LiPo проти NiMH акумуляторів: що змінюється, коли OEM переробляє акумуляторний пристрій?

Виробник оригінального обладнання може розглянути можливість заміни пакета NiMH, щоб зробити наступний пристрій тоншим або легшим. Нова LiPo батарея підходить до корпусу, а її номінальна напруга виглядає близько до оригінальної упаковки.

Це відправна точка, а не доказ сумісності.

Переїзд до перезаряджувані літій-полімерні батареї можуть змінювати зарядний пристрій, систему захисту, логіку вимкнення та сервісне обслуговування. Це також може вплинути на поведінку продукту в наявній док-станції для заряджання.

Таким чином, модернізацію слід починати з повного пристрою. Ставтеся до батареї, електроніки та корпусу як до пов’язаних інженерних рішень, а не до заміни комірки за коміркою.

Швидка відповідь: що змінюється при переході з NiMH на LiPo?

Виготовлювач комплектного обладнання повинен перевірити всю систему живлення, навіть якщо дві конфігурації акумуляторів мають однакову номінальну напругу.

До основних змін можна віднести:

• Кількість послідовних елементів і діапазон вхідної напруги пристрою.

• Спосіб заряджання, завершення та контроль температури.

• Захист акумулятора і нормальне відключення пристрою.

• Утримання батареї, проводка та встановлені зазори.

• Час роботи, споживання в режимі очікування та індикація низького заряду батареї.

• Сумісність док-станції, ідентифікація моделі та інструкції з обслуговування.

Зарядний пристрій NiMH не можна вважати придатним для LiPo. Відповідний роз’єм, успішний запуск або аналогічне значення мАг не є гарантією безпечної заміни.

Почніть з причини редизайну

Визначте покращення продукту перед вибором нової хімії.

Метою є тонший корпус, менша маса, довший час роботи чи інший інтерфейс зарядки? Чи потрібен пристрій внутрішній акумулятор замість знімних стандартних елементів?

Ці цілі можуть призвести до різних рішень. Сумка LiPo може підтримувати більш плоску структуру, але збереження змінних користувачем елементів NiMH може краще відповідати потребам обслуговування іншого продукту.

Також документуйте те, що не можна змінити. Існуючі доки, схвалена електроніка, інструменти та механізми польового обслуговування можуть обмежувати модифікацію більше, ніж доступний простір для акумулятора.

Використовуйте спеціальні вимоги до конструкції батареї , щоб відокремити фіксовані обмеження від варіантів, відкритих для перегляду. Це дає інженерним та закупівельним підприємствам спільну основу для порівняння пропозицій.

Порівняйте існуючу систему із запропонованою

NiMH означає нікель-метал-гідрид. Його загальна номінальна напруга елемента становить приблизно 1,2 В.

Для цього порівняння LiPo означає загальну конструкцію літій-іонного полімерного мішка з номінальною напругою 3,7 В. Багато таких елементів використовують обмеження заряду 4,2 В. Інші варіанти LiPo вимагають власних специфікацій.

Жодне номінальне значення не описує повний робочий діапазон.

Запишіть існуючий дизайн, а не покладайтеся на припущення щодо всіх продуктів NiMH. Різні зарядні пристрої та конструкції акумуляторів можуть вимагати різного перепроектування.

Перебудуйте огляд напруги навколо кількості клітин

Один елемент LiPo має вищу номінальну напругу, ніж один елемент NiMH. Однак існуючий NiMH пристрій може використовувати кілька елементів послідовно.

Наприклад, загальні номінальні значення дають:

• Дві серії NiMH елементів: приблизно 2,4 В.

• Три серії елементів NiMH: приблизно 3,6 В.

• Чотири серії NiMH елементів: приблизно 4,8 В.

Один номінальний елемент LiPo на 3,7 В електрично не еквівалентний усім трьом схемам.

Перегляньте фактичну заряджену та розряджену напругу, включаючи падіння напруги, пов’язане з навантаженням. Перевірте регулятори, двигуни, дисплеї та інші схеми, підключені до живлення акумулятора.

Чому три NiMH елементи є корисним порівнянням

Три нікель-металогідридні елементи мають номінальну напругу в упаковці, близьку до звичайної однієї LiPo-елементи. Це робить пропозицію вартою вивчення, але не робить її прямою заміною.

Зарядний пристрій усе ще використовує іншу стратегію керування акумулятором. Порогові значення попереджень пристрою та поведінку вимкнення також потребують перевірки щодо вибраного елемента LiPo.

Не змінюйте лише батарею, залишаючи неперевірені припущення щодо зарядного пристрою чи мікропрограми.

Порівняйте Energy Pack без додавання серійних ємностей

Розглянемо гіпотетичну упаковку, що містить три однакові нікель-металогідридні елементи на 1,2 В, 1500 мАг, з’єднані послідовно.

Його номінальна напруга становить приблизно 3,6 В, а ємність залишається 1500 мАг, а не 4500 мАг.

Використання номінальних значень:

• NiMH акумулятор: 3,6 В × 1,5 А·год ≈ 5,4 Вт·год.

• Один кандидат на LiPo: 3,7 В × 1,5 А·год ≈ 5,55 Вт·год.

Це ілюстративні розрахунки, а не рейтинг продукції ZERNE. Вони показують, чому зменшення кількості клітинок автоматично не збільшує час виконання.

Фактична корисна енергія залежить від поведінки розряду, відключення пристрою та втрат при перетворенні. Виміряйте обидві конфігурації під одним завданням пристрою, перш ніж вимагати покращення часу виконання.

Замініть припущення про зарядку, а не лише батарею

Системи заряджання NiMH можуть використовувати виявлення піку напруги, виявлення негативної дельта-напруги, контроль температури або зарядку за часом. Спосіб залежить від конструкції елемента та зарядного пристрою.

Деякі системи також використовують контрольоване доповнення або зарядку для обслуговування. Ці домовленості не повинні автоматично переноситися на LiPo.

Звичайна конструкція LiPo напругою 3,7 В вимагає сумісного з літієм контролю заряду, який відповідає встановленим обмеженням напруги та струму. Захисна плата не перетворює зарядний пристрій NiMH на таку систему заряджання.

Від’єднайте зовнішнє джерело живлення від зарядного пристрою

Адаптер або док-станція можуть лише подавати живлення, тоді як схема заряджання знаходиться всередині пристрою. В іншій конструкції док-станція може містити контролер заряду.

Перш ніж вирішити, які частини можна залишити, визначте, де фактично контролюється зарядка.

Існуюче зовнішнє джерело живлення можна використовувати повторно лише після підтвердження його електричних характеристик і сумісності системи. Його форма роз’єму не встановлює таку сумісність.

Подібним чином додавання входу USB не означає, що джерело живлення USB можна підключити безпосередньо до літієвого елемента.

Уважно перевірте мультихімічне обладнання

Деякі контролери зарядки підтримують кілька хімікатів. Це не доводить, що зібрана схема правильно налаштована для запропонованої батареї.

Перегляньте фактичну конфігурацію та допоміжні компоненти. Перевірте обмеження заряду вибраного елемента, зворотний зв’язок по температурі, завершення та поведінку робочого навантаження.

Застосуйте вимоги інтеграції хост-зарядний пристрій до нової домовленості. Зберігайте лише перевірені інтерфейси, а не ті, які просто працювали зі старим пакетом.

Координуйте захист із звичайним вимкненням пристрою

Акумулятор LiPo потребує захисту, який відповідає вибраній клітинці та застосуванню. Це слід уточнити з електронікою хоста та зарядним пристроєм.

Розділіть три функції:

• Контроль заряджання керує запланованим процесом заряджання.

• Контроль пристрою керує нормальною роботою, попередженнями та відключенням.

• Захист батареї реагує на визначені несправності.

Не використовуйте звичайне відключення захисту як звичайну стратегію низького заряду батареї. Це може призвести до того, що продукт не зможе надати передбачене попередження або контрольоване відключення.

Перегляньте також запуск і пікове навантаження. Нова батарея, схема захисту та з’єднання повинні підтримувати виміряний попит, не перевищуючи затверджених обмежень.

Якщо необхідний зворотний зв’язок по температурі, визначте його датчик та інтерфейс. Два дроти живлення або знайомий роз’єм не вказують на те, що хост отримує інформацію про температуру батареї.

Редизайн утримання для нової конструкції батареї

Видалення циліндричних комірок може створити корисний простір, але це також видаляє оригінальний тримач і спосіб його утримання.

Пакетичну батарею не слід просто вдавлювати в простір, що залишився між наявними ребрами та контактами.

Огляньте готову оболонку батареї, включаючи захист, ізоляцію, вихід кабелю та роз’єм. Тримайте пакет подалі від гострих країв, кінців гвинтів і рухомих частин.

Визначте допуски на збереження та розміри, використовуючи інформацію про постачальника та механічну перевірку. Не згинайте і не стискайте стандартну сумку, щоб відтворити форму старої пачки.

Також вирішіть, чи залишатиметься батарея замінною користувачем, чи вона стане додатковою частиною. Внутрішня сумка може змінити доступ, процедури заміни та необхідну ідентифікацію запасних частин.

Оцініть новий розподіл маси в зібраному пристрої. Більш легка комірка автоматично не є кращою компонуванням портативного комп’ютера, якщо її розташування створює незручний баланс.

Знову виміряйте режим очікування та збережену готовність

Саморозряд елемента є лише одним із джерел втрати енергії між використаннями.

Перероблений продукт може додати захисну електроніку, схеми стану заряджання, покажчик рівня рівня палива або нові функції режиму очікування. Включіть їх споживання в вимірювання на рівні пристрою.

Не припускайте, що всі NiMH-кандидати мають однакове збереження заряду. Існують варіанти з низьким саморозрядом, і фактична специфікація елемента має значення.

Порівняйте пристрої після визначеного періоду простою та за передбачених умов зберігання. Потім перевірте, чи кожен виконав потрібне завдання.

Також перегляньте індикацію низького заряду батареї. Порогові значення, розроблені для багатоелементної нікель-металгідридної упаковки, не можна копіювати в конструкцію LiPo без перевірки.

Запобігайте плутанині між старими та новими версіями продукту

Реконструкція батареї може створити ризик обслуговування, коли старі та нові деталі виглядають взаємозамінними.

Перегляньте комбінації пристрою, акумулятора, док-станції та запасних частин, з якими можуть зіткнутися користувачі або служби обслуговування.

Вирішіть, чи потребує змінений дизайн інше кодування, ідентифікація, етикетки чи затверджені посилання на аксесуари. Не покладайтеся на колір дроту чи незмінний роз’єм, щоб розрізнити несумісні конфігурації.

Якщо корпус залишається візуально схожим, зробіть ревізію продукту доступною для відстеження. Інструкції з обслуговування мають визначати дозволену батарею та систему заряджання для кожної версії.

Це особливо важливо, коли старі продукти NiMH залишаються у використанні після запуску версії LiPo.

Перевірте редизайн відповідно до початкових вимог до продукту

Протестуйте повністю оновлений пристрій за допомогою компонентів, призначених для виробництва. Успішна перевірка під час увімкнення живлення не є критерієм випуску.

Перегляньте несумісні комбінації за допомогою аналізу конструкції та кваліфікованих процедур безпеки. Не підключайте акумулятор LiPo до неперевіреного старого зарядного пристрою NiMH в якості неофіційного експерименту.

Використовуйте процедуру заряджання, затверджену кожною хімією, перед порівнянням продуктивності. Контролюйте налаштування пристрою, умови навколишнього середовища та визначення завдань.

Також перевірте, які наявні звіти про випробування та документація продукту залишаються актуальними. Не можна вважати, що хімічна зміна охоплюється записами попередньої конфігурації.

Коли збереження NiMH може бути кращим проектним рішенням

Редизайн корисний лише тоді, коли він забезпечує суттєві переваги продукту в рамках обмежень проекту.

Збереження NiMH може бути доцільним, якщо існуюча система відповідає потребам часу роботи, а стандартна заміна залишається важливою. Це також може уникнути змін у встановленій домовленості про тарифікацію та обслуговування.

LiPo може заслуговувати на розвиток, якщо тонка упаковка, встановлена ​​маса або переглянута зарядка виправдовують інженерну роботу.

Порівняйте повну реалізацію: батарею, електроніку, інструменти, перевірку та зміни в обслуговуванні. Жодна хімія автоматично не є вибором з нижчою вартістю чи довшим терміном служби для кожного продукту.

FAQ

Як OEM-виробники повинні порівнювати LiPo та NiMH для перепроектування пристрою?

Порівняйте наявні та запропоновані системи живлення з однаковими вимогами до продукту. Перегляньте діапазон напруги, заряджання, захист, тривалість роботи, механічну інтеграцію та механізми обслуговування. Лише хімічне порівняння не може визначити, чи варте перепроектування.

Чи є аналогічна напруга прямою заміною LiPo проти NiMH?

Ні. Три NiMH елементи мають номінальну напругу, близьку до звичайного одного LiPo елемента, але їхні вимоги до зарядки відрізняються. Відключення пристрою, захист і повний робочий діапазон також потребують перевірки.

Які відмінності заряджання мають значення в конструкціях LiPo та NiMH?

Зарядні пристрої NiMH можуть використовувати методи напруги, температури та часу, які відповідають елементам на основі нікелю. LiPo потребує контролю заряду, який відповідає вибраній літієвій комірці. Не передавайте нікель-металгідридну зарядку або припускайте, що спільний роз’єм робить зарядний пристрій сумісним.

Чи можна повторно використати наявну зарядну станцію?

Можливо, але тільки після визначення його ролі. Док-станція для блоку живлення відрізняється від тієї, що містить контролер заряду. Ознайомтеся з повним електричним інтерфейсом, поведінкою заряджання та розмежуванням старих і нових версій продукту.

Чи забезпечить один LiPo елемент у три рази більше часу роботи, ніж три NiMH елемента?

Не автоматично. Послідовно з’єднані елементи NiMH додають напругу, а не їхні індивідуальні номінали в мАг. Порівняйте кількість ват-годин упаковки та виміряну корисну енергію для того самого завдання. Менша кількість комірок сама по собі не встановлює множник часу виконання.

Чи може плата захисту LiPo замінити правильний зарядний пристрій?

Ні. Захист і нормальне регулювання заряду виконують різні функції. Зарядний пристрій має відповідати затвердженим вимогам вибраного елемента. Хост також повинен керувати звичайним попередженням і вимиканням, не покладаючись на регулярні відключення захисту.

Висновок

LiPo проти NiMH стає питанням перепроектування пристрою, коли змінюється хімічний склад акумулятора.

Почніть із вдосконалення, якого потребує продукт. Потім перегляньте кількість елементів, повний діапазон напруги, контроль зарядки, захист, упаковку та сумісність обслуговування.

Перевірте виправлений продукт на відповідність тому ж робочому завданню та чітко вкажіть схвалені акумулятор і зарядний пристрій. Дизайн LiPo повинен заслужити схвалення через вимірні переваги продукту, а не аналогічну номінальну напругу чи передбачувану хімічну перевагу.

Надішліть запит на перевірку редизайну LiPo

Поділіться з ZERNE своєю наявною конфігурацією NiMH, обмеженнями на вході пристрою, організацією зарядки та зміною дизайну. Надішліть запит на індивідуальну перевірку акумулятора LiPo, щоб обговорити відповідні розміри акумулятора, ємність, захист та інтерфейси для запропонованої версії продукту.