18650 Pil Paketi Kapasitesi ve Çalışma Süresi Nasıl Hesaplanır?

18650 pil takımının kapasitesini ve çalışma süresini hesaplamak için hücre kapasitesini, seri ve paralel konfigürasyonu, nominal voltajı, cihaz gücünü, sistem verimliliğini ve kullanılabilir enerjiyi dikkate almanız gerekir.

Temel formüller şunlardır:

Paket kapasitesi (Ah) = Hücre kapasitesi (Ah) × Paralel sayım

Paket enerjisi (Wh) = Nominal voltaj (V) × Paket kapasitesi (Ah)

Tahmini çalışma süresi (saat) = Kullanılabilir paket enerjisi (Wh) × Sistem verimliliği ÷ Cihaz gücü (W)

Örneğin, 3000mAh 18650 hücre kullanan bir 3S2P pil paketinde şunlar bulunur:

• Nominal voltaj: 11,1V

• Kapasite: 6Ah

• Nominal enerji: 66,6Wh

Cihaz 10W tüketiyorsa ve sistem verimliliği %90 ise yedek kapasite, pil yaşlanması, sıcaklık ve voltaj kesintisi dikkate alınmadan teorik çalışma süresi yaklaşık 5,99 saattir.

Bu hesaplamalar bir başlangıç ​​tahmini sağlar. Gerçek çalışma süresi, hedef ekipman ve yük profili ile yapılan testlerle doğrulanmalıdır. Bu doğrulama, hem paket düzeyinde yük testini hem de Bölüm 1'de açıklanan hücre düzeyindeki kontrolleri içermelidir. 18650 pil kapasitesi ve sağlık testi.

Hızlı Referans: 18650 Pil Paketi Kapasitesi ve Çalışma Süresi

Aşağıdaki örneklerde 3000 mAh piller ve 3,7 V nominal hücre voltajı kullanılmaktadır.

%90 sistem verimliliğine sahip 10W'lık bir cihaz için:

Bu sonuçlar tam nominal kapasitenin mevcut olduğunu varsaymaktadır. Pratik kullanımda mevcut çalışma süresi, deşarjın kesilmesi, sıcaklık, eskime, voltaj dönüşümü ve yük değişikliklerinden dolayı daha düşük olabilir.

Bu referans değerleri, özel bir konfigürasyona girmeden önce formülleri kontrol etmek için kullanışlıdır.

mAh ve Ah Ne Demektir?

mAh ve Ah Dönüşümü

Pil kapasitesi genellikle miliamper-saat veya mAh ve amper-saat veya Ah cinsinden ifade edilir.

Dönüşüm:

1 Ah = 1000 mAh

Örnekler:

• 2000mAh = 2Ah

• 2600mAh = 2,6Ah

• 3000mAh = 3Ah

• 3500mAh = 3,5Ah

Bir pil paketini hesaplarken, öncelikle hücre kapasitesini mAh'den Ah'ye dönüştürmek genellikle daha kolaydır.

Örneğin:

3000mAh ÷ 1000 = 3Ah

Kapasite rakamı, belirli test koşulları altında bir hücrenin ne kadar elektrik yükü sağlayabileceğini gösterir. Doğrudan paket voltajını, maksimum akımı veya çalışma süresini göstermez. Ortak 18650 kapasite aralıkları ve kapasite ile deşarj akımı arasındaki fark şu şekilde özetlenmiştir: 18650 pil kaç mAh.

Kapasite Mevcut İle Aynı Değil

3000mAh'lik bir hücre otomatik olarak 3A veya 30A sağlamaz. Kapasite ve deşarj akımı farklı özelliklerdir.

Bir hücrenin mevcut kapasitesi şunlara bağlıdır:

• Hücre tasarımı

• İç direnç

• Sürekli deşarj derecesi

• Tepe deşarj derecesi

• Sıcaklık

• BMS ve kablolama sınırlamaları

Kapasite, bir pilin bir yükü ne kadar süreyle çalıştırabileceğini tahmin etmek için kullanılır. Mevcut kapasite, hücrenin bu yükü güvenli bir şekilde destekleyip destekleyemeyeceğini belirler.

Seri ve Paralel Bağlantılar Kapasiteyi Nasıl Etkiler?

Kapasite hesaplamalarında temel ayrım basittir: seri ve paralel 18650 akü bağlantıları voltajın, kapasitenin ve akımın paket genelinde nasıl dağıtıldığını belirler.

• Seri bağlantılar gerilimi artırır.

• Paralel bağlantılar kapasiteyi artırır.

• Seri bağlantılar amper-saat kapasitesini çoğaltmaz.

• Paralel bağlantılar hücre grubunun nominal gerilimini arttırmaz.

Seri Paketteki Kapasite

Aynı hücreler seri olarak bağlandığında, amper-saat kapasitesi seri dizideki bir hücreninkine benzer kalırken voltaj birbirine eklenir.

Örneğin, 3000mAh hücre kullanıldığında:

• 1S1P: 3,7V, 3Ah

• 2S1P: 7,4V, 3Ah

• 3S1P: 11,1V, 3Ah

• 4S1P: 14,8V, 3Ah

Gerilim arttığı için enerji artar:

11,1V × 3Ah = 33,3Wh

Paralel Paketteki Kapasite

Aynı hücreler paralel bağlandığında, amper-saat kapasitesi artarken voltaj bir hücrenin nominal voltajında ​​kalır.

3000mAh hücrelerin kullanılması:

• 1S1P: 3,7V, 3Ah

• 1S2P: 3,7V, 6Ah

• 1S3P: 3,7V, 9Ah

Bu nedenle paralel sayım, paket kapasitesi hesaplamalarında kullanılan ana faktördür.

3S1P, 3S2P ve 3S3P Örnekleri

3000mAh, 3,7V hücrelerin kullanılması:

3S1P

• Toplam üç hücre

• Üç seri grubu

• Her grupta bir hücre

• Nominal voltaj: 11,1V

• Kapasite: 3Ah

• Enerji: 33.3Wh

3S2P

• Toplam altı hücre

• Üç seri grubu

• Her grupta paralel iki hücre

• Nominal voltaj: 11,1V

• Kapasite: 6Ah

• Enerji: 66.6Wh

3S3P

• Toplam dokuz hücre

• Üç seri grubu

• Her grupta paralel üç hücre

• Nominal voltaj: 11,1V

• Kapasite: 9Ah

• Enerji: 99.9Wh

3S konfigürasyonu genellikle 12V sınıfı lityum iyon pil paketi olarak tanımlanır; the 12V 18650 akü paketi örneği seri sayımı, nominal voltaj ve hücre sayımı arasındaki ilişkiyi gösterir.

18650 Pil Paketi Kapasitesi Nasıl Hesaplanır?

Temel kapasite formülü:

Paket kapasitesi (Ah) = Hücre kapasitesi (Ah) × Paralel sayım

3000mAh hücreler için:

Seri bağlantılar esas olarak voltajı etkilediği için kapasite formülünde seri sayısı görünmez.

Farklı bir hücre kapasitesi kullanılırsa sonuç buna göre değişir.

Örneğin, 3500mAh hücre kullanan bir 3S2P paketinde şunlar bulunur:

3,5Ah × 2 = 7Ah

Paketin nominal voltajı hala yaklaşık 11,1V'tur ancak kapasitesi, 3000mAh hücre kullanan 3S2P paketiyle karşılaştırıldığında 6Ah'den 7Ah'ye çıkar.

Wh Cinsinden Pil Paketi Enerjisi Nasıl Hesaplanır?

Ah cinsinden kapasite, voltaj dahil edilmediği sürece toplam enerjiyi söylemez.

Enerji formülü:

Paket enerjisi (Wh) = Nominal voltaj (V) × Paket kapasitesi (Ah)

Örnekler:

3000mAh Hücreli 3S1P

11,1V × 3Ah = 33,3Wh

3000mAh Hücreli 3S2P

11,1V × 6Ah = 66,6Wh

3000mAh Hücreli 3S3P

11,1V × 9Ah = 99,9Wh

Farklı pil konfigürasyonlarını karşılaştırırken watt-saat, hem voltajı hem de kapasiteyi içerdiğinden genellikle amper-saatten daha kullanışlıdır.

Örneğin 3,7V 6Ah akü ile 11,1V 6Ah akü aynı miktarda enerji depolamaz:

• 3,7V × 6Ah = 22,2Wh

• 11,1V × 6Ah = 66,6Wh

Gerilim her zaman hesaplamaya dahil edilmelidir.

Cihaz Güç Tüketimi Nasıl Hesaplanır?

Çalışma zamanı hesaplamaları cihazın güç tüketimini gerektirir.

Cihaz gücü zaten watt cinsinden sağlanıyorsa doğrudan bu değeri kullanın.

Cihazın voltajı ve akımı sağlanıyorsa şunu kullanın:

Cihaz gücü (W) = Cihaz voltajı (V) × Cihaz akımı (A)

Örneğin:

• Cihaz giriş voltajı: 12V

• Çalışma akımı: 1,5A

12V × 1,5A = 18W

Tahmini çalışma süresi daha sonra paket enerjisinden ve 18W yükten hesaplanabilir.

Değişken Yükler ve Görev Döngüleri

Birçok cihaz sabit miktarda güç tüketmez. Bir GPS izleyicinin, kablosuz cihazın, tıbbi cihazın veya robotik sistemin farklı çalışma modları olabilir.

Pratik bir tahmin şunları dikkate almalıdır:

• Başlatma gücü

• Sürekli çalışma gücü

• Bekleme gücü

• Motor veya aktüatör tepe noktaları

• Kablosuz iletim süreleri

• Ekran veya sensör etkinliği

• Görev döngüsü

Değişken bir yük için en yüksek kısa vadeli güç değeri yerine ortalama gücü kullanın.

Örneğin bir cihaz aktif çalışma sırasında 12W tüketiyor ancak sürenin yarısı kadar 2W bekleme modunda kalıyorsa ortalama gücü 12W'ın altında olacaktır. Yalnızca maksimum yükün kullanılması çalışma süresinin küçümsenmesine yol açabilir, yalnızca bekleme gücü kullanılması ise gerçekçi olmayan bir sonuç üretebilir.

18650 Pil Çalışma Süresi Nasıl Hesaplanır?

Temel çalışma zamanı formülü şöyledir:

Çalışma süresi (h) = Paket enerjisi (Wh) × Sistem verimliliği ÷ Cihaz gücü (W)

3000mAh hücre kullanan bir 3S2P paketi için:

• Nominal enerji: 66,6Wh

• Cihaz gücü: 10W

• Sistem verimliliği: %90

66,6Wh × 0,90 ÷ 10W = 5,99 saat

Bu koşullar altında tahmini çalışma süresi yaklaşık 6 saattir.

Farklı Cihaz Yükleriyle Çalışma Zamanı Örneği

Aynı 66,6Wh pil paketini ve %90 sistem verimliliğini kullanarak:

Bu ilişki gerçek kullanımda her zaman mükemmel şekilde doğrusal değildir çünkü daha yüksek akım yükleri kullanılabilir kapasiteyi azaltabilir ve voltaj düşüşünü artırabilir.

Sistem Verimliliği Çalışma Zamanını Nasıl Etkiler?

Pil takımı doğrudan cihaza bağlanmayabilir. Birçok ürün şunları kullanır:

• DC-DC dönüştürücüler

• Voltaj regülatörleri

• İnvertörler

• Motor kontrolörleri

• Koruma bileşenleri

• Güç yönetimi devreleri

Her bileşen enerji kaybına neden olabilir.

Nominal akü enerjisi 66,6Wh ve sistem verimliliği %90 ise:

66,6Wh × %90 = 59,94Wh dönüşüm kayıplarından sonra kullanılabilir

10W yük için:

59,94Wh ÷ 10W = 5,99 saat

Verimlilik %80'e düşerse:

66,6Wh × %80 ÷ 10W = 5,33 saat

Bu fark, saatlerce çalışan veya yüksek dönüşüm kayıplarına sahip uygulamalarda önemli olabilir.

Kullanılabilir Kapasite ve Kesme Gerilimi Çalışma Süresini Nasıl Etkiler?

Nominal kapasite, çalışan bir cihazda her zaman tam olarak mevcut olmayabilir.

Gerçek kullanılabilir kapasite şu şekilde azaltılabilir:

• BMS kesme voltajı

• Cihaz düşük voltaj koruması

• Yüksek deşarj akımı

• Hücre yaşlanması

• Düşük sıcaklık

• İç direnç

• Gerilim dönüştürücü gereksinimleri

• Pil paketi dengesizliği

Paket voltajı sistemin minimum giriş voltajına ulaştığından, her hücre tam veri sayfası kapasitesini sunmadan önce bir cihaz çalışmayı durdurabilir. 18650 akü voltajı kılavuzu, bir lityum iyon paketinde nominal, tam şarj ve kesme değerlerinin kullanılabilir voltaj aralığını nasıl tanımladığını açıklar.

Daha muhafazakar bir formül şöyledir:

Çalışma süresi = Nominal enerji × Kullanılabilir kapasite oranı × Sistem verimliliği ÷ Cihaz gücü

Muhafazakar 3S2P Örneği

Aynı 3S2P paketini kullanarak:

• Nominal enerji: 66,6Wh

• Tahmini kullanılabilir kapasite oranı: %85

• Sistem verimliliği: %90

• Cihaz gücü: 10W

66,6Wh × %85 × %90 ÷ 10W = 5,09 saat

Bu tahmin teorik 5,99 saatten daha düşüktür çünkü yedek enerjiye ve paketin gerçek çalışma sınırlarına izin verir.

Kullanılabilir kapasite oranı mümkün olduğunca testlere dayanmalıdır. Her pil paketi için evrensel bir değer olarak ele alınmamalıdır.

Gerçek Çalışma Süresini Hangi Faktörler Değiştirebilir?

Hesaplanan sonuç yalnızca bir tahmindir. Gerçek çalışma zamanı aşağıdakilerden dolayı değişebilir:

Pil Sıcaklığı

Düşük sıcaklıklar mevcut kapasiteyi azaltabilir ve iç direnci artırabilir. Yüksek sıcaklıklar yaşlanmayı hızlandırabilir ve koruma sisteminin çalışmasını sınırlamasına neden olabilir.

Hücre Yaşlanması

Hücreler yaşlandıkça kapasiteleri azalabilir ve iç dirençleri artabilir. Sıcaklığın, boşaltma derinliğinin, yükün ve depolamanın servis ömrü üzerindeki etkileri aşağıda tartışılmıştır. 18650 pil ne kadar dayanır ? Eski hücrelerle yapılan bir paket, aynı nominal kapasiteye sahip yeni hücrelerin kullanıldığı bir pakete göre daha az çalışma süresi sağlayabilir.

Deşarj Akımı

Yüksek akım, daha fazla voltaj düşüşüne ve ısı oluşumuna neden olabilir. Ekipman düşük voltaj sınırına beklenenden daha erken ulaşabilir. Yüksek akım ekipmanı için hücrenin sürekli ve tepe deşarj limitleri kontrol edilmelidir. yüksek enerji tüketen 18650 pil seçimi .Yalnızca kapasiteden çıkarım yapılmak yerine

Yük Değişimi

Motorlu, kablosuz iletişimli, ekranlı veya çalışma modları değişen bir cihaz belirli zamanlarda daha fazla güç çekebilir.

Kablolama ve Konektör Kayıpları

Uzun kablolar, küçük iletkenler, zayıf lehim bağlantıları ve küçük boyutlu konektörler ilave voltaj düşüşü ve enerji kaybına neden olabilir.

Pil Paketi Dengesi

Seri grupları arasındaki farklılıklar paketin kullanılabilir kısmını azaltabilir. Bir grup koruma sınırına diğer gruplardan önce ulaşabilir. Seri grup dengesi, koruma eşikleri ve sıcaklık izleme, 18650 pil paketi için BMS tasarımı . Hücre kapasitesi, iç direnç, voltaj ve parti farklılıkları da paket dengesini etkiler; 18650 pil paketi için hücre eşleştirme, bu değişkenlerin montaj öncesinde nasıl kontrol edildiğini açıklıyor.

18650 Pil Paketi Hesaplayıcısı Nasıl Kullanılır

18650 Pil Paketi Hesaplayıcısı, son konfigürasyonu seçmeden önce anahtar paketi parametrelerini tahmin etmek için kullanılabilir.

Tipik girdiler şunları içerir:

• Hücre kapasitesi

• Hücre nominal voltajı

• Seri sayısı

• Paralel sayım

• Cihaz yük gücü

• Sistem verimliliği

Tipik çıktılar şunları içerir:

• Toplam hücre sayısı

• Paket nominal voltajı

• Tam şarj voltajı

• Kesme voltajı

• Paket kapasitesi

• Enerji paketi

• Tahmini çalışma süresi

Hesaplayıcı, erken tasarım aşamasında kullanışlıdır ancak son pil paketinin yine de gerçek cihaz, kablolama, dönüştürücü ve çalışma ortamı ile test edilmesi gerekir.

OEM Akü Paketi Tasarımı için Kapasite Hesaplaması

Bir OEM projesi için kapasite hesaplaması spesifikasyonun yalnızca bir parçasıdır. Hücre ve paket ayrıca voltaja, sürekli ve tepe akıma, çalışma süresine, kullanılabilir alana, şarja, BMS'ye, termal koşullara ve numune doğrulamaya göre seçilmelidir; Bir OEM cihazı için 18650 pilin nasıl seçileceği bu gereksinimleri ürün düzeyinde çerçeveler.

Nihai paket tasarımı ayrıca şunları da doğrulamalıdır:

• Gerekli nominal voltaj

• Maksimum şarj voltajı

• Sürekli yük akımı

• Tepe yük akımı

• Hedef çalışma zamanı

• Mevcut kurulum alanı

• Çalışma sıcaklığı

• Bağlayıcı türü

• Tel uzunluğu ve ölçüsü

• BMS gereksinimleri

• Örnek test koşulları

• Üretim toleransı

Seçilen hücre kapasitesi, mevcut kapasite ve kullanılabilir alan kontrol edilmeden maksimuma çıkarılmamalıdır. Daha yüksek kapasiteli bir hücre daha düşük bir deşarj oranına sahip olabilirken, yüksek akımlı bir hücre daha az kapasite sağlayabilir.

Özelleştirilmiş pil paketleri için ZERNE'nin 18650 pil paketi çözümleri ve özel 18650 akü çözümleri gerekli voltaj, kapasite, akım, BMS, konnektörler, muhafaza ve numune testi gereksinimlerine göre değerlendirilebilir.

18650 Pil Paketi Çalışma Süresini Hesaplarken Yaygın Hatalar

1. mAh'ı Ah'a dönüştürmeden kullanma.

2. Kapasitenin seri sayısıyla çarpılması.

3. Paralel sayımın unutulması kapasiteyi artırır.

4. Kapasite dahil edilmeden voltajdan çalışma süresinin hesaplanması.

5. Nominal enerjiyi tamamen kullanılabilir enerji olarak ele almak.

6. DC-DC dönüştürücü verimliliğinin göz ardı edilmesi.

7. Ortalama güce ihtiyaç duyulduğunda maksimum cihaz gücünün kullanılması veya tam tersi.

8. Başlatma ve tepe akımı göz ardı ediliyor.

9. Aynı çalışma süresi tahmininin farklı sıcaklıklara uygulanması.

10. Daha yüksek bir mAh değerinin varsayılması, otomatik olarak daha yüksek akım kapasitesi anlamına gelir.

11. Gerilim kesme ve cihaz kapatma limitlerinin göz ardı edilmesi.

12. Paketin tamamını test etmeden teorik bir hesaplama kullanmak.

SSS

18650 pil takımının kapasitesini nasıl hesaplarım?

Bir hücrenin amper-saat cinsinden kapasitesini paralel bağlanan hücre sayısıyla çarpın:

Paket kapasitesi = Hücre kapasitesi × Paralel sayım

Örneğin, 3000mAh hücre kullanan bir 3S2P paketinin kapasitesi 6Ah'tır.

18650 pilleri seri bağlamak kapasiteyi artırır mı?

Hayır. Seri bağlantılar esas olarak voltajı artırır. Amper-saat kapasitesi seri dizideki bir hücreninkine benzer kalır.

18650 pili paralel bağlamak kapasiteyi artırır mı?

Evet. Paralel hücreler aynı nominal voltajı korurken kapasitelerini bir araya getirir.

3S2P 18650 pil paketinde kaç watt-saat vardır?

3000mAh hücre kullanan bir 3S2P paketinde yaklaşık olarak şunlar bulunur:

11,1V × 6Ah = 66,6Wh

Gerçek kullanılabilir enerji, kesme voltajı, verimlilik, sıcaklık ve eskime nedeniyle daha düşük olabilir.

3S2P 18650 pil takımı 10W'lık bir cihazı ne kadar süre çalıştırır?

66,6Wh nominal enerji ve %90 sistem verimliliği kullanarak:

66,6Wh × %90 ÷ 10W ≈ 5,99 saat

Yedek kapasite, eskime ve voltaj kesintisi dahil edildiğinde gerçek çalışma süresi daha düşük olabilir.

mAh ve Wh arasındaki fark nedir?

mAh veya Ah, elektrik şarj kapasitesini tanımlar. Wh hem kapasiteyi hem de voltajı içerir:

Wh = V × Ah

Watt-saat, farklı voltajlara sahip pil paketlerinin toplam enerjisini karşılaştırmak için genellikle daha kullanışlıdır.

Kesme voltajı kullanılabilir kapasiteyi nasıl etkiler?

Paket BMS'ye veya cihazın kesme voltajına ulaştığında pil güç sağlamayı durdurabilir. Bu, seçilen çalışma koşulları altında nominal kapasitenin bir kısmının kullanılamayabileceği anlamına gelir.

Daha yüksek kapasiteli 18650 hücre her zaman daha uzun çalışma süresi sağlar mı?

Genellikle uygun koşullar altında kullanıldığında daha fazla enerji sağlayabilir ancak çalışma süresi aynı zamanda mevcut değere, sıcaklığa, hücre yaşına, dönüşüm verimliliğine ve cihaz yüküne de bağlıdır.

Hesaplanan çalışma süresini nihai ürün spesifikasyonu olarak kullanabilir miyim?

Hayır. Hesaplama erken tasarım ve karşılaştırma için kullanılmalıdır. Nihai çalışma süresi, tam bir pil paketi ve temsili çalışma koşulları altındaki gerçek cihazla doğrulanmalıdır.

Çözüm

18650 pil paketi kapasitesinin ve çalışma süresinin hesaplanması, hücrenin mAh değerinin çarpılmasından daha fazlasını gerektirir.

Ana formüller şunlardır:

Paket kapasitesi = Hücre kapasitesi × Paralel sayım

Paket enerjisi = Nominal voltaj × Paket kapasitesi

Çalışma süresi = Kullanılabilir enerji × Sistem verimliliği ÷ Cihaz gücü

3S paketi için seri sayısı gerilim sınıfını belirler. Paralel sayım kapasiteyi belirler ve mevcut akımı etkiler. 3000mAh pil kullanan bir 3S1P paketi yaklaşık 3Ah sağlarken, 3S2P 6Ah ve 3S3P ise 9Ah sağlar.

Gerçekçi bir çalışma süresi tahmini aynı zamanda kullanılabilir kapasiteyi, kesme voltajını, dönüşüm kayıplarını, sıcaklığı, pil yaşlanmasını, akım talebini ve değişen cihaz yüklerini de hesaba katmalıdır.

OEM akü geliştirme için hesaplamalar başlangıç ​​noktasını sağlar. Pil paketinin üretim için onaylanmasından önce gerçek ekipmanla prototip testlerinin yapılması hâlâ gereklidir.