Aký veľký prúd zvládne niklový pásik? Sprievodca prúdom batérie

Čistý niklový pásik v lítiovej batérii

Keď sa pýtaškoľko prúdu zvládne niklový pásik, užitočná odpoveď nie je jedno číslo. Samotný pásik má elektrický odpor, zvarové body pridávajú kontaktný odpor a rozloženie batérie určuje, koľko paralelných prúdových ciest zdieľa záťaž.

Táto príručka sa zameriava napásik z čistého niklupoužívané v 18650, 21700 a iných lítiových batériách. Vysvetľuje, ako hrúbka, šírka, dĺžka, konfigurácia batérie a bodové zváranie ovplyvňujú schopnosť prenosu prúdu, a ukazuje, ako vypočítať odpor, pokles napätia a teplo I²R pred výberom veľkosti pásu.

Informácie o výrobe-baterie nájdete v našom článkuNi201 Pure Nickel Strip pre batériepre dostupné{0}}hrúbky pásov, šírky, kotúče a vlastné formy zásobovania.

Čistý niklový pásik môže prenášať viac prúdu, keď je jeho prierez{0}}väčší a jeho prúdová dráha je kratšia. Pásik však nemá univerzálnu hodnotu bezpečného prúdu. Prijateľný prúd závisí od toho, koľko poklesu napätia a zvýšenia teploty dokáže vaša batéria zniesť.

To je dôvod, prečo zverejnené grafy zosilňovačov s niklovým pásikom často nesúhlasia. Tabuľka môže byť založená na inej šírke prúžku, inom -limite nárastu teploty, testovaní na voľnom vzduchu-, krátkom trvaní testu alebo inej definícii výrazov „bezpečný“, „prijateľný“ alebo „maximálny“. Pri návrhu batérie berte ako východiskový bod graf zosilňovača, nie špecifikáciu materiálu.

Nickel Strip Cross{0}}Oblasť sekcie

Prvou hodnotou na porovnanie je prierezová-oblasť:

A=Hrúbka × šírka

Väčšia plocha-prierezu znižuje objemový odpor pri rovnakej kvalite niklu a dĺžke pásika. Neznamená to však automaticky, že spojenie batérie môže bezpečne prenášať úmerne väčší prúd, pretože zvarový vzor a vývod článku stále obmedzujú úplné spojenie.

Ak dve aktuálne tabuľky dávajú rôzne hodnoty pre rovnakú veľkosť niklového prúžku, pred rozhodnutím, ktoré číslo použiť, skontrolujte podmienky testu. Hlavné dôvody sú uvedené nižšie.

Hrúbka a šírka pásika niklu

Hrúbka a šírka spolu určujú plochu vodiča. Pásik s rozmermi 0,15 × 8 mm má plochu prierezu 1,20 mm²-, zatiaľ čo pásik s rozmermi 0,15 × 5 mm má iba 0,75 mm². Nemali by mať priradený rovnaký výkon zosilňovača jednoducho preto, že oba majú hrúbku 0,15 mm.

Aktuálna-Dĺžka cesty

S dĺžkou sa zvyšuje odolnosť. Krátky mostík medzi dvoma blízkymi článkami spôsobuje menší pokles napätia a stratu I²R ako dlhý pásik, ktorým prechádza rovnaký prúd cez modul batérie. Pri porovnávaní grafov skontrolujte, či uvedená hodnota predpokladá konkrétnu dĺžku testu.

Prípustný nárast teploty

Vodič môže viesť prúd, aj keď je stále príliš horúci na praktickú batériu. „Maximálny prúd“ a „odporúčaný trvalý prúd“ sú teda rozdielne otázky. Konzervatívny dizajn ponecháva tepelný priestor pre teplotu krytu, ohrev buniek, izoláciu a starnutie.

Odolnosť voči zvaru a kontaktu

Niklový pásik je len časťou elektrického vedenia. Slabá penetrácia zvaru, príliš málo účinných zvarových bodov, kontaminácia alebo nerovnomerný kontakt môžu vytvárať lokalizovaný odpor. Toto teplo sa sústreďuje v blízkosti terminálu článku a môže byť dôležitejšie ako vypočítaný odpor samotného pásika.

Kvalita čistého niklu a stav materiálu

Nepredpokladajte, že každý strieborný-pásik má rovnaký odpor. Čistý nikel, nikel 200,Nickel 201 pásik na batériea poniklovaná-oceľ majú odlišné elektrické správanie. V prípade sériovej batérie si pred použitím vypočítanej hodnoty prúdu overte skutočný druh materiálu a dokumentáciu šarže.

Najužitočnejším spôsobom, ako skontrolovať niklový pásik, je najskôr vypočítať odpor jeho vodiča a potom vypočítať pokles napätia a stratu výkonu pri požadovanom prúde.

1. Vypočítajte odpor pásu niklu

R = ρL / A

Pre nižšie uvedený príklad výpočtu je elektrický odpor0,085 µΩ·m pri 20 stupňochsa používa pre žíhaný nikel 201. Publikované údaje o nikle 200 sú o niečo vyššie pri cca.0,096 µΩ·m pri 20 stupňoch. Skutočný odpor pásu sa môže líšiť v závislosti od triedy, podmienok spracovania a teploty, takže ak sa vyžaduje presná konštrukčná hodnota, použite príslušné údaje o materiáli.

Technická referencia:Špeciálne kovy Nickel 200 & Nickel 201 technický bulletin.

2. Vypočítajte pokles napätia

V = I × R

Pokles napätia je dôležitý, pretože každý milivolt stratený v prepojení znižuje účinnosť balenia. Účinok sa stáva dôležitejším, keď sa zvyšuje prúd alebo sa dráha pásu predlžuje.

3. Vypočítajte stratu energie I²R

P = I²R

Strata energie sa premieňa na teplo. Pretože prúd je štvorcový, zvyšujúci sa prúd má oveľa silnejší vplyv na zahrievanie, ako naznačuje jednoduché lineárne porovnanie.

Spracovaný príklad: 0,15 × 8 mm Ni201 čistý niklový pás

Predpokladajme 50 mm prúdovú dráhu:

Pomocou tohto vypočítaného objemového odporu:

Porovnanie vypočítaného odporu pre bežné veľkosti pásikov

Nižšie uvedená tabuľka používa rovnaký odpor Ni201 a dĺžku vodiča 50 mm. Ukazuje, prečo sa hrúbka a šírka musia posudzovať spoločne.

Tieto vypočítané hodnoty sú užitočnejšie ako priraďovanie pevného čísla zosilňovača bez dĺžky alebo teploty. Keď poznáte očakávaný prúd, môžete porovnať stratu vodiča medzi kandidátskymi veľkosťami pásikov a potom overiť vybrané spojenie pomocou skutočných meraní teploty.

Meranie hrúbky a šírky pásika niklu

Batériové súpravy majú zvyčajne trvalý vybíjací prúd a vyšší krátkodobý{0} špičkový prúd. Výber niklových pásikov by mal brať do úvahy oboje, ale nevytvárajú rovnaké tepelné zaťaženie.

Nepretržitý prúd

Trvalý prúd určuje-dlhodobé I²R zahrievanie pásu a zvarov. Začnite s maximálnym trvalým prúdom, ktorý môže skutočne prejsť každou prúdovou cestou. Nepoužívajte automaticky celkový prúd balenia pre každý jednotlivý segment prúžku; najprv zistite, ako je prúd distribuovaný cez usporiadanie balenia.

Špičkový alebo okamžitý prúd

Krátky vrchol nezohrieva pás rovnako ako nepretržité zaťaženie, ale stále na ňom záleží. Skontrolujte veľkosť vrcholu, trvanie, frekvenciu opakovania a dostupnú tepelnú rezervu. Zrýchlenie motora, spustenie-náradia a ďalšie udalosti s vysokým{3}}záťažom môžu spôsobiť oveľa dlhší krátkodobý-trvanie prúdu cez sériové mosty a pripojenia BMS.

Sériové spojenia medzi paralelnými skupinami

Mostíky medzi sériovými skupinami často prenášajú výstupný prúd balenia. Tieto spojenia si zasluhujú osobitnú pozornosť, pretože úzky most sa môže stať prekážkou, aj keď sú jednotlivé spojenia-k{2}}odstráneniu dostatočné.

Paralelné bunkové spojenia

V rámci paralelnej skupiny je prúd rozdelený medzi bunky a lokálne pásové cesty. Nepredpokladajte úplne rovnaké zdieľanie prúdu, ak je geometria asymetrická. Rôzne dĺžky dráhy a odpory zvaru môžu spôsobiť, že jedna trasa prenesie viac prúdu ako druhá.

Batérie 18650 a 21700

Samotný priemer bunky neurčuje správnu veľkosť prúžku. Súprava 18650 používaná pri nízkom prúde môže vyžadovať menšiu plochu vodiča ako batéria 21700 s vysokým -odtokom, ale v závislosti od sériovej/paralelnej konfigurácie a zaťaženia sady môže dôjsť aj k opačnému postupu. Použite skutočný prúd na cestu a nevyberajte len pás z formátu bunky.

Pridanie druhého niklového pásika zväčšuje dostupnú plochu vodiča, ale výsledok závisí od toho, ako dobre sú obe vrstvy elektricky spojené a ako prúd vstupuje a odchádza do každej vrstvy.

Dvojvrstvový niklový pásik-

V ideálnom elektrickom modeli by dva identické pásy zapojené úplne paralelne znížili objemový odpor vodiča zhruba na polovicu. Skutočná batéria je menej ideálna: umiestnenie zvaru, zdieľanie prúdu medzi vrstvami a kontaktný odpor môžu zabrániť tomu, aby obe vrstvy prenášali presne rovnaký prúd.

Širší pruh vs. Hrubší pruh

Obe zväčšujú-prierezovú plochu. Širší pás môže byť ľahšie bodový zvar ako oveľa hrubší pás, ale geometria v hornej časti bunky môže obmedziť využiteľnú šírku. Hrubší pás môže znížiť odpor bez zväčšenia šírky, ale bodová zváračka musí byť schopná vytvárať spoľahlivé zvary cez zvýšenú hrúbku.

Viaceré prúdové cesty

Pri vyššom prúde môže byť praktickejších niekoľko správne pripojených ciest, ako pretláčanie celého prúdu cez jeden úzky pásik. Usporiadanie balenia by sa malo vyhnúť úzkym hrdlám medzi paralelnými skupinami, terminálmi BMS a výstupnými pripojeniami.

Vypočítaný odpor pásu predpokladá, že kovová dráha je súvislá. V súprave batérií musí prúd prechádzať aj bodovo-zvareným rozhraním medzi niklovým pásikom a vývodom článku. Slabé alebo nekonzistentné zvary zvyšujú lokálny odpor a môžu vytvárať horúce miesta.

Pri výrobnej práci overte pevnosť zvaru a elektrický výkon pomocou opakovateľnej kontroly, než sa spoliehať len na nastavenie energie zvárača. Oveľa užitočnejšie informácie poskytuje test ťahom a test{1}}zvyšovania teploty pri zamýšľanom zaťažení.

Čistý niklový pásika poniklovaný-oceľový pás môže vyzerať podobne, ale základný materiál je iný. Tento rozdiel mení odpor a zahrievanie pre rovnaké rozmery.

Ak je dôležitá aktuálna kapacita, neidentifikujte materiál iba podľa vzhľadu. Dokonca ani jednoduchý test magnetom nie je definitívny, pretože nikel samotný je feromagnetický. Na overenie dodávky použite špecifikovanú triedu, COA/MTC a v prípade potreby vhodnú analýzu materiálu.

Ak je ťažké dosiahnuť požadovanú oblasť vodiča pomocou jedného bodovo{0}}zvárateľného niklového pásika, namiesto nadmerného poklesu napätia alebo tepla zmeňte návrh prúdovej trasy.

Použite širšie alebo viacnásobné dráhy niklu

Zväčšenie šírky, použitie paralelných dráh alebo pridanie správne spojených vrstiev môže znížiť celkový odpor a zároveň zachovať hrúbku každého jednotlivého pásu, ktorú váš zvárací proces zvládne.

Zvážte medené-asistované pripojenia

Meď má oveľa nižší elektrický odpor ako nikel a môže byť užitočná v konštrukciách vysokoprúdových zberníc. Pri mnohých systémoch na zváranie batériových-akumulátorov je však meď tiež náročnejšia na odporové bodové zváranie. Meď-niklové kompozitné rozloženia alebo hybridné spoje si vyžadujú vlastný dizajn zvárania a izolácie.

Skontrolujte celú aktuálnu cestu

Široká zbernicová sekcia nerieši úzke hrdlo na BMS termináli, poistkovej prípojke, sériovom mostíku alebo výstupnom vedení. Skontrolujte úplnú cestu od skupiny buniek k výstupu balenia.

Pred výberom hrúbky pásu zhromaždite elektrické a mechanické požiadavky. To zabraňuje tomu, aby bol pásik vybraný iba z grafu zosilňovača, zatiaľ čo skutočné obmedzenie je inde v balení. Ak je požiadavka na materiál nízkouhlíkový komerčne čistý nikel na pripojenie batérie, môžete si prečítať našeNi201 Pure Nickel Strip pre batériepred potvrdením hrúbky, šírky a množstva.

Pre nový dizajn najskôr vypočítajte odpor vodiča a potom otestujte zostavené spojenie pri očakávanom nepretržitom zaťažení. Zaznamenajte pokles napätia a stabilizovanú teplotu. Ak je nárast teploty príliš vysoký, zväčšite plochu vodiča, skráťte dráhu, zlepšite kvalitu zvaru alebo pridajte ďalšie prúdové dráhy.