Акумуляторні блоки 7,4 В проти 11,1 В та 14,8 В

Акумуляторні блоки 7,4 В, 11,1 В і 14,8 В – це загальні платформи напруги для акумуляторних систем літій-іонних і літій-полімерних батарей.

Вони часто використовуються в:

• Портативне електронне обладнання

• Промислові портативні пристрої

• Медичне обладнання

• Робототехніка

• RC обладнання

• Системи безпілотників

• електроінструмент

• Продукти моніторингу

• Компактні енергетичні системи

Ці значення напруги зазвичай відповідають різній кількості елементів, з’єднаних послідовно:

• 7,4 В = 2 С

• 11,1 В = 3 С

• 14,8 В = 4 С

Використовуючи стандартні літієві елементи з номінальною напругою приблизно 3,7 В, три конфігурації забезпечують різні діапазони робочої напруги, рівні енергії та вимоги до зарядки.

Однак вибір акумуляторної батареї не слід починати з питання 'Яка напруга потужніша?' Правильний вибір залежить від головного пристрою та повної системи живлення.

Швидка відповідь: у чому різниця?

Основні відмінності:

• Вища напруга з більшою кількістю послідовно з’єднаних елементів;

• Різні вимоги до зарядного пристрою;

• Різні вимоги до BMS;

• Різна потреба в струмі для однієї і тієї ж потужності;

• Різна енергія при однаковій потужності;

• Різна сумісність з головним пристроєм.

Акумулятор на 14,8 В автоматично не кращий за акумулятор на 7,4 В. Це підходить лише тоді, коли пристрій і система живлення розраховані на цей діапазон напруги.

1. Чому 7,4 В, 11,1 В і 14,8 В відповідають 2S, 3S і 4S

Значення 'S' представляє кількість клітинок або груп клітинок, з'єднаних послідовно.

Для стандартних номінальних елементів 3,7 В:

Напруга пакета = номінальна напруга елемента × кількість серій

Тому:

• 3,7 В × 2 = 7,4 В;

• 3,7 В × 3 = 11,1 В;

• 3,7 В × 4 = 14,8 В.

Відповідна напруга повного заряду зазвичай базується на приблизно 4,2 В на елемент:

• 4,2 В × 2 = 8,4 В;

• 4,2 В × 3 = 12,6 В;

• 4,2 В × 4 = 16,8 В.

Це загальні контрольні значення для стандартних перезаряджуваних LiPo та літій-іонних елементів. Фактична специфікація батареї завжди повинна відповідати обраній моделі елемента та таблиці даних виробника.

Повне пояснення конфігурацій 1S, 2S, 3S і 4S див Пояснення щодо акумуляторів LiPo 1S, 2S, 3S і 4S.

2. Акумуляторні блоки 7,4 В

Акумуляторна батарея 7,4 В зазвичай має конфігурацію 2S.

Основні електричні характеристики

Стандартний пакет 7,4 В зазвичай має:

• Номінальна напруга: 7,4 В;

• Напруга повного заряду: 8,4 В;

• Дві групи клітин послідовно;

• Ємність визначається окремою коміркою або паралельною конфігурацією.

Приклад: 7,4 В, 2000 мАг

Пакет 2S1P із двома елементами ємністю 1000 мАг забезпечує приблизно:

• Номінальна напруга: 7,4 В;

• Ємність: 1000mAh;

• Номінальна енергія: 7.4Wh.

Пакет 2S2P із чотирма елементами ємністю 1000 мАг забезпечує приблизно:

• Номінальна напруга: 7,4 В;

• Ємність: 2000mAh;

• Номінальна енергія: 14.8Wh.

Напруга залишається на платформі 7,4 В, тоді як паралельний рахунок змінює ємність і струм.

Коли підходить пакет 7,4 В?

Блок живлення 7,4 В може підійти, коли:

• Прилад розрахований на діапазон напруг 2S;

• Виріб використовує систему живлення середньої напруги;

• Компактне двокомпонентне послідовне розташування підходить для пристрою;

• Необхідна потужність може бути доставлена ​​при доступному струмі;

• Зарядний пристрій і BMS підтримують роботу 2S.

ЗЕРНЕ Сторінка літієвої батареї 7,4 В містить приклади батарей різної ємності та фізичних розмірів.

3. Акумуляторні блоки 11,1 В

Акумуляторна батарея 11,1 В зазвичай має конфігурацію 3S.

Основні електричні характеристики

Стандартний пакет 11,1 В зазвичай має:

• Номінальна напруга: 11,1 В;

• Напруга повного заряду: 12,6 В;

• Три групи клітин послідовно;

• Ємність визначається окремою коміркою або паралельною конфігурацією.

Приклад: 11,1 В, упаковка 2000 мАг

Пакет 3S1P із трьома елементами 2000 мАг забезпечує приблизно:

• Номінальна напруга: 11,1 В;

• Ємність: 2000mAh;

• Номінальна енергія: 22.2Wh.

Пакет 3S2P із шістьма елементами 2000 мАг забезпечує приблизно:

• Номінальна напруга: 11,1 В;

• Ємність: 4000mAh;

• Номінальна енергія: 44.4Wh.

Коли придатний акумулятор на 11,1 В?

Пакет 11,1 В можна розглядати, коли:

• У пристрої використовується платформа напруги 3S;

• Для системи живлення потрібна напруга вище 7,4 В;

• Пристрій має переваги від меншого струму при тій же потужності;

• Доступний простір може вмістити три послідовні групи комірок;

• Зарядний пристрій і BMS підтримують роботу 3S.

ЗЕРНЕ Сторінка літієвої батареї 11,1 В містить приклади конфігурацій 3S акумуляторної батареї на рівні продукту.

4. Акумуляторні блоки 14,8 В

Акумуляторна батарея 14,8 В зазвичай має конфігурацію 4S.

Основні електричні характеристики

Стандартний пакет 14,8 В зазвичай має:

• Номінальна напруга: 14,8 В;

• Напруга повного заряду: 16,8 В;

• Чотири групи клітин у серії;

• Ємність визначається окремою коміркою або паралельною конфігурацією.

Приклад: 14,8 В, упаковка 2000 мАг

Пакет 4S1P із чотирма елементами 2000 мАг забезпечує приблизно:

• Номінальна напруга: 14,8 В;

• Ємність: 2000mAh;

• Номінальна енергія: 29.6Wh.

Пакет 4S2P із восьми елементів 2000 мАг забезпечує приблизно:

• Номінальна напруга: 14,8 В;

• Ємність: 4000mAh;

• Номінальна енергія: 59.2Wh.

Коли придатний акумулятор на 14,8 В?

Пакет 14,8 В можна розглядати, коли:

• Пристрій розрахований на вхід 4S;

• Система живлення потребує більшої напруги;

• Для певного рівня потужності пристрою потрібен менший струм;

• Розмір і вага упаковки прийнятні;

• Зарядний пристрій і BMS підтримують діапазон напруги 4S.

ЗЕРНЕ На сторінці літієвої батареї 14,8 В наведено приклади продуктів для літій-полімерної батареї 4S.

5. Порівняння напруги при однаковій потужності

Щоб справедливо порівняти три платформи напруги, припустимо, що кожна упаковка має однакову ємність 2000 мАг, або 2Аг.

Блоки з вищою напругою містять більше номінальної енергії, коли ємність в ампер-годинах однакова.

Однак це не означає, що блок вищої напруги можна підключити безпосередньо до будь-якого пристрою. Вхідний діапазон пристрою, перетворювач, зарядний пристрій, BMS і контролер двигуна мають підтримувати вибрану напругу.

6. Як напруга впливає на силу струму

Для даного рівня потужності:

Струм = Потужність ÷ Напруга

Припустімо, що для пристрою потрібна потужність 20 Вт.

Вища напруга може зменшити струм, необхідний для тієї самої потужності. Це може вплинути на:

• розмір дроту;

• Рейтинг роз'єму;

• Номінальний струм BMS;

• Електричні втрати;

• Теплогенерація;

• Дизайн конвертера.

Однак перевага меншого струму має значення лише в тому випадку, якщо електроніка пристрою розрахована на вищу напругу.

Батарея 14,8 В, підключена до пристрою, розрахованого на 7,4 В, може пошкодити вхідне коло, навіть якщо батарея має подібну ємність.

7. Напруга, ємність і час роботи

Сама по собі напруга не визначає час роботи.

Час виконання залежить від:

• Номінальна напруга;

• Ємність в Ач;

• Потужність пристрою;

• Корисна енергія;

• ККД перетворювача;

• BMS відсікання;

• температура;

• Операційний профіль.

Основна енергетична формула:

Енергія (Вт·год) = Напруга (В) × Ємність (А·год)

Приблизний час виконання:

Час роботи = корисна енергія (Вт·год) ÷ середня потужність пристрою (Вт)

Наприклад, якщо пристрій споживає 10 Вт:

• 7,4 В, 2 А·год = 14,8 Вт·год номінальної енергії;

• 11,1 В, 2 А·год = 22,2 Вт·год номінальної енергії;

• 14,8 В, 2 А·год = 29,6 Вт·год номінальної енергії.

У цьому прикладі пакет на 14,8 В має більше номінальної енергії, але остаточний час роботи залежить від корисної ємності та ефективності системи.

Детальні розрахунки часу виконання див Як розрахувати час роботи літієвої батареї.

8. Вимоги до зарядного пристрою

Зарядний пристрій має відповідати напрузі акумуляторної батареї.

Використання неправильного зарядного пристрою може призвести до:

• недозаряд;

• Перезарядка;

• Надмірна спека;

• Відключення захисту;

• Клітинний дисбаланс;

• Пошкодження акумулятора;

• Ризик безпеки.

Зарядний струм також повинен бути сумісний з:

• Специфікація комірки;

• Ємність упаковки;

• BMS;

• Теплові умови;

• Необхідний час зарядки.

Зарядний пристрій слід оцінювати разом з акумулятором і BMS, а не вибирати окремо.

9. Вимоги BMS для пакетів 7,4 В, 11,1 В і 14,8 В

Кількість серій впливає на дизайн BMS.

Пакет 7,4 В

Пакет 7,4 В зазвичай потребує 2S захисту та балансувальної структури, якщо він містить дві послідовні групи комірок.

Пакет 11,1 В

Пакет 11,1 В зазвичай потребує 3S BMS або конструкції захисту, яка контролює три групи серій.

Пакет 14,8 В

Пакет 14,8 В зазвичай вимагає 4S BMS або конструкції захисту, яка контролює чотири групи серій.

BMS може знадобитися надати:

• Моніторинг напруги клітини;

• Балансування клітин;

• Захист від перезаряду;

• Захист від перерозряду;

• Захист від перевантаження по струму;

• Захист від короткого замикання;

• Контроль температури;

• Комунікаційні функції, де це необхідно.

BMS має відповідати фактичній конфігурації упаковки. 2S BMS не слід використовувати для пакетів 3S або 4S.

10. Механічні та вагові міркування

Перехід від 7,4 В до 11,1 В або 14,8 В зазвичай збільшує кількість послідовних груп комірок. Це може вплинути на:

• Довжина упаковки;

• Ширина упаковки;

• Товщина упаковки;

• Облаштування клітини;

• Прокладка кабелю;

• посада BMS;

• вага;

• Вимоги до житла;

• Тепловіддача.

Тому платформу напруги слід вибирати разом із наявним простором для встановлення.

Батарея на 14,8 В може забезпечувати більше енергії за тієї самої номінальної потужності в Аг, але також може знадобитися більше елементів, більший корпус або інше розташування блоку.

Більш широкі критерії конструкції акумуляторної батареї див Дизайн літій-іонної батареї: напруга, ємність, BMS і час роботи.

11. Практичні приклади вибору OEM

Приклад 1: пристрій, розроблений для 7,4 В

Припустімо, що продукт OEM вимагає:

• Номінальна вхідна напруга: приблизно 7,4 В;

• Цільова ємність: 3000mAh;

• Середня течія;

• Компактний акумуляторний відсік.

Відповідною попередньою конфігурацією може бути:

2S2P з використанням двох паралельних груп осередків по 1500 мАг

Пристрій необхідно перевірити на наявність:

• 8,4 В вхід для повної зарядки;

• 2S BMS;

• 2S зарядка;

• Поточний потенціал;

• Розміри упаковки;

• Необхідний час виконання.

Приклад 2: пристрій, розроблений для 11,1 В

Припустімо, що промисловий пристрій вимагає:

• Номінальна вхідна напруга: приблизно 11,1 В;

• Цільова ємність: 4000mAh;

• Стабільна потужність для безперервного робочого циклу.

Попередня конфігурація може бути:

3S2P з використанням двох паралельних груп осередків по 2000 мАг

Акумуляторну систему слід перевірити на наявність:

• 12,6 В напруга повного заряду;

• 3S BMS;

• Відповідний зарядний пристрій;

• Балансування клітин;

• Піковий струм;

• Термічний і механічний захист.

Приклад 3: Пристрій, розроблений для 14,8 В

Припустімо, що для пристрою більшої потужності потрібно:

• Номінальна вхідна напруга: приблизно 14,8 В;

• Цільова ємність: 4000mAh;

• Менший струм при тій же потужності;

• Більший доступний акумуляторний відсік.

Попередня конфігурація може бути:

4S2P з використанням двох паралельних груп осередків 2000 мАг

Команда проектувальників повинна підтвердити:

• 16,8 В сумісність із повним зарядом;

• 4S BMS;

• Напруга зарядного пристрою;

• Ізоляція вхідного кола;

• Роз’єм і кабель;

• Вага упаковки та монтаж.

12. Яка напруга найкраща для пристрою OEM?

Немає універсальної найкращої напруги.

Виберіть 7,4 В, коли:

• Прилад розрахований на вхід 2S;

• Потрібна платформа акумулятора середньої напруги;

• Підходить компактна дворядна коміркова конструкція;

• Попит на потужність можна підтримувати в межах поточного ліміту.

Виберіть 11,1 В, коли:

• Прилад розрахований на вхід 3S;

• Потрібна більша напруга, ніж забезпечує платформа 7,4 В;

• Нижчий струм корисний;

• Електроніка пристрою та зарядний пристрій підтримують роботу 3S.

Виберіть 14,8 В, коли:

• Пристрій розрахований на вхід 4S;

• Для системи живлення потрібна більш висока напруга;

• Менший струм корисний для застосування;

• Продукт може вмістити більшу електричну та механічну систему.

Правильний вибір завжди повинен починатися зі специфікації пристрою, а не зі списку доступної напруги виробника акумулятора.

13. Поширені помилки вибору напруги

Помилка 1: Вибір найвищої напруги

Вища напруга автоматично не означає кращу. Він може перевищувати максимальну вхідну потужність пристрою.

Помилка 2: Ігнорування напруги повного заряду

Пакет на 7,4 В може досягати приблизно 8,4 В. Пакет на 14,8 В може досягати приблизно 16,8 В.

Помилка 3: порівняння лише номінальної напруги

Пристрій має бути сумісним з усім діапазоном робочої напруги.

Помилка 4: використання невідповідного зарядного пристрою

Зарядний пристрій має відповідати конфігурації 2S, 3S або 4S.

Помилка 5: Ігнорування вимог BMS

BMS має відповідати кількості серій і поточному попиту.

Помилка 6: припущення, що однаковий мАг означає однаковий час роботи

Батарея з вищою напругою з таким самим номінальним значенням Аг має більшу номінальну енергію, але потужність пристрою та ефективність перетворювача все одно визначають час роботи.

Помилка 7: копіювання конфігурації з іншого пристрою

Блок живлення 7,4 В, 11,1 В або 14,8 В слід вибирати залежно від конкретного хост-пристрою, а не лише для подібного продукту.

14. Контрольний список порівняння напруги

Перед вибором акумуляторної батареї підтвердьте:

• Номінальна напруга пристрою;

• Мінімальна напруга пристрою;

• Максимальна напруга пристрою;

• Допуск напруги повного заряду;

• Необхідна ємність акумулятора;

• Безперервний струм;

• Піковий струм;

• Цільовий час виконання;

• Напруга зарядного пристрою;

• Струм зарядки;

• кількість серій BMS;

• Вимоги до балансування клітин;

• Рейтинг роз'єму;

• Розмір кабелю;

• Розміри упаковки;

• обмеження ваги;

• Робоча температура;

• Вимоги до тестування;

• Очікуваний обсяг виробництва.

FAQ

Яка різниця між акумулятором 7,4 В і 11,1 В?

Пакет на 7,4 В зазвичай має конфігурацію 2S, тоді як пакет на 11,1 В зазвичай має конфігурацію 3S. Пакет 11,1 В має вищу номінальну напругу та напругу повного заряду.

Яка різниця між акумулятором на 11,1 В і 14,8 В?

Пакет на 11,1 В – це зазвичай 3S, а пакет на 14,8 В – це зазвичай 4S. Пакет 14,8 В потребує зарядного пристрою вищої напруги та BMS, розробленого для чотирьох серійних груп елементів.

Акумуляторна батарея 14,8 В потужніша за 7,4 В?

Не обов'язково. Блок живлення 14,8 В може забезпечити більше потужності, якщо пристрій призначений для цього, але повний результат залежить від ємності, потужності струму, специфікації елемента та конструкції системи.

Чи можна використовувати батарею 14,8 В на пристрої 7,4 В?

Зазвичай ні, якщо пристрій не включає відповідний перетворювач напруги та спеціально розроблений для прийому вищої вхідної напруги. Виробник пристрою або інженер акумулятора повинен підтвердити сумісність.

Який зарядний пристрій потрібен для акумулятора 7,4 В?

Для стандартної LiPo акумуляторної батареї 7,4 В зазвичай потрібен зарядний пристрій 2S із напругою повного заряду приблизно 8,4 В.

Що має довший час роботи: 7,4 В, 11,1 В чи 14,8 В?

Час роботи не можна визначити лише напругою. Це залежить від ват-годин, корисної потужності, потужності пристрою, ефективності перетворення, відключення BMS та умов експлуатації.

Чи підходять акумуляторні блоки 7,4 В, 11,1 В і 14,8 В для продуктів OEM?

Так, їх можна використовувати для продуктів OEM, якщо напруга, струм, ємність, зарядний пристрій, BMS, розміри та вимоги до тестування відповідають хост-пристрою.

Висновок

Акумуляторні блоки 7,4 В, 11,1 В і 14,8 В зазвичай базуються на:

• 7,4 В = 2 С;

• 11,1В = 3S;

• 14,8 В = 4 С.

Їхні загальні напруги повного заряду:

• пакет 7,4 В = 8,4 В;

• пакет 11,1 В = 12,6 В;

• Пакет 14,8 В = 16,8 В.

Правильна батарея залежить від діапазону напруги пристрою OEM, потреби в потужності, ємності, часу роботи, зарядного пристрою, BMS, роз’єму, розмірів і робочого середовища.

Акумуляторна батарея 14,8 В автоматично не є кращою за 7,4 В або 11,1 В. Правильна напруга – це та, яка відповідає повній системі живлення продукту.

Якщо ви обираєте акумуляторну батарею 7,4 В, 11,1 В або 14,8 В для OEM-пристрою, поділіться програмою, необхідною напругою, ємністю, поточним споживанням, розмірами, роз’ємом і очікуваною кількістю з технічною командою ZERNE. ZERNE надає індивідуальні рішення для літієвих батарей і може допомогти оцінити відповідну платформу напруги для вашого продукту.