Baterii de 7,4 V față de 11,1 V față de 14,8 V

Pachetele de baterii de 7,4 V, 11,1 V și 14,8 V sunt platforme de tensiune comune pentru sistemele de baterii reîncărcabile litiu-ion și litiu-polimer.

Ele sunt adesea folosite în:

• Echipamente electronice portabile

• Dispozitive portabile industriale

• Echipament medical

• Robotică

• Echipament RC

• Sisteme de drone

• Scule electrice

• Monitorizarea produselor

• Sisteme energetice compacte

Aceste valori ale tensiunii corespund în mod normal unui număr diferit de celule conectate în serie:

• 7,4V = 2S

• 11,1 V = 3S

• 14,8V = 4S

Folosind celule standard cu litiu cu o tensiune nominală de aproximativ 3,7 V, cele trei configurații oferă diferite intervale de tensiune de funcționare, niveluri de energie și cerințe de încărcare.

Cu toate acestea, alegerea unui acumulator nu ar trebui să înceapă cu întrebarea „Ce tensiune este mai puternică?” Selecția corectă depinde de dispozitivul gazdă și de sistemul complet de alimentare.

Răspuns rapid: Care este diferența?

Principalele diferențe sunt:

• Tensiune mai mare cu mai multe celule în serie;

• Cerințe diferite pentru încărcător;

• Diferite cerințe BMS;

• Cerere curentă diferită pentru aceeași putere;

• Energie diferită când capacitatea este aceeași;

• Compatibilitate diferită cu dispozitivul gazdă.

O baterie de 14,8 V nu este automat mai bună decât o baterie de 7,4 V. Este adecvat numai atunci când dispozitivul și sistemul de alimentare sunt proiectate pentru acel interval de tensiune.

1. De ce 7,4 V, 11,1 V și 14,8 V corespund 2S, 3S și 4S

Valoarea 'S' reprezintă numărul de celule sau grupuri de celule conectate în serie.

Pentru celulele nominale standard de 3,7 V:

Tensiune pachet = Tensiunea nominală a celulei × Număr de serie

Prin urmare:

• 3,7 V × 2 = 7,4 V;

• 3,7 V × 3 = 11,1 V;

• 3,7 V × 4 = 14,8 V.

Tensiunea de încărcare completă corespunzătoare se bazează de obicei pe aproximativ 4,2 V per celulă:

• 4,2 V × 2 = 8,4 V;

• 4,2 V × 3 = 12,6 V;

• 4,2 V × 4 = 16,8 V.

Acestea sunt valori de referință comune pentru celulele LiPo standard reîncărcabile și litiu-ion. Specificațiile reale ale bateriei ar trebui să urmeze întotdeauna modelul de celule selectate și fișa de date a producătorului.

Pentru o explicație completă a configurațiilor 1S, 2S, 3S și 4S, consultați Pachetele de baterii LiPo 1S, 2S, 3S și 4S explicate.

2. Baterii de 7,4 V

Un acumulator de 7,4 V este de obicei o configurație 2S.

Caracteristici electrice de bază

Un pachet standard de 7,4 V are în general:

• Tensiune nominală: 7,4V;

• Tensiune de încărcare completă: 8,4 V;

• Două grupuri de celule în serie;

• Capacitate determinată de celula individuală sau configurația paralelă.

Exemplu: pachet de 7,4 V, 2000 mAh

Un pachet 2S1P care utilizează două celule de 1000 mAh oferă aproximativ:

• Tensiune nominală: 7,4V;

• Capacitate: 1000mAh;

• Energie nominală: 7,4Wh.

Un pachet 2S2P care utilizează patru celule de 1000 mAh oferă aproximativ:

• Tensiune nominală: 7,4V;

• Capacitate: 2000mAh;

• Energie nominală: 14,8Wh.

Tensiunea rămâne în platforma de 7,4 V, în timp ce numărul paralel modifică capacitatea și capacitatea de curent.

Când este potrivit un pachet de 7,4 V?

Un pachet de 7,4 V poate fi potrivit atunci când:

• Dispozitivul este proiectat pentru un domeniu de tensiune 2S;

• Produsul folosește un sistem de alimentare cu tensiune medie;

• Un aranjament compact în serie cu două celule se potrivește dispozitivului;

• Puterea necesară poate fi furnizată la curentul disponibil;

• Încărcătorul și BMS acceptă funcționarea 2S.

ale lui ZENE Pagina pachetului de baterii cu litiu de 7,4 V oferă exemple de pachete de baterii cu diferite capacități și dimensiuni fizice.

3. Baterii de 11,1 V

Un acumulator de 11,1 V este de obicei o configurație 3S.

Caracteristici electrice de bază

Un pachet standard de 11,1 V are în general:

• Tensiune nominală: 11,1V;

• Tensiune de încărcare completă: 12,6 V;

• Trei grupuri de celule în serie;

• Capacitate determinată de celula individuală sau configurația paralelă.

Exemplu: pachet de 11,1 V, 2000 mAh

Un pachet 3S1P care utilizează trei celule de 2000 mAh oferă aproximativ:

• Tensiune nominală: 11,1V;

• Capacitate: 2000mAh;

• Energie nominală: 22,2Wh.

Un pachet 3S2P care utilizează șase celule de 2000 mAh oferă aproximativ:

• Tensiune nominală: 11,1V;

• Capacitate: 4000mAh;

• Energie nominală: 44,4Wh.

Când este potrivit un pachet de 11,1 V?

Un pachet de 11,1 V poate fi luat în considerare atunci când:

• Aparatul folosește o platformă de tensiune 3S;

• Sistemul de alimentare necesită o tensiune mai mare decât 7,4V;

• Aparatul beneficiaza de curent mai mic la aceeasi putere;

• Spațiul disponibil poate găzdui trei grupuri de celule în serie;

• Încărcătorul și BMS acceptă funcționarea 3S.

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

4. Baterii de 14,8 V

Un acumulator de 14,8 V este de obicei o configurație 4S.

Caracteristici electrice de bază

Un pachet standard de 14,8 V are în general:

• Tensiune nominală: 14,8V;

• Tensiune de încărcare completă: 16,8 V;

• Patru grupuri de celule în serie;

• Capacitate determinată de celula individuală sau configurația paralelă.

Exemplu: pachet de 14,8 V, 2000 mAh

Un pachet 4S1P care utilizează patru celule de 2000 mAh oferă aproximativ:

• Tensiune nominală: 14,8V;

• Capacitate: 2000mAh;

• Energie nominală: 29,6Wh.

Un pachet 4S2P care utilizează opt celule de 2000 mAh oferă aproximativ:

• Tensiune nominală: 14,8V;

• Capacitate: 4000mAh;

• Energie nominală: 59,2Wh.

Când este potrivit un pachet de 14,8 V?

Un pachet de 14,8 V poate fi luat în considerare atunci când:

• Dispozitivul este proiectat pentru o intrare 4S;

• Sistemul de alimentare necesită o tensiune mai mare;

• Dispozitivul are nevoie de curent mai mic pentru un nivel de putere definit;

• Dimensiunea și greutatea pachetului sunt acceptabile;

• Încărcătorul și BMS acceptă gama de tensiune 4S.

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

5. Comparație de tensiune la aceeași capacitate

Pentru a compara corect cele trei platforme de tensiune, presupunem că fiecare pachet are aceeași capacitate de 2000mAh sau 2Ah.

Pachetele cu tensiune mai mare conțin mai multă energie nominală atunci când capacitatea amperi-oră este aceeași.

Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că pachetul de tensiune mai mare poate fi conectat direct la orice dispozitiv. Gama de intrare a dispozitivului, convertorul, încărcătorul, BMS și controlerul motorului trebuie să accepte toate tensiunea selectată.

6. Cum afectează tensiunea curentul

Pentru un anumit nivel de putere:

Curent = Putere ÷ Tensiune

Să presupunem că un dispozitiv necesită 20 W de putere.

O tensiune mai mare poate reduce curentul necesar pentru aceeași putere. Acest lucru poate afecta:

• Dimensiunea firului;

• Evaluarea conectorului;

• Evaluarea curentului BMS;

• Pierderi electrice;

• Generare de căldură;

• Design convertizor.

Cu toate acestea, beneficiul de curent mai mic contează doar dacă electronicele dispozitivului sunt proiectate pentru o tensiune mai mare.

O baterie de 14,8 V conectată la un dispozitiv proiectat pentru 7,4 V poate deteriora circuitul de intrare chiar dacă bateria are o capacitate similară.

7. Tensiune, capacitate și durată de funcționare

Tensiunea singură nu determină durata de funcționare.

Timpul de rulare depinde de:

• Tensiune nominală;

• Capacitate în Ah;

• Puterea dispozitivului;

• Energie utilizabilă;

• Eficiența convertorului;

• Limitare BMS;

• Temperatură;

• Profil de operare.

Formula energetică de bază este:

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

Estimarea timpului de rulare este:

Timp de funcționare = Energia utilizabilă (Wh) ÷ Puterea medie a dispozitivului (W)

De exemplu, dacă un dispozitiv consumă 10 W:

• 7,4V, pachet 2Ah = 14,8Wh energie nominală;

• 11,1V, pachet 2Ah = 22,2Wh energie nominală;

• Pachet de 14,8 V, 2 Ah = 29,6 Wh de energie nominală.

Pachetul de 14,8 V are mai multă energie nominală în acest exemplu, dar durata finală de funcționare depinde de capacitatea utilizabilă și de eficiența sistemului.

Pentru calcule detaliate ale timpului de rulare, consultați Cum se calculează durata de funcționare pentru un pachet de baterii cu litiu.

8. Cerințe pentru încărcător

Încărcătorul trebuie să se potrivească cu tensiunea acumulatorului.

Folosirea unui încărcător greșit poate duce la:

• Subîncărcare;

• Supraîncărcare;

• Căldură excesivă;

• Interrupție de protecție;

• dezechilibru celular;

• Deteriorarea bateriei;

• Risc de siguranță.

De asemenea, curentul de încărcare trebuie să fie compatibil cu:

• Specificația celulei;

• Capacitate pachet;

• BMS;

• Conditii termice;

• Timp de încărcare necesar.

Încărcătorul ar trebui evaluat împreună cu bateria și BMS, mai degrabă decât selectat separat.

9. Cerințe BMS pentru pachetele de 7,4 V, 11,1 V și 14,8 V

Numărul de serie afectează designul BMS.

Pachet de 7,4 V

Un pachet de 7,4 V necesită în mod normal o structură de protecție și echilibrare 2S atunci când conține două grupuri de celule în serie.

Pachet de 11,1 V

Un pachet de 11,1 V necesită în mod normal un BMS 3S sau un design de protecție care monitorizează trei grupuri de serie.

Pachet de 14,8 V

Un pachet de 14,8 V necesită în mod normal un BMS 4S sau un design de protecție care monitorizează patru grupuri de serie.

BMS poate avea nevoie să furnizeze:

• Monitorizarea tensiunii celulei;

• Echilibrarea celulelor;

• Protecție la supraîncărcare;

• Protecție la supradescărcare;

• Protectie la supracurent;

• Protectie la scurtcircuit;

• Monitorizarea temperaturii;

• Funcții de comunicare acolo unde este necesar.

BMS-ul trebuie să se potrivească cu configurația actuală a pachetului. Un BMS 2S nu trebuie utilizat pentru un pachet 3S sau 4S.

10. Considerații mecanice și de greutate

Trecerea de la 7,4 V la 11,1 V sau 14,8 V crește în general numărul de grupuri de celule în serie. Acest lucru poate afecta:

• Lungimea pachetului;

• Lățimea pachetului;

• Grosimea pachetului;

• Aranjamentul celular;

• Dirijarea cablurilor;

• Poziția BMS;

• Greutate;

• Cerințe de locuință;

• Disiparea căldurii.

Prin urmare, platforma de tensiune trebuie selectată împreună cu spațiul de instalare disponibil.

Un pachet de 14,8 V poate furniza mai multă energie la aceeași putere nominală Ah, dar poate necesita, de asemenea, mai multe celule, o carcasă mai mare sau un alt aspect al pachetului.

Pentru criterii mai largi de proiectare a pachetului de baterii, consultați Design pachet baterie litiu-ion: tensiune, capacitate, BMS și timp de funcționare.

11. Exemple practice de selecție OEM

Exemplul 1: Dispozitiv proiectat pentru 7,4 V

Să presupunem că un produs OEM necesită:

• Tensiune nominală de intrare: aproximativ 7,4V;

• Capacitate tinta: 3000mAh;

• curent moderat;

• Compartiment compact pentru baterii.

O configurație preliminară adecvată poate fi:

2S2P folosind două grupuri de celule paralele de 1500 mAh

Dispozitivul trebuie verificat pentru:

• Intrare de încărcare completă de 8,4 V;

• 2S BMS;

• încărcare 2S;

• Capacitate curentă;

• Dimensiunile pachetului;

• Timp de rulare necesar.

Exemplul 2: Dispozitiv proiectat pentru 11,1 V

Să presupunem că un dispozitiv industrial necesită:

• Tensiune nominală de intrare: aproximativ 11,1 V;

• Capacitate tinta: 4000mAh;

• Putere stabilă pentru un ciclu de funcționare continuu.

O configurație preliminară poate fi:

3S2P folosind două grupuri de celule paralele de 2000 mAh

Sistemul bateriei trebuie verificat pentru:

• 12,6 V tensiune de încărcare completă;

• 3S BMS;

• Incarcator adecvat;

• Echilibrarea celulelor;

• Curent de vârf;

• Protectie termica si mecanica.

Exemplul 3: Dispozitiv proiectat pentru 14,8 V

Să presupunem că un dispozitiv de putere mai mare necesită:

• Tensiune nominală de intrare: aproximativ 14,8V;

• Capacitate tinta: 4000mAh;

• Curenți mai mici la aceeași putere;

• Compartiment mai mare pentru baterie disponibil.

O configurație preliminară poate fi:

4S2P folosind două grupuri de celule paralele de 2000 mAh

Echipa de proiectare ar trebui să confirme:

• Compatibilitate cu încărcare completă de 16,8 V;

• 4S BMS;

• Tensiunea încărcătorului;

• Izolarea circuitului de intrare;

• Evaluarea conectorului și cablului;

• Greutatea pachetului și instalare.

12. Ce tensiune este cea mai bună pentru un dispozitiv OEM?

Nu există cea mai bună tensiune universală.

Alegeți 7,4 V când:

• Dispozitivul este proiectat pentru o intrare 2S;

• Este necesară o platformă de baterie de medie tensiune;

• Construcția compactă cu două serii de celule este potrivită;

• Cererea de putere poate fi suportată în limita curentului.

Alegeți 11,1 V când:

• Dispozitivul este proiectat pentru o intrare 3S;

• Este nevoie de mai multă tensiune decât oferă o platformă de 7,4 V;

• Curentul mai mic este benefic;

• Electronica și încărcătorul dispozitivului acceptă funcționarea 3S.

Alegeți 14,8 V când:

• Dispozitivul este proiectat pentru o intrare 4S;

• Sistemul de alimentare necesită o tensiune mai mare;

• Curentul mai mic este util pentru aplicație;

• Produsul poate găzdui sistemul electric și mecanic mai mare.

Selecția corectă ar trebui să înceapă întotdeauna cu specificațiile dispozitivului, mai degrabă decât cu lista de tensiuni disponibile a producătorului bateriei.

13. Greșeli comune de selecție a tensiunii

Greșeala 1: Alegerea celei mai mari tensiuni

O tensiune mai mare nu este automat mai bună. Poate depăși valoarea maximă de intrare a dispozitivului.

Greșeala 2: Ignorarea tensiunii de încărcare completă

Un pachet de 7,4 V poate ajunge la aproximativ 8,4 V. Un pachet de 14,8 V poate ajunge la aproximativ 16,8 V.

Greșeala 3: Compararea numai a tensiunii nominale

Dispozitivul trebuie să fie compatibil cu întregul interval de tensiune de funcționare.

Greșeala 4: Folosirea încărcătorului greșit

Încărcătorul trebuie să se potrivească cu configurația 2S, 3S sau 4S.

Greșeala 5: Ignorarea cerințelor BMS

BMS trebuie să se potrivească cu numărul de serie și cererea curentă.

Greșeala 6: A presupune același mAh înseamnă același timp de rulare

Un pachet de tensiune mai mare cu aceeași putere nominală Ah are mai multă energie nominală, dar puterea dispozitivului și eficiența convertorului încă determină durata de funcționare.

Greșeala 7: Copierea unei configurații de pe un alt dispozitiv

Un pachet de 7,4 V, 11,1 V sau 14,8 V ar trebui selectat în funcție de dispozitivul gazdă specific, nu numai pentru un produs similar.

14. Lista de verificare pentru compararea tensiunii

Înainte de a selecta un acumulator, confirmați:

• Tensiunea nominală a dispozitivului;

• Tensiunea minimă a dispozitivului;

• Tensiunea maximă a dispozitivului;

• Toleranță la tensiune completă;

• Capacitatea bateriei necesară;

• Curent continuu;

• Curent de vârf;

• Timp de rulare țintă;

• Tensiune încărcător;

• Curent de încărcare;

• Număr de serii BMS;

• Cerințe de echilibrare celulară;

• Evaluarea conectorului;

• Dimensiunea cablului;

• Dimensiunile pachetului;

• Limită de greutate;

• Temperatura de functionare;

• Cerințe de testare;

• Volumul de producție așteptat.

FAQ

Care este diferența dintre un acumulator de 7,4 V și unul de 11,1 V?

Un pachet de 7,4 V este de obicei o configurație 2S, în timp ce un pachet de 11,1 V este de obicei o configurație 3S. Pachetul de 11,1 V are o tensiune nominală mai mare și de încărcare completă.

Care este diferența dintre un acumulator de 11,1 V și unul de 14,8 V?

Un pachet de 11,1 V este de obicei 3S, în timp ce un pachet de 14,8 V este de obicei 4S. Pachetul de 14,8 V necesită un încărcător de tensiune mai mare și un BMS conceput pentru patru grupuri de celule în serie.

Este un acumulator de 14,8 V mai puternic decât un pachet de 7,4 V?

Nu neapărat. Un pachet de 14,8 V poate furniza mai multă putere dacă dispozitivul este proiectat pentru acesta, dar rezultatul complet depinde de capacitate, capacitatea de curent, specificațiile celulei și designul sistemului.

Pot folosi o baterie de 14,8 V pe un dispozitiv de 7,4 V?

De obicei, nu decât dacă dispozitivul include un convertor de tensiune adecvat și este special conceput pentru a accepta tensiunea de intrare mai mare. Producătorul dispozitivului sau inginerul bateriei trebuie să confirme compatibilitatea.

Ce încărcător are nevoie de un acumulator de 7,4 V?

Un pachet de baterii LiPo standard de 7,4 V necesită de obicei un încărcător 2S cu o tensiune de încărcare completă de aproximativ 8,4 V.

Care are timp de funcționare mai lung: 7,4 V, 11,1 V sau 14,8 V?

Timpul de funcționare nu poate fi determinat numai de tensiune. Depinde de wați-oră, capacitatea utilizabilă, puterea dispozitivului, eficiența conversiei, întreruperea BMS și condițiile de funcționare.

Pachetele de baterii de 7,4 V, 11,1 V și 14,8 V sunt potrivite pentru produsele OEM?

Da, pot fi utilizate pentru produsele OEM atunci când tensiunea, curentul, capacitatea, încărcătorul, BMS, dimensiunile și cerințele de testare se potrivesc cu dispozitivul gazdă.

Concluzie

Pachetele de baterii de 7,4 V, 11,1 V și 14,8 V se bazează de obicei pe:

• 7,4V = 2S;

• 11,1 V = 3S;

• 14,8V = 4S.

Tensiunile lor comune de încărcare completă sunt:

• pachet 7,4V = 8,4V;

• pachet de 11,1 V = 12,6 V;

• pachet de 14,8 V = 16,8 V.

Pachetul corect de baterii depinde de gama de tensiune a dispozitivului OEM, cererea de putere, capacitate, durata de funcționare, încărcător, BMS, conector, dimensiuni și mediul de operare.

Un acumulator de 14,8 V nu este automat mai bun decât un pachet de 7,4 V sau 11,1 V. Tensiunea potrivită este cea care se potrivește întregului sistem de alimentare a produsului.

Dacă selectați un pachet de baterii de 7,4 V, 11,1 V sau 14,8 V pentru un dispozitiv OEM, împărtășiți aplicația, tensiunea necesară, capacitatea, cererea curentă, dimensiunile, conectorul și cantitatea așteptată cu echipa tehnică ZENE. ZENE oferă soluții personalizate pentru pachete de baterii cu litiu și poate ajuta la evaluarea platformei de tensiune adecvate pentru produsul dvs.