วิธีการคำนวณรันไทม์สำหรับชุดแบตเตอรี่ลิเธียม

การประมาณรันไทม์ของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นส่วนสำคัญของการพัฒนาผลิตภัณฑ์ OEM

อุปกรณ์อาจต้องใช้เวลาในการทำงานเฉพาะด้วยเหตุผลต่างๆ เช่น:

• อุปกรณ์ทางการแพทย์แบบพกพา

• เครื่องติดตาม GPS

• อุปกรณ์พกพาทางอุตสาหกรรม

• ผลิตภัณฑ์ไอโอที

• อุปกรณ์สวมใส่ได้

• เครื่องมือแบบพกพา

• อุปกรณ์สื่อสารไร้สาย

• วิทยาการหุ่นยนต์

• เครื่องใช้ไฟฟ้า

ระยะเวลารันไทม์จะพิจารณาจากความจุมากกว่าความจุที่พิมพ์ไว้บนฉลากแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้า ความจุ พลังงานที่ใช้ได้ พลังงานของอุปกรณ์ ความต้องการกระแสไฟ ประสิทธิภาพตัวแปลง อุณหภูมิ และการตั้งค่าการป้องกัน ล้วนส่งผลต่อระยะเวลาการทำงานของอุปกรณ์

การคำนวณรันไทม์ของชุดแบตเตอรี่อย่างง่ายสามารถให้การประมาณล่วงหน้าได้ อย่างไรก็ตาม ควรตรวจสอบเวลาการทำงานขั้นสุดท้ายโดยใช้แบตเตอรี่ อุปกรณ์ชาร์จ อุปกรณ์โฮสต์ และสภาพการทำงานจริง

คำตอบด่วน: คุณจะคำนวณรันไทม์ของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมได้อย่างไร

สำหรับการโหลดที่ค่อนข้างคงที่ สูตรพื้นฐานคือ:

เวลารันไทม์ (ชั่วโมง) = พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ (Wh) KW พลังงานอุปกรณ์โดยเฉลี่ย (W)

พลังงานแบตเตอรี่สามารถประมาณได้ดังนี้:

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

สูตรที่ใช้งานได้จริงมากขึ้นคือ:

รันไทม์ = แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด × ความจุ × ปัจจัยพลังงานที่ใช้งานได้ × ประสิทธิภาพของระบบ กำลังโหลดเฉลี่ย

สำหรับโหลดไฟฟ้ากระแสตรงที่มีกระแสคงที่ อาจใช้การประมาณที่ง่ายกว่า:

รันไทม์ (ชั่วโมง) = ความจุที่ใช้ได้ (Ah) ÷ กระแสโหลดเฉลี่ย (A)

โดยทั่วไปวิธีวัตต์-ชั่วโมงจะเหมาะสมกว่าเมื่ออุปกรณ์ใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า หรือเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่และแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์แตกต่างกัน

1. ทำความเข้าใจค่าที่ใช้ในการคำนวณรันไทม์

ก่อนที่จะคำนวณรันไทม์ ให้ระบุความหมายของแต่ละค่าก่อน

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดคือแรงดันอ้างอิงที่ใช้อธิบายก้อนแบตเตอรี่

ตัวอย่างเช่น:

• ชุดแบตเตอรี่ลิเธียม 1S: ประมาณ 3.7 V ที่กำหนด

• ชุดแบตเตอรี่ลิเธียม 2S: ประมาณ 7.4 V ที่กำหนด

• ชุดแบตเตอรี่ลิเธียม 3S: ประมาณ 11.1 V ที่กำหนด

• ชุดแบตเตอรี่ลิเธียม 4S: ประมาณ 14.8 V ที่กำหนด

แรงดันไฟแบตเตอรี่จริงจะเปลี่ยนแปลงระหว่างการชาร์จและการคายประจุ

ความจุสูงสุด

โดยปกติความจุจะแสดงเป็น:

• มิลลิแอมป์

• อา

การแปลงคือ:

1,000 มิลลิแอมป์ = 1 อา

แบตเตอรี่ 7.4 V, 2000 mAh มีความจุ 2 Ah

สำหรับรายละเอียดเกี่ยวกับการคำนวณความจุจากอนุกรมและเซลล์คู่ขนาน โปรดดู วิธีการคำนวณความจุของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน.

พลังงานของอุปกรณ์

โดยปกติพลังงานของอุปกรณ์จะแสดงเป็นวัตต์

อุปกรณ์อาจมี:

• กำลังเฉลี่ย

• พลังอย่างต่อเนื่อง

• พลังสูงสุด

• พลังงานสแตนด์บาย

• พลังเริ่มต้น

โดยปกติการคำนวณรันไทม์ควรใช้กำลังเฉลี่ยตลอดรอบการทำงาน ไม่ใช่เฉพาะอัตรากำลังสูงสุดเท่านั้น

ประสิทธิภาพ

พลังงานอาจหายไปใน:

• ตัวแปลงไฟ DC-DC

• ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

• สายเคเบิ้ล

• ขั้วต่อ

• ส่วนประกอบการป้องกัน

• ความต้านทานภายใน

• วงจรการชาร์จและการจัดการพลังงาน

ต้องพิจารณาประสิทธิภาพของระบบเมื่ออุปกรณ์ไม่ได้ใช้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่โดยตรง

2. คำนวณพลังงานแบตเตอรี่เป็นวัตต์-ชั่วโมง

ขั้นตอนแรกคือการแปลงข้อกำหนดแบตเตอรี่ให้เป็นพลังงาน

สูตรพื้นฐานคือ:

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

ตัวอย่าง: แบตเตอรี่ 3.7 V, 1000 mAh

การแปลงความจุ:

1,000 มิลลิแอมป์ = 1 อา

การคำนวณพลังงาน:

3.7 โวลต์ × 1 อา = 3.7 วัตต์ชั่วโมง

แบตเตอรี่มีพลังงานระบุประมาณ 3.7 Wh

ตัวอย่าง: แบตเตอรี่ 7.4 V, 2000 mAh

การแปลงความจุ:

2000 มิลลิแอมป์ = 2 อา

การคำนวณพลังงาน:

7.4 โวลต์ × 2 อา = 14.8 วัตต์ชั่วโมง

แบตเตอรี่มีพลังงานระบุประมาณ 14.8 Wh

ตัวอย่าง: แบตเตอรี่ 11.1 V, 5000 mAh

การแปลงความจุ:

5,000 mAh = 5 อา

การคำนวณพลังงาน:

11.1 โวลต์ × 5 อา = 55.5 วัตต์ชั่วโมง

แบตเตอรี่มีพลังงานระบุประมาณ 55.5 Wh

เหล่านี้เป็นค่าพลังงานที่ระบุ โดยปกติแล้วพลังงานที่ใช้ได้ซึ่งส่งไปยังอุปกรณ์จะต่ำกว่า

3. ใช้ปัจจัยด้านพลังงานที่ใช้งานได้

แบตเตอรี่ไม่สามารถส่งพลังงานเต็มพิกัดไปยังอุปกรณ์ได้เสมอไป

พลังงานที่ใช้ได้อาจลดลงโดย:

• แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของอุปกรณ์ขั้นต่ำ

• แรงดันไฟฟ้าตัด BMS

• ปล่อยกระแสไฟฟ้า

• อุณหภูมิต่ำ

• ความชราของเซลล์

• ความต้านทานภายใน

• ความจุสำรองที่จำเป็น

• ขีดจำกัดการป้องกันแบตเตอรี่

สูตรการประมาณค่าอย่างง่ายคือ:

พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ = พลังงานแบตเตอรี่ที่กำหนด × ปัจจัยพลังงานที่ใช้งานได้

ต้องเลือกปัจจัยตามการใช้งานและเงื่อนไขการทดสอบ ไม่ควรถือเป็นค่าคงที่สากล

ตัวอย่าง

สมมติ:

• พลังงานแบตเตอรี่ที่กำหนด: 14.8 Wh

• ปัจจัยด้านพลังงานที่ใช้ได้: 0.85

พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้ได้:

14.8 วัตต์ × 0.85 = 12.58 วัตต์

ซึ่งหมายความว่าอาจมีกำลังไฟประมาณ 12.58 Wh ภายใต้เงื่อนไขการทำงานที่กำหนดไว้ ก่อนที่จะพิจารณาการสูญเสียการแปลงเพิ่มเติม

4. คำนวณรันไทม์จากพลังงานของอุปกรณ์

สำหรับอุปกรณ์ที่มีความต้องการพลังงานค่อนข้างคงที่:

รันไทม์ = พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้ได้ KW พลังงานของอุปกรณ์

ตัวอย่าง: แบตเตอรี่ 7.4 V, 2000 mAh ที่จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ 5 W

ข้อกำหนดแบตเตอรี่:

• แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด: 7.4 โวลต์

• ความจุ: 2000 mAh หรือ 2 Ah

• พลังงานที่กำหนด: 14.8 Wh

สมมติ:

• ปัจจัยด้านพลังงานที่ใช้ได้: 0.85

• ประสิทธิภาพของระบบ: 0.90

• กำลังไฟของอุปกรณ์โดยเฉลี่ย: 5 W

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณพลังงานที่ระบุ

7.4 โวลต์ × 2 อา = 14.8 วัตต์ชั่วโมง

ขั้นตอนที่ 2: ใช้ปัจจัยด้านพลังงานที่ใช้งานได้

14.8 วัตต์ × 0.85 = 12.58 วัตต์

ขั้นตอนที่ 3: ใช้ประสิทธิภาพของระบบ

12.58 วัตต์ชั่วโมง × 0.90 = 11.32 วัตต์ชั่วโมง

ขั้นตอนที่ 4: คำนวณรันไทม์

11.32 Wh ۞ 5 W ۞ 2.26 ชม

รันไทม์โดยประมาณคือประมาณ:

2.3 ชม

นี่คือการประมาณการทางวิศวกรรม ระยะเวลารันไทม์จริงอาจสั้นลงหรือนานกว่านั้น ขึ้นอยู่กับความแปรผันของโหลด อุณหภูมิ แรงดันไฟตัด และสภาพของแบตเตอรี่

5. คำนวณรันไทม์จากปัจจุบัน

การคำนวณตามปัจจุบันสามารถใช้ได้เมื่อ:

• แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์

• กระแสโหลดค่อนข้างเสถียร

• ไม่มีขั้นตอนการแปลงแรงดันไฟฟ้าที่สำคัญ

• กระแสไฟวัดจากฝั่งแบตเตอรี่

สูตรพื้นฐานคือ:

รันไทม์ = ความจุที่ใช้ได้ (Ah) ÷ กระแสไฟฟ้าเฉลี่ย (A)

ตัวอย่าง: แบตเตอรี่ 3.7 V, 1000 mAh

สมมติ:

• ความจุแบตเตอรี่: 1000 mAh หรือ 1 Ah

• กระแสโหลดเฉลี่ย: 0.5 A

• ปัจจัยความจุที่ใช้ได้: 0.85

จัดอันดับรันไทม์:

1 Ah ۞ 0.5 A = 2 ชั่วโมง

รันไทม์ที่ปรับแล้ว:

2 ชั่วโมง × 0.85 = 1.7 ชั่วโมง

รันไทม์โดยประมาณคือประมาณ:

1.7 ชม

เมื่อวิธีการปัจจุบันอาจทำให้เข้าใจผิดได้

วิธีการปัจจุบันอาจให้ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้องเมื่อ:

• อุปกรณ์ใช้ตัวแปลง DC-DC

• แรงดันไฟแบตเตอรี่เปลี่ยนแปลงอย่างมาก

• กำลังโหลดยังคงที่ในขณะที่กระแสเปลี่ยนแปลง

• อุปกรณ์มีรอบการทำงานที่แปรผัน

• กระแสไฟของแบตเตอรี่แตกต่างจากกระแสไฟเข้าของอุปกรณ์

ในกรณีเหล่านี้ โดยทั่วไปวิธีวัตต์-ชั่วโมงจะเหมาะสมกว่า

6. ใช้วิธีวัตต์-ชั่วโมงสำหรับโหลดที่มีการควบคุม

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรือตัวแปลง แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่อาจเปลี่ยนแปลงในขณะที่อุปกรณ์ได้รับแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างคงที่

ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์อาจต้องใช้ไฟ 5 V จากชุดแบตเตอรี่ที่มีช่วงแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าและต่ำกว่า 5 V ตัวแปลงจะปรับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ตามอินพุตที่ต้องการของอุปกรณ์

ในสถานการณ์นี้:

• กระแสไฟของแบตเตอรี่เปลี่ยนแปลงเมื่อแรงดันแบตเตอรี่เปลี่ยนแปลง

• ประสิทธิภาพของตัวแปลงส่งผลต่อรันไทม์

• พลังงานของอุปกรณ์เป็นพื้นฐานที่มีเสถียรภาพมากขึ้นสำหรับการคำนวณ

สูตรที่ต้องการคือ:

รันไทม์ = พลังงานแบตเตอรี่ × ประสิทธิภาพ ÷ พลังงานของอุปกรณ์

ตัวอย่าง: แบตเตอรี่ 7.4 V พร้อมตัวแปลง 5 V

สมมติ:

• แบตเตอรี่: 7.4V, 2Ah

• พลังงานที่กำหนด: 14.8 Wh

• ประสิทธิภาพการแปลง: 90%

• กำลังไฟของอุปกรณ์: 4 วัตต์

• ปัจจัยด้านพลังงานที่ใช้ได้: 0.85

พลังงานที่ใช้ได้ที่ตัวเครื่อง:

14.8 วัตต์ชั่วโมง × 0.85 × 0.90 = 11.32 วัตต์ชั่วโมง

รันไทม์:

11.32 Wh 4 W = 2.83 ชั่วโมง

รันไทม์โดยประมาณ:

ประมาณ 2.8 ชม

7. บัญชีสำหรับการโหลดอุปกรณ์แบบแปรผัน

ผลิตภัณฑ์จำนวนมากไม่ใช้พลังงานคงที่

อุปกรณ์อาจสลับระหว่าง:

• โหมดสลีป

• โหมดสแตนด์บาย

• โหมดการวัด

• การส่งสัญญาณไร้สาย

• การทำงานของมอเตอร์

• การทำงานของจอแสดงผล

• เครื่องทำความร้อนหรือความเย็น

• การประมวลผลประสิทธิภาพสูง

ในกรณีนี้ ให้คำนวณกำลังเฉลี่ยโดยใช้โปรไฟล์การทำงาน

กำลังเฉลี่ย = พลังงานทั้งหมดที่ใช้ระหว่างรอบ KW ระยะเวลารอบ

หรือ:

กำลังเฉลี่ย = ผลรวมของกำลัง × เวลาสำหรับแต่ละโหมดการทำงาน ÷ เวลาทั้งหมด

ตัวอย่างโหลดแบบแปรผัน

สมมติว่าอุปกรณ์ทำงานในสามโหมด:

พลังงานทั้งหมดที่ใช้:

• นอนหลับ: 0.2 วัตต์ × 6 ชั่วโมง = 1.2 วัตต์ชั่วโมง

• การวัด: 1 วัตต์ × 2 ชั่วโมง = 2 วัตต์ชั่วโมง

• ระบบส่งกำลัง: 3 วัตต์ × 0.5 ชม. = 1.5 Wh

พลังงานทั้งหมด:

1.2 Wh + 2 Wh + 1.5 Wh = 4.7 Wh

เวลาทำการทั้งหมด:

6 ชม. + 2 ชม. + 0.5 ชม. = 8.5 ชม

กำลังเฉลี่ย:

4.7 Wh ۞ 8.5 ชม. ۞ 0.55 W

หากแบตเตอรี่สามารถจ่ายพลังงานที่ใช้ได้ 11.32 Wh:

11.32 Wh ۞ 0.55 W ۞ 20.6 ชม

การประมาณนี้มีความสมจริงมากกว่าการใช้ค่ากำลังสูงสุดสำหรับรอบการทำงานทั้งหมด

8. พิจารณาการเริ่มต้นและกระแสสูงสุด

กระแสไฟสูงสุดอาจไม่เปลี่ยนแปลงการคำนวณพลังงานเฉลี่ยอย่างมีนัยสำคัญ แต่ยังสามารถจำกัดรันไทม์ในทางปฏิบัติและทำให้แบตเตอรี่ปิดเครื่องได้

เหตุการณ์ปัจจุบันสูงอาจเกิดขึ้นเมื่อ:

• มอเตอร์สตาร์ท

• เครื่องส่งสัญญาณไร้สายเปิดใช้งาน

• เครื่องทำความร้อนเปิดขึ้น

• ปั๊มเริ่มทำงาน

• ไฟแบ็คไลท์ของจอแสดงผลจะเริ่มขึ้น

• โปรเซสเซอร์เข้าสู่โหมดประสิทธิภาพสูง

กระแสไฟสูงสุดอาจทำให้:

• แรงดันไฟฟ้าตก;

• การป้องกันกระแสเกิน BMS;

• เครื่องทำความร้อนขั้วต่อ;

• อุณหภูมิของเซลล์สูงขึ้น

• ลดกำลังการผลิต;

• รีเซ็ตอุปกรณ์โดยไม่คาดคิด

ควรเลือกแบตเตอรี่สำหรับทั้งสอง:

• พลังงานในการทำงานที่จำเป็น

• ความสามารถปัจจุบันที่ต้องการ

แบตเตอรี่ที่มีวัตต์-ชั่วโมงเพียงพอแต่ความสามารถกระแสไฟสูงสุดไม่เพียงพออาจไม่ทำงานอุปกรณ์ได้อย่างน่าเชื่อถือ

9. ทำความเข้าใจผลกระทบของการตัด BMS

BMS หรือวงจรป้องกันอาจถอดแบตเตอรี่ออกก่อนที่จะใช้พลังงานที่กำหนดทั้งหมด

สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นเนื่องจาก:

• แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ต่ำ

• กระแสเกิน;

• ไฟฟ้าลัดวงจร;

• อุณหภูมิสูง

• อุณหภูมิต่ำ

• ความไม่สมดุลของเซลล์

• เงื่อนไขการสื่อสารหรือข้อบกพร่อง

ดังนั้นการคำนวณรันไทม์จึงควรใช้พลังงานที่ใช้งานได้จริงที่มีอยู่ก่อนขีดจำกัดการป้องกันที่เกี่ยวข้อง

สำหรับแพ็คหลายเซลล์ ความไม่สมดุลของเซลล์อาจทำให้เซลล์หนึ่งถึงขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าก่อนเซลล์อื่นๆ ซึ่งสามารถลดความจุในการใช้งานของทั้งแพ็คได้

ควรพิจารณา BMS ในระหว่างการออกแบบแบตเตอรี่ ไม่ใช่เพิ่มหลังจากกำหนดเป้าหมายรันไทม์แล้ว ครอบคลุมความสัมพันธ์ที่กว้างขึ้นระหว่าง BMS แรงดันไฟฟ้า ความจุ และรันไทม์ การออกแบบชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: แรงดันไฟฟ้า ความจุ BMS และรันไทม์.

10. พิจารณาอุณหภูมิและการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่

การเปลี่ยนแปลงรันไทม์ตามสภาพการทำงาน

อุณหภูมิ

อุณหภูมิต่ำสามารถลดความจุที่มีอยู่และเพิ่มความต้านทานภายในได้ อุณหภูมิสูงอาจเร่งอายุแบตเตอรี่และส่งผลต่อประสิทธิภาพในระยะยาว

การประมาณรันไทม์ควรระบุ:

• อุณหภูมิในการทำงาน

• อุณหภูมิในการจัดเก็บ

• อุณหภูมิของแบตเตอรี่ระหว่างการคายประจุ

• โหลดที่คาดหวัง

• อายุการใช้งานที่ต้องการ

อายุแบตเตอรี่

ความจุที่มีอยู่ของแบตเตอรี่จะค่อยๆ เปลี่ยนไปตลอดอายุการใช้งาน หากอุปกรณ์ต้องทำงานตามเวลาที่กำหนดหลังจากใช้งานไปหลายเดือนหรือหลายปี เป้าหมายรันไทม์ควรรวมการสำรองอายุไว้ด้วย

ตัวอย่างเช่น OEM อาจกำหนด:

• เป้าหมายรันไทม์เริ่มต้น

• รันไทม์สิ้นสุดอายุการใช้งานขั้นต่ำ

• จำนวนรอบที่ต้องการ

• สภาพการเปลี่ยนแบตเตอรี่

ไม่ควรกำหนดขนาดแบตเตอรี่สำหรับประสิทธิภาพการใช้งานครั้งแรกเท่านั้น หากผลิตภัณฑ์ต้องการความน่าเชื่อถือในระยะยาว

11. ตัวอย่างการคำนวณรันไทม์สำหรับอุปกรณ์ OEM

สมมติว่าอุปกรณ์มือถือ OEM ต้องการ:

• แบตเตอรี่: 11.1V, 5000mAh

• กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย: 8 วัตต์

• ปัจจัยด้านพลังงานที่ใช้ได้: 0.85

• ประสิทธิภาพของระบบ: 0.90

ขั้นตอนที่ 1: แปลงความจุ

5,000 mAh = 5 อา

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณพลังงานที่ระบุ

11.1 โวลต์ × 5 อา = 55.5 วัตต์ชั่วโมง

ขั้นตอนที่ 3: ใช้ปัจจัยด้านพลังงานที่ใช้งานได้

55.5 วัตต์ × 0.85 = 47.18 วัตต์

ขั้นตอนที่ 4: ใช้ประสิทธิภาพของระบบ

47.18 วัตต์ × 0.90 = 42.46 วัตต์

ขั้นตอนที่ 5: คำนวณรันไทม์

42.46 Wh ۞ 8 W ۞ 5.3 ชม

รันไทม์โดยประมาณ:

ประมาณ 5.3 ชม

ผลลัพธ์นี้ควรได้รับการตรวจสอบผ่านการทดสอบเนื่องจากอุปกรณ์อาจใช้พลังงานมากขึ้นในระหว่างการเริ่มต้นระบบ การสื่อสารไร้สาย การประมวลผลข้อมูล หรือสภาวะที่มีโหลดสูงอื่นๆ

12. เหตุใดรันไทม์ที่คำนวณอาจแตกต่างจากรันไทม์จริง

รันไทม์ที่คำนวณได้เป็นการประมาณการตามสมมติฐาน ผลลัพธ์ที่แท้จริงอาจแตกต่างกันเนื่องจาก:

• กำลังเฉลี่ยสูงกว่าที่คาดไว้

• ปริมาณการใช้สแตนด์บายที่ไม่ได้วัด

• รูปแบบการโหลดแบบแปรผัน

• ความทนทานต่อความจุของแบตเตอรี่

• ผลกระทบจากอัตราการคายประจุ

• อุณหภูมิ;

• ความต้านทานภายใน

• เครื่องตัด BMS;

• ประสิทธิภาพของตัวแปลง

• การสูญเสียสายเคเบิลและขั้วต่อ

• อายุแบตเตอรี่

• ความไม่สมดุลของเซลล์

• การตั้งค่าการปิดเครื่อง

วิธีที่ดีที่สุดในการปรับปรุงการประมาณการคือการวัดอุปกรณ์จริงภายใต้เงื่อนไขที่เป็นตัวแทน

การวัดที่แนะนำได้แก่:

• แรงดันไฟฟ้าด้านแบตเตอรี่

• กระแสไฟด้านแบตเตอรี่

• กำลังไฟฟ้าเข้าของอุปกรณ์

• อุณหภูมิ;

• รันไทม์ถึงจุดตัดที่กำหนด

• กำลังไฟฟ้าในแต่ละโหมดการทำงาน

• พฤติกรรมระหว่างเหตุการณ์ที่มีการใช้งานสูงสุด

13. การทดสอบรันไทม์ควรใช้อุปกรณ์จริง

ควรทดสอบชุดแบตเตอรี่กับอุปกรณ์โฮสต์จริงหรือโหลดตัวแทน

แผนการทดสอบควรกำหนด:

• รุ่นแบตเตอรี่;

• สถานะการชาร์จของแบตเตอรี่

• เครื่องชาร์จและวิธีการชาร์จ

• โปรไฟล์การทำงานของอุปกรณ์

• อุณหภูมิแวดล้อม

• อุณหภูมิแบตเตอรี่เริ่มต้น

• สภาพการตัด;

• อุปกรณ์วัด;

• จำนวนตัวอย่างทดสอบ

• เกณฑ์การยอมรับรันไทม์

โหลดที่มีความต้านทานคงที่แบบธรรมดาอาจไม่สร้างพฤติกรรมของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จริงขึ้นมาใหม่ หากเป็นไปได้ การทดสอบควรใช้วงจรการทำงานของอุปกรณ์จริง

สำหรับการวางแผนการทดสอบระดับบรรจุภัณฑ์ที่กว้างขึ้น โปรดดู รายการตรวจสอบการทดสอบแบตเตอรี่.

14. วิธีปรับปรุงรันไทม์ของชุดแบตเตอรี่

หากรันไทม์ที่คำนวณได้สั้นเกินไป ทีมออกแบบสามารถประเมิน:

• เพิ่มความจุของแบตเตอรี่

• การเลือกเซลล์พลังงานที่สูงกว่า

• ลดการใช้พลังงานของอุปกรณ์

• การปรับปรุงประสิทธิภาพของคอนเวอร์เตอร์

• ลดกระแสไฟสแตนด์บาย;

• การปรับรอบการทำงาน

• การเพิ่มประสิทธิภาพการส่งสัญญาณไร้สาย

• การปรับปรุงสภาพความร้อน

• ลดการสูญเสียสายเคเบิลและขั้วต่อ

• การตรวจสอบการตั้งค่าจุดตัด BMS

• การใช้การกำหนดค่าแบบอนุกรม-ขนานที่แตกต่างกัน

การเพิ่มความจุอาจทำให้น้ำหนัก ปริมาตร ราคา และเวลาในการชาร์จของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น ทางออกที่ดีที่สุดควรสร้างสมดุลระหว่างรันไทม์กับขนาด น้ำหนัก กำลังไฟ และข้อกำหนดเชิงพาณิชย์ของผลิตภัณฑ์

สำหรับการเลือกแบตเตอรี่ระดับผลิตภัณฑ์ โปรดดู วิธีเลือกชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบรีชาร์จสำหรับอุปกรณ์ OEM.

รายการตรวจสอบรันไทม์ของชุดแบตเตอรี่ลิเธียม

ก่อนที่จะอนุมัติการประมาณการรันไทม์ ให้ยืนยันสิ่งต่อไปนี้

• แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่

• ความจุของแบตเตอรี่

• ความจุแปลงเป็น Ah

• พลังงานแบตเตอรี่ที่กำหนดในหน่วย Wh

• ปัจจัยด้านพลังงานที่ใช้ได้

• พลังงานเฉลี่ยของอุปกรณ์

• กำลังสูงสุดของอุปกรณ์

• ประสิทธิภาพของตัวแปลง

• โหมดการทำงาน

• โปรไฟล์โหลดเฉลี่ย

• เงื่อนไขการตัด BMS

• อุณหภูมิในการทำงาน

• ข้อกำหนดอายุแบตเตอรี่

• เกณฑ์การยอมรับรันไทม์

• แผนการทดสอบอุปกรณ์จริง

คำถามที่พบบ่อย

ฉันจะคำนวณรันไทม์ของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมได้อย่างไร

คูณแรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ที่ระบุด้วยความจุในหน่วยแอมป์-ชั่วโมงเพื่อให้ได้วัตต์-ชั่วโมง ปรับตามพลังงานที่ใช้ได้และประสิทธิภาพของระบบ จากนั้นหารด้วยกำลังไฟเฉลี่ยของอุปกรณ์

แบตเตอรี่ 7.4 V, 2000 mAh จะอยู่ได้นานแค่ไหน?

ชุดประกอบด้วยพลังงานระบุประมาณ 14.8 Wh รันไทม์ขึ้นอยู่กับพลังงานของอุปกรณ์ ที่โหลด 5 W ระยะเวลารันไทม์ตามทฤษฎีคือประมาณ 3 ชั่วโมง ก่อนที่จะพิจารณาการสูญเสียประสิทธิภาพและความสามารถในการใช้งานได้

รันไทม์ของแบตเตอรี่คำนวณโดยใช้ mAh หรือ Wh หรือไม่

สามารถใช้ mAh ได้เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่และกระแสโหลดยังคงค่อนข้างคงที่ โดยปกติ Wh จะเหมาะสมกว่าเมื่อใช้อุปกรณ์แปลงแรงดันไฟฟ้าหรือเมื่อเปรียบเทียบแบตเตอรี่ที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าต่างกัน

เหตุใดรันไทม์จริงจึงสั้นกว่าค่าที่คำนวณได้

การคำนวณอาจไม่ได้คำนึงถึงการสูญเสียการแปลง, การตัด BMS, อุณหภูมิ, กระแสไฟสูงสุด, อายุของแบตเตอรี่, โหลดที่แปรผัน และความจุที่ใช้งานได้

แบตเตอรี่ความจุสูงกว่าจะให้รันไทม์นานขึ้นเสมอหรือไม่

โดยปกติแล้ว แบตเตอรี่ที่มีความจุสูงกว่าสามารถให้รันไทม์ได้มากกว่าหากแรงดันไฟและสภาวะการทำงานเทียบเคียงได้ อย่างไรก็ตาม ต้องพิจารณาประสิทธิภาพการคายประจุของเซลล์ น้ำหนักแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพตัวแปลง และพลังงานของอุปกรณ์ด้วย

อุณหภูมิส่งผลต่อระยะเวลาการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างไร

อุณหภูมิต่ำสามารถลดความจุที่มีอยู่และเพิ่มความต้านทานภายในได้ อุณหภูมิสูงอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและเร่งการเสื่อมสภาพ ควรระบุรันไทม์ที่อุณหภูมิการทำงานที่กำหนด

ควรใช้กำลังไฟฟ้าสูงสุดเพื่อคำนวณรันไทม์หรือไม่

โดยปกติรันไทม์ควรใช้พลังงานเฉลี่ยตลอดวงจรการทำงาน ยังคงต้องตรวจสอบกำลังไฟฟ้าสูงสุดแยกต่างหากเพื่อยืนยันว่าแบตเตอรี่, BMS, สายไฟ และขั้วต่อสามารถรองรับความต้องการกระแสไฟฟ้าสูงชั่วคราวได้

ฉันจะตรวจสอบการคำนวณรันไทม์ได้อย่างไร

ทดสอบก้อนแบตเตอรี่จริงกับอุปกรณ์จริงภายใต้โหมดการทำงาน อุณหภูมิ และสภาวะการตัดไฟ เปรียบเทียบผลลัพธ์ที่วัดได้กับการประมาณการเดิม

บทสรุป

สูตรรันไทม์พื้นฐานของแบตเตอรี่ลิเธียมคือ:

รันไทม์ = พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้ได้ KW พลังงานอุปกรณ์โดยเฉลี่ย

พลังงานแบตเตอรี่สามารถประมาณได้ดังนี้:

พลังงานที่กำหนด = แรงดันไฟฟ้า × ความจุ

การคำนวณเชิงปฏิบัติควรคำนึงถึง:

• ความจุที่ใช้งานได้;

• ประสิทธิภาพการแปลง

• รูปแบบโหลด;

• กระแสสูงสุด;

• เครื่องตัด BMS;

• อุณหภูมิ;

• อายุแบตเตอรี่

• สภาพการทำงานของอุปกรณ์

ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 7.4 V, 2000 mAh มีพลังงานระบุประมาณ 14.8 Wh เวลาการทำงานจริงขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่สามารถเข้าถึงอุปกรณ์ได้ และปริมาณพลังงานที่อุปกรณ์ใช้ในระหว่างรอบการทำงานทั้งหมด

หากคุณกำลังพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ต้องใช้เวลารันไทม์ของแบตเตอรี่โดยเฉพาะ ให้แชร์โปรไฟล์พลังงานของอุปกรณ์ เวลาทำงานเป้าหมาย แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ พื้นที่ว่าง และปริมาณการผลิตที่คาดหวังกับทีมเทคนิคของ ZERNE ZERNE สามารถช่วยประเมินความจุที่ต้องการและพัฒนาโซลูชันชุดแบตเตอรี่ลิเธียมแบบกำหนดเองสำหรับการใช้งาน OEM ของคุณ