كيفية تصميم البطاريات المحمولة

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Προμηθευτής φορητών σταθμών παραγωγής ενέργειας

لا يقتصر الأمر على معدات الترفيه المحمولة والمنتجات المحمولة باليد، بل يتم استخدامها أيضًا في المنتجات الخضراء، مثل الطاقة الشمسية، والطاقة الكهروضوئية، والمركبات الكهربائية، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى الأمان والتكلفة والحجم، يتم تعظيم وقت تشغيل البطارية وتوسيعه، كما أن تصميم نظام طاقة البطارية مهم للغاية أيضًا. مع زيادة تكنولوجيا البطاريات المستخدمة في الاستخدام المحمول، حدد الطريقة المناسبة لتفريغ وشحن البطارية القابلة لإعادة الشحن.

تستعرض هذه المقالة أولاً استراتيجية البطارية العامة المناسبة للاستخدام المحمول، ثم تناقش إدارة الطاقة وتصميم دائرة إدارة البطارية باستخدام طرق المعالجة المتكاملة اليوم. يمكن تقسيم تكنولوجيا البطاريات المهمة بكل بساطة إلى فئتين: النوع غير القابل للشحن والنوع القابل لإعادة الشحن. يتم استخدام البطارية غير القابلة لإعادة الشحن بعد الاستخدام، وتسمى البطارية التي يمكن التخلص منها.

البطاريات القلوية هي البطاريات الأكثر شيوعًا للاستخدام المنزلي. تتوفر أيضًا في السوق بطاريات قلوية قابلة لإعادة الشحن، ولكن ليس ضمن مناقشة هذه المقالة. تحتوي البطاريات القلوية النموذجية على جهد عائم يبلغ حوالي 1.

5 فولت إلى 1.65 فولت. الجهد الإسمي هو 1.

2V. الجهد في نهاية العمر هو حوالي 0.9 فولت.

يمكن أن يكون الجهد في نهاية عمر البطارية القلوية الفردية منخفضًا إلى 0.7 فولت - 0.8 فولت.

، مفصلة حسب تيار الحمل. يوضح الجدول 1 بعض تكوينات البطاريات القلوية الشائعة. يمكن استخدام بعض الاستخدامات في مجموعة متنوعة من التكوينات، اعتمادًا على ملف تعريف المنتج ومتطلبات النظام وطرق المعالجة المتاحة وحسابات الطاقة.

على سبيل المثال، يتراوح نطاق جهد التشغيل لبعض طرق معالجة الماوس الكهروضوئي اللاسلكي بين 1.8 فولت إلى 3.2 فولت.

يستخدم الماوس البطارية القلوية المخصصة لسلسلتين للعمل بشكل صحيح دون الحاجة إلى مصدر طاقة منظم إضافي. إذا كنت تريد تصميم ماوس مضغوط للغاية، فقد لا تكون بطاريتان قلويتان AA / AAA مناسبتين. في هذه الحالة، يمكن استخدام بطارية قلوية واحدة AA / AAA لتقليل المساحة المزدحمة، ولكن يتم رفع الجهد إلى 1.

8 فولت مع محول تعزيز. الجدول 1: مقارنة تكوينات البطارية القلوية تعتبر البطارية القابلة لإعادة الشحن بمثابة بطارية ثانوية، ويمكن استعادة كمية الطاقة إلى الحالة الأصلية في كل مرة يتم استخدامها حتى انتهاء عمر البطارية. سيتم وصف هذه الورقة كمثال لبطارية أيون الليثيوم (Li-ION) وبطارية بوليمر الليثيوم (Li-poly) وبطاريات النيكل والهيدروجين (NIMH).

تُعد بطاريات NiMH بدائل جيدة للبطاريات القلوية لأن شكلها وجهد تشغيلها مشابهان للبطاريات القلوية. أحد عيوب بطاريات النيكل والهيدروجين التقليدية هو أن معدل التفريغ الذاتي مرتفع (حوالي 20٪ شهريًا، كما هو موضح في الجدول 2)، ولكن هناك شركة رائدة في تصنيع البطاريات تغلبت على هذه العلاقة الصعبة، حيث أطلقت سلسلة بطاريات النيكل والهيدروجين التي يتم تصنيعها بعد 12 شهرًا من الحفاظ على سعة 85٪ على الأقل. إن استعادة كمية الكهرباء في بطارية النيكل والهيدروجين لها معالجة بسيطة ومنخفضة التكلفة، ولكن الشاحن المدمج الذي يستخدم طريقة شحن مزدوجة القطع (يتم تحديدها من خلال تيار الشحن وبيئة العمل) سيحقق الأداء الأمثل.

تجمع طريقة الشحن ذات القطع المزدوج بين خصائص زيادة درجة الحرارة مع الوقت والجهد بمرور الوقت (أو دون تغيير). الجدول 2: مقارنة الخصائص الكيميائية للبطارية تعتبر بطارية الليثيوم أيون حاليًا من تكنولوجيا البطاريات الناضجة، والتي تم استخدامها على نطاق واسع في الهواتف المحمولة والسيارات، مقارنةً بعشر سنوات مضت، وهي ذات أداء أقل وأفضل. عند تصميم أنظمة البطاريات متعددة الأقسام، تكون البطارية ذات الجهد الاسمي الواحد 3.

تتمتع 6 فولت بميزة كبيرة، حيث يمكنها تقليل عدد أجزاء البطارية بمقدار 2/3. تتميز بطاريات الليثيوم أيون بجودة وحجم وكثافة طاقة عالية مما يجعلها مناسبة للاستخدامات المحمولة المتعددة، مثل مشغلات الوسائط الشخصية أو سماعات الرأس اللاسلكية بتقنية البلوتوث. ومع ذلك، من الضروري توفير دوائر حماية لتقليل المخاطر (مثل الحرارة الزائدة أو ارتفاع درجة الحرارة) التي قد تسبب تلف بطاريات أيون الليثيوم.

تتمتع بطارية الليثيوم أيون بعمر خدمة طويل نسبيًا (يمكن شحنها 500-1000 مرة)، وإذا تم شحن البطارية كل يوم، فمن الضروري تغييرها بعد 12 عامًا. سيؤدي تصميم نظام معقول لإدارة طاقة بطارية الليثيوم أيون إلى إطالة عمر البطارية وتحسين موثوقية النظام بأكمله. .