați Baterie LiPo 3S vs. 4S vs. 6S: ce configurație de dronă se potrivește?.

Acest articol se concentrează pe semnificația generală a configurațiilor 1S–4S pentru designul unui pachet de baterii reîncărcabile LiPo, mai degrabă decât pe selecția performanței dronei.

14. Greșeli comune ale pachetului de baterii LiPo 1S–4S

Greșeala 1: Tratarea tensiunii nominale ca tensiune de încărcare completă

Un pachet de 3,7 V poate atinge aproximativ 4,2 V când este complet încărcat. Dispozitivul trebuie să tolereze întregul interval de tensiune.

Greșeala 2: Presupunând că 4S este întotdeauna mai bun decât 2S

O clasificare S mai mare este potrivită numai atunci când dispozitivul este proiectat pentru o tensiune mai mare.

Greșeala 3: Folosirea încărcătorului greșit

Încărcătorul trebuie să se potrivească cu numărul de serie și tensiunea de încărcare.

Greșeala 4: Ignorarea capacității

Evaluarea S nu definește capacitatea mAh. Trebuie specificate, de asemenea, numărul paralel și capacitatea celulei.

Greșeala 5: Omiterea echilibrării

Pachetele LiPo cu mai multe serii pot necesita echilibrarea celulelor și protecția BMS corespunzătoare.

Greșeala 6: Compararea pachetelor numai după tensiune

Un pachet 2S1P și un pachet 2S2P pot fi ambele de 7,4 V, dar au capacitate, timp de funcționare, capacitate de curent, dimensiuni și greutate diferite.

Greșeala 7: Copierea configurației bateriei unei drone într-un alt dispozitiv

O configurație potrivită pentru o dronă poate să nu fie potrivită pentru un dispozitiv medical, un produs IoT sau un instrument industrial. Dispozitivul gazdă trebuie să determine designul final al bateriei.

15. Lista de verificare pentru selecția 1S, 2S, 3S și 4S

Înainte de a aproba un acumulator LiPo, confirmați:

• Tensiunea nominală necesară;

• Tensiunea minimă de intrare a dispozitivului;

• Tensiunea maximă de intrare a dispozitivului;

• Compatibilitate cu tensiunea de încărcare completă;

• Evaluare S;

• numărare paralelă;

• Capacitate țintă;

• Curent continuu;

• Curent de vârf;

• Tensiunea încărcătorului;

• Curent de încărcare;

• Cerințe PCM sau BMS;

• Cerințe de echilibrare celulară;

• Conector și cablu;

• Spatiu de instalare disponibil;

• Limită de greutate;

• Temperatura de functionare;

• țintă de rulare;

• Cerințe de testare.

FAQ

Ce înseamnă 1S pe o baterie LiPo?

1S înseamnă că pachetul conține un grup de celule LiPo conectat în serie. O baterie tipică LiPo 1S are o tensiune nominală de aproximativ 3,7 V și o tensiune de încărcare completă de 4,2 V.

Care este tensiunea unei baterii LiPo 2S?

O baterie tipică LiPo 2S are o tensiune nominală de aproximativ 7,4 V și o tensiune de încărcare completă de 8,4 V.

Care este tensiunea unei baterii LiPo 3S?

O baterie tipică 3S LiPo are o tensiune nominală de aproximativ 11,1 V și o tensiune de încărcare completă de 12,6 V.

Care este tensiunea unei baterii LiPo 4S?

O baterie tipică 4S LiPo are o tensiune nominală de aproximativ 14,8 V și o tensiune de încărcare completă de 16,8 V.

4S înseamnă că bateria are o capacitate de patru ori mai mare decât 1S?

Nr. 4S indică patru grupuri de celule în serie și descrie în primul rând tensiunea. Capacitatea depinde de capacitatea celulei și de configurația paralelă.

Pot folosi un încărcător 2S pentru o baterie LiPo 3S?

Nu. Un pachet 3S necesită un încărcător proiectat pentru tensiunea de încărcare 3S. Folosirea unui încărcător greșit poate cauza încărcare incompletă, deteriorare sau riscuri de siguranță.

O baterie 2S durează întotdeauna mai mult decât o baterie 1S?

Nu neapărat. Timpul de funcționare depinde de energia totală, puterea dispozitivului, eficiența, capacitatea și condițiile de funcționare. Un pachet 1S2P și un pachet 2S1P pot avea energie nominală similară în timp ce folosesc același număr de celule.

Este o evaluare S mai mare mai bună pentru un dispozitiv OEM?

Doar dacă dispozitivul gazdă, încărcătorul, BMS, cablarea și sistemul de management al energiei acceptă tensiunea mai mare. Clasamentul S corect este determinat de cerințele dispozitivului.

Concluzie

1S, 2S, 3S și 4S descriu numărul de grupuri de celule LiPo conectate în serie.

Folosind celule LiPo nominale comune de 3,7 V:

• 1S = 3,7 V nominal;

• 2S = 7,4 V nominal;

• 3S = 11,1 V nominal;

• 4S = 14,8 V nominal.

Tensiunile tipice de încărcare completă sunt:

• 1S = 4,2 V;

• 2S = 8,4 V;

• 3S = 12,6 V;

• 4S = 16,8 V.

Configurația corectă depinde de domeniul de tensiune al dispozitivului, capacitatea necesară, cererea curentă, sistemul de încărcare, BMS, spațiul mecanic și ținta de funcționare.

Dacă dezvoltați un pachet de baterii reîncărcabile LiPo, împărtășiți aplicația, tensiunea necesară, capacitatea, cererea curentă, dimensiunile disponibile, cerințele de conectare și volumul de producție așteptat cu echipa tehnică ZENE. ZENE oferă soluții personalizate de pachete de baterii cu litiu pentru proiecte OEM și ODM și poate ajuta la determinarea configurației adecvate 1S, 2S, 3S sau 4S.