LiPo или NiMH аккумуляторы: что меняется, когда OEM-производитель меняет дизайн перезаряжаемого устройства?

OEM-производитель может рассмотреть возможность замены NiMH-пакета, чтобы сделать свое следующее устройство тоньше или легче. Новая батарея LiPo подходит для корпуса, а ее номинальное напряжение близко к оригинальному.

Это отправная точка, а не свидетельство совместимости.

Переезд в В литий-полимерных аккумуляторах можно менять зарядное устройство, систему защиты, логику отключения и схему обслуживания. Это также может повлиять на поведение продукта в существующей зарядной док-станции.

Поэтому модернизацию следует начинать с всего устройства. Относитесь к батарее, электронике и корпусу как к взаимосвязанным инженерным решениям, а не к замене элемента на элемент.

Быстрый ответ: что меняется при переходе с NiMH на LiPo?

OEM-производителю следует проверить всю систему питания, даже если две конфигурации батарей имеют одинаковое номинальное напряжение.

К основным изменениям можно отнести:

• Количество последовательных ячеек и полезный диапазон входного напряжения устройства.

• Способ зарядки, прекращение и контроль температуры.

• Защита аккумулятора и нормальное выключение устройства.

• Крепление аккумулятора, проводка и установленные зазоры.

• Время работы, потребление в режиме ожидания и индикация низкого заряда батареи.

• Совместимость с док-станцией, идентификация модели и инструкции по обслуживанию.

Зарядное устройство NiMH не должно считаться подходящим для LiPo. Соответствующий разъем, успешный запуск или аналогичное значение мАч не гарантируют безопасную замену.

Начните с причины редизайна

Определите улучшение продукта, прежде чем выбирать новый химический состав.

Цель состоит в том, чтобы сделать корпус тоньше, уменьшить массу, увеличить время автономной работы или использовать другой интерфейс зарядки? Нужен ли устройству внутренний аккумулятор вместо съемных стандартных элементов?

Эти цели могут привести к различным решениям. Чехол LiPo может иметь более плоскую компоновку, но сохранение заменяемых пользователем NiMH-элементов может лучше соответствовать потребностям обслуживания другого продукта.

Также документируйте то, что нельзя изменить. Существующие доки, одобренная электроника, инструменты и условия обслуживания на месте могут ограничить модернизацию больше, чем доступное место для батареи.

Используйте требования к индивидуальной конструкции аккумуляторов , позволяющие отделить фиксированные ограничения от вариантов, доступных для рассмотрения. Это дает инженерам и снабженцам общую основу для сравнения предложений.

Сравните существующую систему с предлагаемой системой

NiMH означает никель-металлогидрид. Его общее номинальное напряжение ячейки составляет примерно 1,2 В.

Для этого сравнения LiPo означает обычную конструкцию литий-ионного полимерного чехла с номинальным напряжением 3,7 В. Многие такие элементы используют ограничение зарядки 4,2 В. Другие варианты LiPo требуют своих собственных спецификаций.

Ни одно из номинальных значений не описывает полный рабочий диапазон.

Запишите существующую конструкцию, а не полагайтесь на предположения обо всех NiMH продуктах. Различные зарядные устройства и конструкции аккумуляторов могут потребовать разной модификации конструкции.

Восстановите обзор напряжения с учетом количества ячеек

Один элемент LiPo имеет более высокое номинальное напряжение, чем один элемент NiMH. Однако существующее устройство NiMH может использовать несколько ячеек последовательно.

Например, общие номинальные значения дают:

• Две серии NiMH-элементов: примерно 2,4 В.

• Три серии NiMH-элементов: примерно 3,6 В.

• Четыре серии NiMH-элементов: примерно 4,8 В.

Один аккумулятор LiPo номиналом 3,7 В электрически не эквивалентен всем трем схемам.

Проверьте фактическое напряжение заряженного и разряженного аккумулятора, включая падение напряжения, связанное с нагрузкой. Проверьте регуляторы, двигатели, дисплеи и другие цепи, подключенные к аккумулятору.

Почему три NiMH элемента — полезное сравнение

Три NiMH элемента имеют номинальное напряжение, близкое к обычному одиночному элементу LiPo. Это делает предложение достойным изучения, но не делает его прямой заменой.

Зарядное устройство по-прежнему использует другую стратегию управления аккумулятором. Пороговые значения предупреждений устройства и поведение при выключении также необходимо проверить в отношении выбранного элемента LiPo.

Не меняйте только аккумулятор, оставив непроверенные предположения в зарядном устройстве или прошивке.

Сравните энергию блока без добавления последовательной мощности

Рассмотрим гипотетический блок, содержащий три идентичных последовательно соединенных NiMH элемента 1,2 В и 1500 мАч.

Его номинальное напряжение составляет примерно 3,6 В, а емкость остается 1500 мАч, а не 4500 мАч.

Используя номинальные значения:

• NiMH-пакет: 3,6 В × 1,5 Ач ≈ 5,4 Втч.

• Одиночный кандидат LiPo: 3,7 В × 1,5 Ач ≈ 5,55 Втч.

Это иллюстративные расчеты, а не рейтинги продукции ZERNE. Они показывают, почему уменьшение количества ячеек не приводит к автоматическому увеличению времени выполнения.

Фактическая полезная энергия зависит от характера разряда, отключения устройства и потерь преобразования. Прежде чем заявлять об улучшении времени выполнения, измерьте обе конфигурации при выполнении одной и той же задачи устройства.

Замените условия зарядки, а не только батарею

NiMH-системы зарядки могут использовать обнаружение пикового напряжения, обнаружение отрицательной дельты напряжения, контроль температуры или зарядку по времени. Метод зависит от конструкции аккумулятора и зарядного устройства.

В некоторых системах также используется контролируемое пополнение или поддерживающая зарядка. Эти договоренности не должны автоматически переноситься на LiPo.

Обычная конструкция LiPo на 3,7 В требует литий-совместимого управления зарядом, соответствующего указанным ограничениям по напряжению и току. Плата защиты не превращает NiMH зарядное устройство в систему зарядки.

Отделите внешний источник питания от зарядного устройства

Адаптер или док-станция могут только подавать питание, а схема зарядки находится внутри устройства. В другом исполнении док-станция может содержать контроллер заряда.

Определите, где на самом деле контролируется зарядка, прежде чем решить, какие части можно оставить.

Существующий внешний источник питания можно использовать повторно только после подтверждения его электрических характеристик и совместимости с системой. Форма разъема не обеспечивает такую ​​совместимость.

Аналогичным образом, добавление входа USB не означает, что питание USB можно подключать напрямую к литиевому элементу.

Внимательно просмотрите мультихимическое оборудование

Некоторые контроллеры зарядки поддерживают несколько химических веществ. Это не доказывает, что собранная схема правильно настроена для предлагаемой батареи.

Просмотрите фактическую конфигурацию и вспомогательные компоненты. Подтвердите пределы заряда выбранного элемента, обратную связь по температуре, оконечную нагрузку и поведение при рабочей нагрузке.

Примените требования к интеграции хост-зарядного устройства в новую схему. Сохраняйте только проверенные интерфейсы, а не те, которые просто работали со старым пакетом.

Согласование защиты с нормальным выключением устройства

Для LiPo-аккумулятора требуется защитное устройство, соответствующее выбранному элементу и применению. Это должно быть указано в главной электронике и зарядном устройстве.

Выделите три функции:

• Управление зарядкой управляет запланированным процессом зарядки.

• Управление устройством управляет нормальной работой, предупреждениями и выключением.

• Защита аккумулятора реагирует на определенные условия неисправности.

Не используйте регулярное защитное отключение в качестве обычной стратегии при низком заряде батареи. Это может привести к тому, что продукт не сможет обеспечить запланированное предупреждение или контролируемое завершение работы.

Также просмотрите пусковые и пиковые нагрузки. Новая батарея, схема защиты и соединения должны поддерживать измеренную мощность, не превышая утвержденных пределов.

Если требуется обратная связь по температуре, определите ее датчик и интерфейс. Два провода питания или знакомый разъем не гарантируют, что хост получает информацию о температуре батареи.

Сохранение редизайна для конструкции новой батареи

Удаление цилиндрических ячеек может освободить полезное пространство, но при этом также удаляется оригинальный держатель и метод его крепления.

Пакетный аккумулятор не следует просто вдавливать в пространство, оставшееся между существующими ребрами и контактами.

Осмотрите готовый корпус аккумулятора, включая защиту, изоляцию, выход кабеля и разъем. Держите сумку подальше от острых краев, концов винтов и движущихся частей.

Определите удержания и допуски на размеры, используя информацию поставщика и механическую проверку. Не сгибайте и не сжимайте стандартный пакет, чтобы воспроизвести форму старой упаковки.

Также решите, останется ли батарея заменяемой пользователем или станет запасной частью. Внутренняя сумка может изменить доступ, процедуры замены и идентификацию необходимых запасных частей.

Оцените новое распределение масс в собранном устройстве. Более легкая ячейка автоматически не станет лучшей портативной компоновкой, если ее положение создает неудобный баланс.

Снова измерьте готовность к режиму ожидания и сохранению

Саморазряд элемента является лишь одним из источников потерь энергии между использованиями.

В обновленный продукт могут быть добавлены защитная электроника, схемы состояния зарядки, указатель уровня топлива или новые функции режима ожидания. Включите их потребление в измерения на уровне устройства.

Не предполагайте, что все NiMH-кандидаты имеют одинаковое сохранение заряда. Существуют варианты с низким саморазрядом, и фактическая спецификация элемента имеет значение.

Сравните устройства после определенного периода простоя и в предусмотренных условиях хранения. Затем проверьте, выполняет ли каждый требуемую задачу.

Также проверьте индикацию низкого заряда батареи. Пороговые значения, разработанные для многоэлементного блока NiMH, не следует копировать в конструкцию LiPo без проверки.

Предотвратите путаницу между старыми и новыми версиями продукта

Модернизация батареи может создать риск обслуживания, поскольку старые и новые детали выглядят взаимозаменяемыми.

Просмотрите комбинации устройства, аккумулятора, док-станции и запасных частей, с которыми могут столкнуться пользователи или сервисные группы.

Решите, нужны ли измененному проекту другие коды, идентификаторы, этикетки или утвержденные ссылки на аксессуары. Не полагайтесь на цвет провода или неизмененный разъем, чтобы отличить несовместимые конфигурации.

Если корпус остается визуально похожим, сделайте так, чтобы можно было отследить версию продукта. В инструкциях по обслуживанию должны быть указаны разрешенные аккумуляторы и способы зарядки для каждой версии.

Это особенно важно, когда старые NiMH-продукты продолжают использоваться после выпуска версии LiPo.

Проверка соответствия редизайна исходным требованиям к продукту

Протестируйте полностью переработанное устройство, используя компоненты, предназначенные для производства. Успешная проверка при включении не является критерием разблокировки.

Просмотрите несовместимые комбинации посредством анализа конструкции и квалифицированных процедур безопасности. Не подключайте LiPo аккумулятор к непроверенному старому NiMH зарядному устройству в качестве неформального эксперимента.

Перед сравнением характеристик используйте одобренную для каждого химического вещества процедуру зарядки. Контролируйте настройки устройства, условия окружающей среды и определения задач.

Также проверьте, какие существующие протоколы испытаний и документация по продукту остаются применимыми. Не следует предполагать, что изменение химического состава отражено в записях предыдущей конфигурации.

Когда сохранение NiMH может быть лучшим проектным решением

Редизайн полезен только тогда, когда он обеспечивает значимую выгоду продукта в рамках ограничений проекта.

Сохранение NiMH может быть разумным, если существующая система отвечает требованиям времени эксплуатации и стандартизированная замена остается важной. Это также может позволить избежать внесения изменений в установленные условия взимания платы и обслуживания.

LiPo может заслуживать развития, когда тонкая упаковка, установленная масса или пересмотренный опыт зарядки оправдывают инженерную работу.

Сравните полную реализацию: батарею, электронику, инструменты, проверки и сервисные изменения. Никакая химия не является автоматически более дешевым или долговечным выбором для каждого продукта.

Часто задаваемые вопросы

Как OEM-производителям следует сравнивать LiPo и NiMH при модернизации устройства?

Сравните существующие и предлагаемые системы электропитания с одинаковыми требованиями к продукту. Просмотрите диапазон напряжения, зарядку, защиту, время работы, механическую интеграцию и условия обслуживания. Одно только химическое сравнение не может определить, стоит ли редизайн.

Делает ли одинаковое напряжение LiPo или NiMH прямой заменой?

Нет. Три NiMH-элемента имеют номинальное напряжение, близкое к обычному одиночному элементу LiPo, но их требования к зарядке различаются. Отключение устройства, защита и весь рабочий диапазон также требуют пересмотра.

Какие различия в зарядке имеют значение в конструкциях LiPo и NiMH?

В зарядных устройствах NiMH можно использовать методы измерения напряжения, температуры и синхронизации, подходящие для элементов на основе никеля. LiPo требует контроля заряда, соответствующего выбранному литиевому элементу. Не передавайте NiMH-зарядку для технического обслуживания и не предполагайте, что общий разъем обеспечивает совместимость зарядного устройства.

Можно ли повторно использовать существующую зарядную док-станцию?

Возможно, но только после определения его роли. Док-станция с источником питания отличается от той, в которой находится контроллер заряда. Ознакомьтесь с полным электрическим интерфейсом, поведением зарядки и разделением старых и новых версий продукта.

Обеспечит ли одна LiPo-ячейка время работы в три раза больше, чем три NiMH-ячейки?

Не автоматически. Последовательно соединенные NiMH-элементы добавляют напряжение, а не их отдельные номиналы в мАч. Сравните ватт-часы и измеренную полезную энергию при выполнении одной и той же задачи. Меньшее количество ячеек само по себе не определяет множитель времени выполнения.

Может ли плата защиты LiPo заменить правильное зарядное устройство?

Нет. Защита и нормальное регулирование заряда выполняют разные функции. Зарядное устройство должно соответствовать утвержденным требованиям выбранного аккумулятора. Хост также должен управлять обычным поведением предупреждений и отключением, не полагаясь на регулярные срабатывания защиты.

Заключение

LiPo против NiMH становится вопросом модернизации устройства, когда химический состав батареи меняется.

Начните с улучшения, в котором нуждается продукт. Затем просмотрите количество ячеек, полный диапазон напряжения, контроль зарядки, защиту, упаковку и совместимость обслуживания.

Проверьте обновленный продукт на соответствие той же рабочей задаче и четко определите одобренную батарею и зарядное устройство. Конструкция LiPo должна получать одобрение благодаря измеримым преимуществам продукта, а не схожему номинальному напряжению или предполагаемому химическому преимуществу.

Запросить обзор редизайна LiPo

Поделитесь с ZERNE своей существующей конфигурацией NiMH, входными ограничениями устройства, устройством зарядки и целями модернизации. Запросите индивидуальный обзор LiPo-батареи, чтобы обсудить подходящие размеры, емкость, защиту и интерфейсы батареи для предлагаемой версии продукта.