了解定制电池组的电压要求

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为您的应用设计定制电池组需要确定功率规格。然而,还有其他一些考虑因素决定了要使用的电池化学类型。除了电流、容量(安培小时)、尺寸要求、电芯配置和应用中电池组的电芯数量外,还必须确定电压。

电压是电池中的电流单位。该电压有助于为产品提供适量的电能。当产品的电压较低时,电池组在使用时会向外输出较低的电流。高功率产品则需要更大的电压才能以最佳水平运行。

当您想知道电池组的电压时,首先必须了解电池的标称电压以及电池充满电和放电时的电压。

按电池化学成分分类的电压

蓄电池的电压不会改变。蓄电池的标称电压可能会有所不同。此外,蓄电池化学成分不同,电压也不同。标称电压是电池充电时输出的电压。

以下是下列化学电池的标称电压:

镍镉:-1.2伏标称电压
镍氢:-1.4伏标称电压
锂离子电池:标称电压-3.6伏
铅酸电池:2伏标称电压
请记住,每种化学物质的最低电压可能与实际电压不同。因此,如果镍氢电池的电压为1.2伏,则在充满电后,其应用电压可能为1.4伏。镍镉和镍氢电池的满电电压均为1.4v。铅酸电池的充满电压为2.1v,锂离子电池的充满电压为4.2v。

镍镉和镍氢电池的完全放电电压为1.0v,铅酸电池为1.75v。锂离子蓄电池绝对不能完全放电,否则会导致蓄电池损坏。锂离子蓄电池将启动安全切断功能。锂离子蓄电池的最低放电电压约为2.8v至3.0v,具体取决于安全切断开关。

确定应用电压

计算电压需要一个简单的方程式,即计算出应用的电阻,然后乘以以安培(amps)为单位的电流。等式如下

电压 (V) = 电流 (I) x 电阻 (R)

要计算系统的电流消耗,可以使用电流表和可调电源。使用此设置确定系统的最高电压和最低电压。注意电流测量值。您希望在两个测量值之间找到一个数字,并将其作为最低功耗点。

以这种方式了解电压范围对于可能依赖可变电源的产品和应用非常重要。其他产品和应用的功耗是恒定的。

电压范围
在出现损坏、故障或停机之前,您的应用或产品将有一个可承受的电压范围。电池组的电压范围可根据产品的电压需求以及外壳内的可用空间来设计。如果产品需要14伏电压,那么10节镍氢电池就足够了。但是,如果电池外壳无法容纳典型的圆柱形电池,客户可能会要求采用不同的电池形状或不同的配置。

在其他情况下,您可能会选择另一种电池化学成分,这种化学成分可提供相同的功率,但所需的电池芯数量较少。锂离子电池的电压约为3.7v。在电池组中使用4节锂离子电池可提供14.8伏电压。如果产品能够承受电压的轻微升高,这种替代方案也是可行的。

电池容量也是影响电压的重要因素。在电池需要充电之前,您希望产品能够在特定时间内运行,以实现特定功能。电池在运送给零售商或客户的过程中,以及产品在使用前的存储过程中也会发生自放电。在确定合适的化学成分时,还应考虑产品在一个环境中的使用时间以及每天、每周或每月的使用次数。

因此,4节锂离子电池所提供的电压与10节镍氢电池所提供的电压大致相同。然而,镍氢电池的放电率高于锂电池,而锂离子电池的循环率更高。此外,镍氢电池比锂离子电池更稳定,因为锂离子电池有一些旅行限制。所有这些因素都会影响产品的选择。

基于电压的运输限制
由于锂基化学电池的不稳定性,大多数高压设备的运输规定主要针对锂基化学电池。这种不稳定性可能导致爆炸或火灾。这些电池需要UN38.3运输认证,并需要以正确的方式处理和包装运输。

根据国际航空运输协会(IATA)的规定,锂电池可单独运输或与设备一起运输。如果单独运输,则电池的电荷状态(SoC)不得超过30%。此外,一次可装运的电芯或电池数量将取决于电池中锂金属的克数,以及电池是单独装在设备中装运,还是与设备一起装运。包装上可能需要标明箱内装有锂电池。

产品设计中关于电池组电压的注意事项?

您的产品有许多电池组设计方案和化学成分可供选择。当涉及到电压时,在设计阶段弄清楚产品的功率需求不仅可以帮助您决定电池的化学成分,还可以帮助您决定电池的排列方式和电池的尺寸。当试图将电池组与应用相匹配时,电池组的设计至关重要,尤其是对于小型或轻型产品。您希望电池组在使用时能提供足够的电压,同时又能适合产品或不会使产品太重。

就像前面的例子一样,10节镍氢电池组可以为需要14伏电压的应用提供适当的电压,同时保持较低的成本。然而,随着电池数量的增加,电池组会变得越来越笨重。重量更轻的电池,如锂电池组中的电芯数量更少,可能会提供更好的解决方案。但要注意的是,电池组必须经过运输认证程序和限制,这将提高价格。

摘要
在产品设计之初与电池组制造商合作,在确定电池组所需的电压时具有多种优势。在Epec,我们可以帮助您确定合适的化学成分,为应用提供必要的电力。我们还将对产品的电池组外壳进行设计,确保有足够的空间放置电池组。有了这些设计,您可以对产品的功能进行评估,并做出必要的修改。

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