วิธีเลือกแบตเตอรี่ LiPo ที่เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์ของคุณ: แรงดันไฟฟ้า ความจุ ขนาด และกระแสประจุ

การเลือกแบตเตอรี่ LiPo ที่เหมาะสมไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของการค้นหาแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันหรือมีระดับ mAh สูงสุดที่มีอยู่ แบตเตอรี่ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดสี่ประการในเวลาเดียวกัน: แรงดันไฟฟ้าต้องเหมาะสมกับระบบไฟฟ้าของอุปกรณ์ ความจุต้องรองรับรันไทม์ที่ต้องการ แบตเตอรี่ที่บรรจุเสร็จแล้วจะต้องพอดีกับพื้นที่ว่างอย่างปลอดภัย และความสามารถในการคายประจุต้องครอบคลุมทั้งความต้องการกระแสไฟปกติและจุดสูงสุด

ความไม่ตรงกันในพื้นที่ใดๆ เหล่านี้อาจทำให้เกิดรันไทม์สั้น การปิดเครื่องโดยไม่คาดคิด แรงดันไฟฟ้าลดลงมากเกินไป ความร้อนสูงเกินไป การชาร์จเข้ากันไม่ได้ หรือความเครียดทางกลต่อเซลล์กระเป๋า

แนวทางที่เชื่อถือได้มากที่สุดคือการกำหนดข้อกำหนดของอุปกรณ์ก่อน จากนั้นเลือกหรือปรับแต่งแบตเตอรี่ที่อยู่รอบๆ คู่มือนี้จะอธิบายว่าแรงดันไฟฟ้า ความจุ ขนาด และกระแสคายประจุทำงานร่วมกันอย่างไร และวิธีการเปลี่ยนข้อมูลจำเพาะของอุปกรณ์ให้เป็นข้อกำหนดแบตเตอรี่ LiPo ที่ใช้งานได้จริง

ประเด็นสำคัญ

• จับคู่อุปกรณ์กับช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานทั้งหมดของแบตเตอรี่ ไม่ใช่แค่แรงดันไฟฟ้าปกติเท่านั้น

• ประมาณความจุจากกระแสเฉลี่ยที่วัดได้และเวลารันไทม์ที่ต้องการ จากนั้นพิจารณาการสูญเสียจากการแปลง แรงดันไฟตัด อุณหภูมิ อายุ และอัตรากำไรจากการดำเนินงาน

• ตรวจสอบขนาดของชุดแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์ รวมถึง PCM ฉนวน สายไฟ ขั้วต่อ ความคลาดเคลื่อน และระยะห่างทางกลที่จำเป็น

• บันทึกกระแสต่อเนื่อง กระแสสูงสุด ระยะเวลาพัลส์ และความถี่พัลส์แยกกัน

• ความสามารถในปัจจุบันของบรรจุภัณฑ์สำเร็จรูปถูกจำกัดด้วยส่วนประกอบที่อ่อนแอที่สุด ซึ่งอาจเป็นเซลล์ วงจรป้องกัน สายไฟ ขั้วต่อ หรือการเชื่อมต่อระหว่างกัน

• แบตเตอรี่ที่มีความจุสูงกว่ามักจะมีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่า แบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าหรือคายประจุได้สูงกว่าอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องชาร์จและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังด้วย

• การเลือกขั้นสุดท้ายควรได้รับการยืนยันในอุปกรณ์จริงภายใต้สภาวะการทำงานที่คาดหวังมากที่สุด

การเลือกแบตเตอรี่ LiPo โดยสรุป

เริ่มต้นด้วยข้อกำหนดของอุปกรณ์ ไม่ใช่แค็ตตาล็อกแบตเตอรี่

ก่อนที่จะเปรียบเทียบรุ่นต่างๆ ให้รวบรวมข้อมูลที่กำหนดความต้องการทางไฟฟ้าและเครื่องกลของอุปกรณ์:

• ช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของแบตเตอรี่ที่ยอมรับได้

• ข้อมูลจำเพาะของเครื่องชาร์จหรือ IC ชาร์จที่มีอยู่

• กระแสไฟในการทำงานโดยเฉลี่ย

• กระแสต่อเนื่องสูงสุด

• การสตาร์ท มอเตอร์แผงลอย การส่งสัญญาณวิทยุ การทำความร้อน หรือกระแสไฟสูงสุดอื่นๆ

• ระยะเวลาและความถี่ของแต่ละจุดสูงสุดในปัจจุบัน

• ระยะเวลาใช้งานที่ต้องการต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง

• ขนาดช่องใส่แบตเตอรี่สูงสุด

• น้ำหนักแบตเตอรี่สูงสุดที่ยอมรับได้

• ประเภทคอนเนคเตอร์ ขั้ว ความยาวสายไฟ และทิศทางทางออกของสายไฟ

• ฟังก์ชั่นการป้องกันที่จำเป็น

• ช่วงการชาร์จและอุณหภูมิในการทำงาน

• อายุการใช้งานเป้าหมายและระดับความน่าเชื่อถือ

สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ ข้อมูลจำเพาะของแบตเตอรี่เดิมและการวัดที่ขั้วแบตเตอรี่ถือเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีที่สุด แรงดันไฟฟ้าที่พิมพ์บนอะแดปเตอร์จ่ายไฟภายนอกหรือมอเตอร์ไม่จำเป็นต้องเป็นแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อแบตเตอรี่

รุ่นมาตรฐานสามารถคัดกรองได้ทาง กลุ่มแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ แต่หมายเลขรุ่นเพียงอย่างเดียวไม่สามารถยืนยันความเข้ากันได้กับอุปกรณ์เฉพาะได้

เลือกแรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ LiPo ที่ถูกต้อง

แรงดันไฟฟ้าควรได้รับการแก้ไขก่อนความจุและขนาด เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ข้อกำหนดอื่นๆ ทั้งหมดไม่เกี่ยวข้อง

จับคู่ช่วงการทำงานที่สมบูรณ์

เซลล์ LiPo ทั่วไปได้รับพิกัดที่ 3.7 V ที่กำหนด และจะสูงถึงประมาณ 4.2 V เมื่อชาร์จเต็มแล้ว การเชื่อมต่อเซลล์แบบอนุกรมจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของแพ็ค

ตัวเลขเหล่านี้ใช้กับเซลล์ LiPo 4.2 V ทั่วไป เซลล์ LiPo แรงดันสูงอาจใช้พิกัดที่กำหนดประมาณ 3.8–3.87 V และขีดจำกัดการชาร์จที่ 4.35 V หรือ 4.4 V ให้ใช้ข้อมูลจำเพาะของเซลล์และแพ็คที่แน่นอนเสมอ

จุดแรงดันไฟฟ้าสามจุดต้องสอดคล้องกับอุปกรณ์:

1. แรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จเต็ม: อุปกรณ์ต้องทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ส่งมาจากแบตเตอรี่

2. แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด: ระบบไฟฟ้าควรทำงานอย่างมีประสิทธิภาพรอบแรงดันไฟฟ้าทำงานปกติ

3. แรงดันไฟฟ้าเมื่อสิ้นสุดการคายประจุ: อุปกรณ์และวงจรป้องกันควรปิดก่อนที่เซลล์จะต่ำกว่าขีดจำกัดที่ระบุ

อุปกรณ์ที่อธิบายว่าทำงานที่ 7.4 V อาจต้องทำงานจริงจากประมาณ 8.4 V หลังจากชาร์จจนถึงจุดตัดแรงดันไฟฟ้าต่ำที่ออกแบบไว้ สำหรับอุปกรณ์ที่ออกแบบสำหรับกลุ่มผลิตภัณฑ์แบบสองเซลล์นี้ ก ชุดแบตเตอรี่ LiPo 7.4V เป็นหมวดหมู่เริ่มต้นที่เกี่ยวข้อง แต่ที่ชาร์จและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์จะต้องเข้ากันได้กับช่วงแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดด้วย

อย่าเปลี่ยนจำนวนเซลล์โดยไม่ตรวจสอบระบบไฟฟ้า

การเปลี่ยนแบตเตอรี่ 1S ด้วยแพ็ค 2S จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้ามากกว่าสองเท่า นอกจากนี้ยังเปลี่ยนแปลง:

• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดเมื่อชาร์จเต็ม

• แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จที่ต้องการ

• สภาพการทำงานของตัวแปลงไฟ

• การตั้งค่าการตัดไฟแรงดันต่ำ

• การกำหนดค่าวงจรป้องกัน

• ความเค้นแรงดันไฟฟ้าต่อโหลด

ดังนั้นชุดไฟฟ้าแรงสูงจึงควรถือเป็นการออกแบบระบบไฟฟ้าใหม่ ไม่ใช่การอัพเกรดแบตเตอรี่แบบธรรมดา

คำนวณความจุแบตเตอรี่ LiPo ที่ต้องการ

ความจุ ซึ่งโดยปกติจะแสดงเป็นมิลลิแอมป์ชั่วโมง บ่งชี้ว่าแบตเตอรี่สามารถจ่ายประจุได้เท่าใดภายใต้สภาวะการทดสอบที่ระบุ โดยส่วนใหญ่จะส่งผลต่อรันไทม์ แต่ยังส่งผลต่อขนาด น้ำหนัก เวลาในการชาร์จ และกระแสไฟที่มีอยู่ด้วย

ประมาณการกระแสไฟฟ้าเฉลี่ยก่อน

อย่าใช้กระแสไฟสูงสุดของอุปกรณ์เป็นกระแสเฉลี่ย ตัวติดตาม GPS เซ็นเซอร์ไร้สาย จอภาพทางการแพทย์ หรืออุปกรณ์ IoT อาจสลับระหว่างโหมดการทำงานต่างๆ

กระแสไฟฟ้าเฉลี่ยสามารถประมาณได้ดังนี้:

กระแสเฉลี่ย = Σ (กระแสในแต่ละโหมด × สัดส่วนของเวลาในโหมดนั้น)

ตัวอย่างเช่น หากอุปกรณ์ดึง 40 mA สำหรับ 90% ของเวลา และ 500 mA สำหรับ 10% ของเวลา:

กระแสไฟฟ้าเฉลี่ย = (40 mA × 0.90) + (500 mA × 0.10) = 86 mA

การวัดจากรอบการทำงานจริงมีความน่าเชื่อถือมากกว่าการประมาณการโดยอิงจากเอกสารข้อมูลส่วนประกอบเท่านั้น

คำนวณความจุในอุดมคติ

เมื่อแบตเตอรี่จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์โดยตรงและกระแสไฟมีเสถียรภาพพอสมควร:

ความจุที่เหมาะสม (Ah) = กระแสไฟแบตเตอรี่โดยเฉลี่ย (A) × ระยะเวลาใช้งานที่ต้องการ (h)

หากอุปกรณ์ดึงกระแสไฟเฉลี่ย 0.8 A และต้องใช้งานเป็นเวลาสี่ชั่วโมง:

0.8 A × 4 ชม. = 3.2 Ah หรือ 3200 mAh

นี่เป็นค่าเริ่มต้นในอุดมคติ ไม่ใช่ตัวเลือกสุดท้าย ความจุพิกัดที่ต้องการควรสูงกว่านี้หลังจากพิจารณา:

• การสูญเสียการแปลง DC-DC

• การป้องกันแบตเตอรี่และการสิ้นเปลืองพลังงานขณะสแตนด์บาย

• ความจุไม่สามารถใช้งานได้ต่ำกว่าแรงดันไฟตัดของอุปกรณ์

• ความจุลดลงที่อุณหภูมิเย็นหรือมีอัตราการคายประจุสูง

• อายุแบตเตอรี่ตลอดอายุการใช้งานที่ตั้งใจไว้

• ความทนทานต่อการผลิตเซลล์

• สำรองดำเนินงานที่เหมาะสม

ไม่มีเปอร์เซ็นต์การสำรองสากลสำหรับทุกผลิตภัณฑ์ อุปกรณ์เสริมสำหรับผู้บริโภคราคาประหยัด เซ็นเซอร์ทางอุตสาหกรรม และอุปกรณ์ทางการแพทย์แบบพกพาอาจต้องการรันไทม์ที่แตกต่างกันมาก

ใช้วัตต์-ชั่วโมงเมื่อเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่ต่างกัน

ไม่ควรใช้มิลลิแอมป์ชั่วโมงเพียงอย่างเดียวเพื่อเปรียบเทียบแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าระบุต่างกัน

พลังงานแบตเตอรี่สามารถประมาณได้ดังนี้:

พลังงานแบตเตอรี่ (Wh) = แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (V) × ความจุ (Ah)

แบตเตอรี่ 3.7 V 2000 mAh เก็บพลังงานได้ประมาณ 7.4 Wh ในขณะที่แบตเตอรี่ 7.4 V 2000 mAh เก็บพลังงานได้ประมาณ 14.8 Wh มีระดับ mAh เท่ากัน แต่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าหรือพลังงานเท่ากัน

เมื่ออุปกรณ์ใช้รางไฟฟ้าที่มีการควบคุม การประมาณความต้องการเป็นหน่วยวัตต์-ชั่วโมงมักจะให้ผลลัพธ์ที่ชัดเจนยิ่งขึ้น:

พลังงานโหลดในอุดมคติ (Wh) = กำลังอุปกรณ์โดยเฉลี่ย (W) × เวลารันไทม์ (h)

แบตเตอรี่ที่เลือกจะต้องให้พลังงานมากกว่าในอุดมคตินี้ หลังจากพิจารณาประสิทธิภาพการแปลง ช่วงการคายประจุที่ใช้งานได้ อุณหภูมิ และการเสื่อมสภาพแล้ว

ความจุที่สูงขึ้นไม่ได้ดีกว่าโดยอัตโนมัติ

แบตเตอรี่ขนาดใหญ่อาจเพิ่มรันไทม์ แต่ก็อาจ:

• เกินช่องที่มีอยู่

• เพิ่มน้ำหนักผลิตภัณฑ์

• ขยายเวลาการชาร์จ

• ต้องใช้ที่ชาร์จความจุสูงกว่าหรือมีการออกแบบระบบระบายความร้อนที่แตกต่างกัน

• เปลี่ยนจุดศูนย์ถ่วงของผลิตภัณฑ์

• เพิ่มต้นทุน

เลือกความจุที่เพียงพอเพื่อให้ตรงตามเป้าหมายรันไทม์และความน่าเชื่อถือที่กำหนดไว้ แทนที่จะเลือกค่า mAh สูงสุดที่มีอยู่

คุณต้องการแบตเตอรี่ LiPo ขนาดใด

ขนาดแบตเตอรี่ LiPo ที่ถูกต้องคือแพ็คสำเร็จรูปที่เล็กที่สุดที่ตรงตามข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้า รันไทม์ และกระแสไฟอย่างปลอดภัย ความพอดีทางร่างกายควรได้รับการประเมินโดยใช้การวาดภาพที่มีขนาดมากกว่าคำอธิบายผลิตภัณฑ์ที่ระบุ

วัดซองแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์

บันทึกค่าสูงสุดที่อนุญาต:

• ความหนา

• ความกว้าง

• ความยาว

• บริเวณทางออกของสายไฟและแท็บ

• ตำแหน่งตัวเชื่อมต่อ

• รัศมีการโค้งงอของสายเคเบิล

• ระยะห่างในการติดตั้งและการถอดออก

ขนาดของบรรจุภัณฑ์ที่เสร็จแล้วอาจมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของเซลล์กระเป๋าเปล่า ซองจดหมายที่สมบูรณ์อาจรวมถึง:

• PCM หรือ BMS

• NTC และสายตรวจจับเพิ่มเติม

• เทปฉนวน

• ฝาครอบบอร์ดป้องกัน

• โฟมหรือวัสดุกันกระแทก

• แท็บเชื่อม

• สายไฟ

• ตัวเรือนขั้วต่อ

ยืนยันว่าขนาดบนแบบร่างของซัพพลายเออร์อธิบายถึงเซลล์เปลือยหรือชุดประกอบทั้งหมด

อนุญาตให้มีความทนทานและการเปลี่ยนแปลงความหนา

กระเป๋า LiPo ไม่ใช่กล่องที่แข็งแรง ความหนาของแบตเตอรี่อาจแตกต่างกันไปตามสถานะการชาร์จ และค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามอายุของแบตเตอรี่ ช่องใส่แบตเตอรี่จึงควรรวมค่าเผื่อทางกลที่ระบุโดยผู้ผลิต

หลีกเลี่ยง:

• การบังคับแบตเตอรี่ให้อยู่ในช่องที่แน่นหนา

• ใช้แรงกดที่ไม่สม่ำเสมอกับกระเป๋า

• วางโครงแหลมคม สกรู หรือส่วนประกอบ PCB ไว้ข้างๆ

• พับหรือดักแท็บเซลล์

• การใช้กระเป๋าเป็นตัวรองรับโครงสร้าง

• การเดินสายไฟที่ตู้สามารถหนีบได้

หากความหนาเป็นข้อจำกัดหลัก ก แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ชนิดบาง อาจมีรูปทรงที่เหมาะสมกว่า อย่างไรก็ตาม การลดความหนาอาจต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้นหรือความจุลดลง ขึ้นอยู่กับการออกแบบ

อย่าประมาณน้ำหนักจาก mAh เพียงอย่างเดียว

ความจุและน้ำหนักมีความสัมพันธ์กัน แต่ไม่มีค่ากรัมต่อ mAh คงที่ซึ่งใช้กับแบตเตอรี่ LiPo ทุกก้อน น้ำหนักยังขึ้นอยู่กับ:

• เคมีของเซลล์และความหนาแน่นของพลังงาน

• โครงสร้างอิเล็กโทรดและกระเป๋า

• จำนวนเซลล์

• อุปกรณ์ป้องกันอิเล็กทรอนิกส์

• สายไฟและขั้วต่อ

• การเสริมแรงหรือที่อยู่อาศัยภายนอก

ใช้น้ำหนักที่ระบุของบรรจุภัณฑ์ทั้งชุดและยืนยันด้วยตัวอย่างเมื่อความสมดุลของผลิตภัณฑ์หรือน้ำหนักรวมของอุปกรณ์มีความสำคัญ

กำหนดกระแสคายประจุที่ต้องการ

กระแสคายประจุจะอธิบายว่าแบตเตอรี่ต้องจ่ายกระแสไฟเป็นเท่าใดโดยไม่มีแรงดันไฟฟ้าตก ความร้อน หรือการหยุดชะงักของวงจรป้องกันมากเกินไป

ควรบันทึกค่าโหลดสี่ค่าแยกกัน:

• กระแสไฟในการทำงานโดยเฉลี่ย

• กระแสต่อเนื่องสูงสุด

• กระแสพีคหรือพัลส์

• ระยะเวลาสูงสุดและความถี่การทำซ้ำ

ตัวอย่างของโหลดสูงสุด ได้แก่ การสตาร์ทมอเตอร์ การเปิดใช้งานปั๊ม การส่งสัญญาณไร้สาย การสลับองค์ประกอบความร้อน การทำงานของจอแสดงผลที่สว่าง และงานที่ต้องใช้โปรเซสเซอร์มาก

คำนวณความสามารถปัจจุบันจากคะแนน C

พิกัด C แสดงกระแสไฟสัมพันธ์กับความจุของแบตเตอรี่:

พิกัดกระแสไฟฟ้า (A) = ความจุ (Ah) × พิกัด C

เช่น แบตเตอรี่ 2500 mAh คือ 2.5 Ah หากมีคะแนนต่อเนื่องที่ตรวจสอบแล้วที่ 2C:

2.5 Ah × 2C = 5 A กระแสต่อเนื่อง

การคำนวณแบบย้อนกลับช่วยประมาณค่าพิกัด C ที่ต้องการ:

เรตติ้ง C ที่ต้องการ = กระแสไฟที่ต้องการ (A) KW ความจุ (Ah)

หากแบตเตอรี่ 2 Ah ต้องจ่ายไฟ 4 A อย่างต่อเนื่อง การใช้งานต้องใช้ความสามารถต่อเนื่องอย่างน้อย 2C ก่อนที่จะพิจารณาขอบการออกแบบเพิ่มเติม

คำอธิบายที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นของการคำนวณและความแตกต่างระหว่างค่าต่อเนื่องและค่าต่อเนื่องมีอยู่ในคำแนะนำ ระดับแบตเตอรี่ LiPo C.

ตรวจสอบเส้นทางปัจจุบันทั้งหมด

พิกัดการคายประจุของเซลล์ไม่ใช่พิกัดปัจจุบันของแพ็คที่เสร็จแล้วโดยอัตโนมัติ ขีดจำกัดในทางปฏิบัติถูกกำหนดโดยส่วนที่ได้รับการจัดอันดับต่ำสุดของเส้นทางปัจจุบัน:

• เซลล์ลิโป

• PCM หรือ BMS

• MOSFET และส่วนประกอบรับรู้กระแส

• แท็บเซลล์และรอยเชื่อม

• เกจวัดลวดและความยาว

• ตัวเชื่อมต่อและที่ติดต่อ

• ร่องรอย PCB

• การออกแบบระบายความร้อน

เซลล์ที่มีกำลังไฟ 10 A ไม่สามารถส่งกระแสไฟ 10 A ผ่านแผงป้องกันหรือขั้วต่อที่มีพิกัดกระแสไฟเพียง 3 A

เกณฑ์การป้องกันจะต้องอยู่เหนือจุดสูงสุดของการทำงานปกติด้วย มิฉะนั้น แบตเตอรี่ที่แข็งแรงอาจปิดตัวลงทุกครั้งที่มอเตอร์สตาร์ทหรือเครื่องส่งสัญญาณทำงาน ในเวลาเดียวกัน เกณฑ์ยังคงต้องป้องกันแพ็คและอุปกรณ์จากกระแสไฟฟ้าเกินผิดปกติและการลัดวงจร

บัญชีสำหรับแรงดันไฟฟ้าตกและอุณหภูมิ

แบตเตอรี่อาจถึงระดับปัจจุบันในห้องปฏิบัติการและยังคงทำให้อุปกรณ์ปิดตัวลงหากแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าค่าที่อุปกรณ์ตัดระหว่างโหลดสูงสุด

โดยทั่วไปแรงดันไฟฟ้าตกจะมีความสำคัญมากขึ้นเมื่อแบตเตอรี่:

• ใกล้สิ้นสุดการจากลาแล้ว

• เย็น

• มีอายุ

• ทำงานที่กระแสไฟสูง

• เชื่อมต่อผ่านสายยาวหรือสายเล็ก

• ใช้กับคอนเนคเตอร์ความต้านทานสูง

ดังนั้นควรยืนยันความสามารถในปัจจุบันที่สถานะการชาร์จต่ำสุดที่คาดไว้และตลอดช่วงอุณหภูมิการทำงานของผลิตภัณฑ์ ไม่เพียงแต่กับแบตเตอรี่ใหม่ที่ชาร์จเต็มแล้วที่อุณหภูมิห้องเท่านั้น

วิธีจับคู่แบตเตอรี่ LiPo กับมอเตอร์

อย่าเลือกแบตเตอรี่จากกระแสไฟที่ระบุของมอเตอร์เพียงอย่างเดียว ระบบขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ยังรวมถึงตัวควบคุมมอเตอร์ ภาระทางกล สภาวะการสตาร์ท กระแสไฟฟ้าหยุดทำงานที่เป็นไปได้ และการสูญเสียการแปลงกำลัง

ยืนยัน:

1. ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ตัวควบคุมมอเตอร์ยอมรับ

2. กระแสปกติภายใต้ภาระทางกลจริง

3. การเริ่มต้นและกระแสไฟฟ้าชั่วคราวสูงสุด

4. พฤติกรรมหยุดนิ่งหรือถูกบล็อกของโรเตอร์

5. ระยะเวลาและการเกิดขึ้นซ้ำของเหตุการณ์ปัจจุบันสูง

6. การตั้งค่าการป้องกันและความสามารถของตัวเชื่อมต่อ

ควรวัดกระแสไฟที่อินพุตแบตเตอรี่ระหว่างการทำงานจริง การทดสอบมอเตอร์ขณะไม่มีโหลดสามารถประเมินความต้องการของอุปกรณ์สำเร็จรูปต่ำไปอย่างมาก

ประเมินพารามิเตอร์หลักทั้งสี่ร่วมกัน

แรงดันไฟฟ้า ความจุ ขนาด และกระแสคายประจุไม่สามารถสรุปแยกกันได้

เมื่อไม่มีแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ตรงตามข้อกำหนดทั้งสี่ข้อ อาจจำเป็นต้องเปลี่ยนช่อง เป้าหมายรันไทม์ โปรไฟล์โหลด การออกแบบการชาร์จ หรือโครงสร้างของแบตเตอรี่

ตรวจสอบข้อกำหนดการรวมระบบที่เหลือ

เมื่อจำกัดพารามิเตอร์หลักทั้งสี่ให้แคบลงแล้ว ให้ตรวจสอบข้อกำหนดเฉพาะเพื่อพิจารณาว่าแบตเตอรี่สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ในผลิตภัณฑ์ที่สมบูรณ์หรือไม่

เคมีของแบตเตอรี่และขีดจำกัดการชาร์จ

ยืนยันว่าเซลล์เป็นแบบ LiPo 4.2 V แบบธรรมดาหรือแบบไฟฟ้าแรงสูง IC การชาร์จ แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูงสุด ลักษณะการชาร์จล่วงหน้า กระแสไฟปลายทาง และวิธีการตรวจสอบอุณหภูมิจะต้องตรงกับแบตเตอรี่ที่เลือก

PCM, BMS และการตรวจจับอุณหภูมิ

การป้องกันอาจต้องครอบคลุมถึง: ขึ้นอยู่กับบรรจุภัณฑ์และการใช้งาน

• ขูดเลือดขูดเนื้อ

• ปล่อยมากเกินไป

• ปล่อยกระแสเกิน

• ชาร์จกระแสเกิน

• ไฟฟ้าลัดวงจร

• อุณหภูมิสูงและต่ำ

• การปรับสมดุลเซลล์สำหรับแพ็คหลายเซลล์

โหลดอุปกรณ์ตามปกติไม่ควรกระตุ้นให้เกิดขีดจำกัดการป้องกันเหล่านี้

ขั้วต่อ ขั้ว และสายไฟ

ขั้วต่อสองตัวที่เข้ากันพอดีไม่จำเป็นต้องเข้ากันได้ทางไฟฟ้า ยืนยัน:

• ผู้ผลิตตัวเชื่อมต่อและหมายเลขชิ้นส่วน

• จำนวนการติดต่อ

• ตำแหน่งพินบวกและลบ

• เกจวัดลวด

• ความยาวสายไฟ

• ทิศทางทางออกของสายไฟ

• พิกัดกระแสของตัวเชื่อมต่อ

• กทชเพิ่มเติมหรือโอกาสในการสื่อสาร

อย่าถือว่าขั้วจากสีสายไฟหรือรูปร่างของขั้วต่อเพียงอย่างเดียว

สภาพแวดล้อมในการทำงาน

ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ การสั่นสะเทือน การกระแทก ความชื้น ความดัน และความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบในบริเวณใกล้เคียง การตั้งค่าเซลล์ บรรจุภัณฑ์ กล่องหุ้ม และการป้องกันต้องเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่แท้จริงของอุปกรณ์

ข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์และตลาด

ระบุข้อกำหนดด้านความปลอดภัย การขนส่ง และผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่เกี่ยวข้องตั้งแต่เนิ่นๆ ของโครงการ เอกสารและการทดสอบที่จำเป็นขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าแบตเตอรี่ ตลาดเป้าหมาย การใช้งาน และวิธีการจัดส่ง

ตัวอย่างการเลือกทำงาน

พิจารณาอุปกรณ์ตรวจสอบแบบพกพาที่มีข้อกำหนดเบื้องต้นเหล่านี้:

กระบวนการคัดเลือกจะเป็น:

1. แรงดันไฟฟ้า: แพ็ค LiPo 2S ทั่วไปให้กระแสไฟปกติ 7.4 V และประมาณ 8.4 V เมื่อชาร์จเต็ม ซึ่งตรงกับช่วงอินพุตที่ระบุ

2. ความจุ: การคำนวณในอุดมคติคือ 0.8 A × 4 h = 3.2 Ah ความจุที่ได้รับการจัดอันดับสุดท้ายจะต้องสูงขึ้นหลังจากพิจารณาถึงการสูญเสียการแปลง พฤติกรรมการตัดออก ประสิทธิภาพการทำงานขณะอยู่เฉยๆ อายุใช้งาน และการสำรองรันไทม์ของโปรเจ็กต์

3. กระแสคายประจุ: เซลล์ วงจรป้องกัน สายไฟ และขั้วต่อทั้งหมดต้องรองรับกระแสไฟอย่างน้อย 0.8 A อย่างต่อเนื่อง และพัลส์ 3.5 A ที่ระบุเป็นเวลาสองวินาที โดยไม่มีการหย่อนมากเกินไปหรือการตัดวงจรการป้องกัน

4. ขนาด: บรรจุภัณฑ์ที่มีการป้องกันทั้งชุด ไม่ใช่แค่เซลล์เท่านั้น จะต้องพอดีกับซองขนาด 10 × 60 × 90 มม. โดยต้องมีระยะห่างตามที่กำหนด

5. ความเข้ากันได้: ที่ชาร์จต้องรองรับชุด LiPo 2S ทั่วไปและโปรไฟล์การชาร์จที่จำเป็น

6. การยืนยัน: ควรประเมินตัวอย่างที่อาจเป็นไปได้ในอุปกรณ์ที่ชาร์จเต็ม ใกล้กับจุดตัดของอุปกรณ์ ระหว่างจุดสูงสุด 3.5 A และที่อุณหภูมิการทำงานต่ำที่คาดไว้

กระบวนการนี้ทำให้เกิดข้อกำหนดแบตเตอรี่ที่สามารถป้องกันได้ ไม่คิดว่าแบตเตอรี่ที่มีป้ายกำกับ '7.4 V 3200 mAh' จะทำงานโดยอัตโนมัติ

ข้อผิดพลาดทั่วไปในการเลือกแบตเตอรี่ LiPo

ข้อมูลในการส่งผู้จำหน่ายแบตเตอรี่ LiPo

ข้อกำหนดแบตเตอรี่ที่มีประโยชน์ควรรวมถึง:

• อุปกรณ์และแอพพลิเคชั่น

• เคมีที่จำเป็น

• แรงดันแบตเตอรี่ที่กำหนดและสูงสุด

• ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตของอุปกรณ์

• กระแสไฟในการทำงานโดยเฉลี่ย

• กระแสต่อเนื่องสูงสุด

• กระแสสูงสุด ระยะเวลา และความถี่

• รันไทม์ที่จำเป็น

• ขนาดบรรจุสำเร็จรูปสูงสุด

• น้ำหนักแบตเตอรี่สูงสุด

• หมายเลขชิ้นส่วนของคอนเนคเตอร์และขั้ว

• เกจสายไฟ ความยาว และตำแหน่งทางออก

• ข้อกำหนด PCM/BMS และ NTC

• การชาร์จแรงดันและกระแส

• อุณหภูมิในการทำงานและการเก็บรักษา

• อายุการใช้งานหรืออายุการใช้งานที่คาดหวัง

• ใบรับรองที่จำเป็นหรือรายงานผลการทดสอบ

• ต้นแบบและปริมาณการผลิต

• เงื่อนไขที่ตัวอย่างต้องเป็นไปตามในอุปกรณ์

การให้ข้อมูลนี้มีประโยชน์มากกว่าการขอ 'แบตเตอรี่ LiPo 3.7 V 2000 mAh เท่านั้น' หากรุ่นมาตรฐานไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดทางไฟฟ้าและเครื่องกลรวมกันได้ โซลูชันแบตเตอรี่แบบกำหนดเอง สามารถรวมเซลล์ วงจรป้องกัน ขั้วต่อ สายไฟ และขนาดบรรจุภัณฑ์ที่จำเป็นไว้ในข้อกำหนดเดียว

บทสรุป

แบตเตอรี่ LiPo ที่เหมาะสมคือแบตเตอรี่ที่ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานที่สมบูรณ์ของอุปกรณ์ ไม่ใช่แค่แบตเตอรี่ที่มีความจุสูงสุดหรือมีขนาดทางกายภาพใกล้เคียงที่สุด

เริ่มต้นด้วยช่วงแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์และโปรไฟล์โหลดที่วัดได้ คำนวณความจุที่จำเป็นสำหรับรันไทม์เป้าหมาย ตรวจสอบกระแสคายประจุที่ต่อเนื่องและสูงสุด และตรวจสอบขนาดของแพ็คที่ได้รับการป้องกันทั้งหมด ขั้วของตัวเชื่อมต่อ ความเข้ากันได้ในการชาร์จ อุณหภูมิ การตั้งค่าการป้องกัน และระยะห่างทางกลไกจะต้องได้รับการยืนยันก่อนการออกแบบจะเสร็จสิ้น

เมื่อประเมินข้อกำหนดเหล่านี้ร่วมกัน แบตเตอรี่ที่เลือกมีแนวโน้มที่จะส่งมอบรันไทม์ที่คาดหวัง คงที่ในระหว่างการโหลดสูงสุด ใส่ได้อย่างปลอดภัยภายในผลิตภัณฑ์ และทำงานอย่างสม่ำเสมอตลอดอายุการใช้งานที่ตั้งใจไว้

คำถามที่พบบ่อย

ฉันต้องใช้แบตเตอรี่ LiPo ขนาดใด

คุณต้องใช้ชุดแบตเตอรี่ LiPo สำเร็จรูปที่มีขนาดเล็กที่สุดซึ่งตรงตามแรงดันไฟฟ้า เวลารันไทม์ และความต้องการกระแสไฟต่อเนื่องและสูงสุดที่ต้องการ โดยเว้นระยะห่างในการติดตั้งไว้อย่างเพียงพอ

วัดความหนา ความกว้าง และความยาวที่มีอยู่ จากนั้นพิจารณา PCM ฉนวน สายไฟ ขั้วต่อ ความคลาดเคลื่อนของขนาด และค่าเผื่อความหนาที่ต้องการของเซลล์กระเป๋า อย่าเลือกแบตเตอรี่จากขนาดเซลล์เปลือยเพียงอย่างเดียว

ฉันสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ LiPo เป็นแบตเตอรี่ที่มี mAh สูงกว่าได้หรือไม่

แบตเตอรี่ที่มีความจุสูงกว่าอาจเหมาะสมหากข้อกำหนดทางเคมี จำนวนเซลล์ ช่วงแรงดันไฟฟ้า ขั้วต่อ ขั้วไฟฟ้า การป้องกัน และการชาร์จยังคงเข้ากันได้กับอุปกรณ์

อุปกรณ์จะต้องพอดีอย่างปลอดภัยและมีน้ำหนักไม่เกินขีดจำกัดที่ยอมรับได้ แบตเตอรี่ที่มี mAh สูงกว่าอาจใช้เวลาชาร์จนานขึ้นหากกระแสไฟชาร์จที่มีอยู่ไม่เปลี่ยนแปลง

ฉันสามารถใช้แบตเตอรี่ LiPo ที่มีระดับ C สูงกว่าได้หรือไม่

ระดับ C ที่สูงกว่าที่ได้รับการตรวจสอบแล้วไม่ได้บังคับให้กระแสไฟเพิ่มเติมเข้าสู่อุปกรณ์ โหลดจะดึงกระแสตามที่ต้องการ ดังนั้นจึงอาจยอมรับได้เมื่อแรงดันไฟฟ้า ความจุ ขนาด ขั้วต่อ การป้องกัน และข้อกำหนดการชาร์จเข้ากันได้

อย่างไรก็ตาม ไม่ควรประเมินระดับ C แบบแยกกัน ความสามารถในปัจจุบันของแพ็คสำเร็จรูปยังคงถูกจำกัดโดย PCM/BMS, สายไฟ, ขั้วต่อ, ข้อต่อ และอุณหภูมิ

ฉันสามารถใช้แบตเตอรี่ LiPo ที่มีแรงดันไฟฟ้าต่างกันได้หรือไม่

ไม่เว้นแต่ช่วงอินพุตของอุปกรณ์ เครื่องชาร์จ วงจรป้องกัน และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าใหม่ แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดจะปรากฏใกล้เคียง แต่แรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จเต็มอาจเกินขีดจำกัดของอุปกรณ์

สำหรับแบตเตอรี่ทดแทน ให้จับคู่เคมีและจำนวนเซลล์ดั้งเดิม เว้นแต่ว่าระบบไฟฟ้าทั้งหมดจะได้รับการออกแบบใหม่

ฉันจะจับคู่แบตเตอรี่ LiPo กับมอเตอร์ได้อย่างไร

จับคู่แบตเตอรี่กับช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ยอมรับของตัวควบคุมมอเตอร์ และกับกระแสของระบบที่วัดภายใต้ภาระทางกลจริง รวมถึงกระแสเริ่มต้น กระแสต่อเนื่องสูงสุด สภาวะหยุดทำงานที่เป็นไปได้ ระยะเวลาพัลส์ และความสามารถของวงจรป้องกัน สายไฟ และขั้วต่อ

กระแสไฟขณะไม่มีโหลดของมอเตอร์ไม่เพียงพอสำหรับการเลือกแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ LiPo มีน้ำหนักเท่าไหร่?

ไม่มีน้ำหนักสากลสำหรับระดับ mAh ที่กำหนด น้ำหนักขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า ความจุ โครงสร้างเซลล์ ความหนาแน่นของพลังงาน จำนวนเซลล์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ป้องกัน สายไฟ ขั้วต่อ และตัวเรือน

ใช้น้ำหนักบรรจุภัณฑ์ทั้งหมดที่ระบุไว้ในแบบร่างของซัพพลายเออร์ และยืนยันกับตัวอย่างตัวแทนฝ่ายผลิตเมื่อน้ำหนักหรือความสมดุลของผลิตภัณฑ์มีความสำคัญ

ฉันควรซื้อแบตเตอรี่ LiPo ใดสำหรับอุปกรณ์พกพา

เริ่มต้นด้วยแรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ที่ยอมรับได้ของอุปกรณ์ กระแสไฟเฉลี่ยและค่าสูงสุดที่วัดได้ ระยะเวลาการทำงานที่ต้องการ พื้นที่แบตเตอรี่ที่มีอยู่ ที่ชาร์จ ขั้วต่อ และสภาพแวดล้อมการทำงาน ข้อกำหนดเหล่านี้จะกำหนดจำนวนเซลล์ ความจุ อัตราปัจจุบัน ขนาด และการกำหนดค่าการป้องกันที่เหมาะสม