Izdelava baterijskih sklopov

Baterijski sklopi ali »packi« se uporabljajo v številnih napravah, ki jih je potrebno napajati z akumulatorskimi baterijami ali pa jim akumulator služi zgolj kot pomoč ob morebitnem izpadu električnega toka. Uporabljajo se v različnih prenosnih električnih napravah, ki jih trenutno najdemo na tržišču, kot so npr. v baterijski vijačniki, medicinske naprave, prenosni računalniki, varnostne svetilke, prenosne svetilke, komunikacijske naprave ipd.


Baterijske sklope sestavljajo med seboj poljubno povezane posamezne polnilne celice enakih velikosti, napetosti in kapacitet. Posamezne celice se lahko vežejo zaporedno (napetosti se seštevajo) ali vzporedno (kapacitete se seštevajo). Tako lahko ustvarimo želene napetosti ali kapacitete sestavljenih baterijskih sklopov. Oblike baterijskih sklopov so poljubne, odvisne od prostora, ki je na voljo za vgraditev v napravo.


Polnilne celice so med seboj povezane z nikljevimi kontakti, ki omogočajo prevodnost. Nikljevi kontakti so na voljo v različnih presekih. Manjši se uporabljajo za manjše kapacitete, večji pa predvidoma za večje kapacitete, kjer tudi pričakujemo višje notranje tokove. Z načinom povezave lahko dosežemo želeno napetost v voltih [V] in kapaciteto v mili amper urah [mAh]. Večina baterijskih sklopov vsebuje še kakšen dodaten varnostni element, ki nadzoruje proces polnjenja in praznjenja.  Thermoswitch preprečuje pregrevanje polnilnih celic med polnjenjem in prekine tokokrog, ko temperatura preseže nazivno temperaturo. Drug pogost element je polyswitch, ki odklopi tokokorog ob preobremenitvi, ki jo povzroči veliko breme, posledično skozi sklop steče visok tok. Na koncu so baterijski sklopi oviti v posebno termoskrčno folijo, ki jih še dodatno utrdi, ali pa so vstavljeni v namensko izdelano ohišje. Priporočljivo jih je polniti z mikroprocesorskim polnilnikom, ki preprečuje prekomerno napolnjenost celic, saj s tem podaljšamo življenjsko dobo delovanja sklopa.


Vrste polnilnih baterijskih sklopov:
• Ni-Mh (nikelj metal hibrid)
• Ni-Cd (nikelj kadmij)
• Li-Ion (litij ion mangan, litij ion cobalt)
• Li-Po (litij polymer)

 

Vzporedna ali paralelna vezava

Pri vzporedni vezavi je napetost sklopa enaka napetosti posamezne celice. Če med seboj vzporedno vežemo 4 celice z napetostjo 1,5V, bo napetost baterijskega sklopa prav tako 1,5V. Sešteva pa se njihov tok, ki je v tem primeru enak štirikratniku toka posamezne celice. Pri vzporedni vezavi polnilnih (sekundarnih) celic se prav tako sešteva kapaciteta posameznih celic.

 


Zaporedna ali serijska vezava

Napetosti vseh celic se seštevajo, tako da imajo v našem primeru 4 zaporedno vezane celice po 1,5 V skupno napetost 6V. Kapaciteta pri polnilnih celicah ostane enaka kapaciteti posamezne celice.

 


Konfiguracije sklopov

(primer temelji na Nikelj tehnolgiji in osnovni celici 1,2V)

Polnilne celice so lahko med seboj vezane na poljubno število načinov, tako da lahko vedno ustvarimo želene napetosti in moči baterijskih sklopov. V spodnji tabeli je prikazano nekaj osnovnih in najpogostejših vezav celic v sklope. Napetosti glede na število celic so bazirane na Ni... tehnologiji, katere osnovna celica ima 1,2V. Osnovna celica LiIon je 3,6V in LiPoly je 3,7V.


 


Proces izdelave baterijskega sklopa

Za izdelavo sklopa z napetostjo 6V potrebujemo pet polnilnih celic z napetostjo 1,2V, enakih velikosti in kapacitete. Vezali jih bomo zaporedno, da se napetosti med seboj seštejejo.


Prav tako za izdelavo uporabimo termoskrčno folijo, kontakte iz niklja za vezavo, primerno dolžino žic s povezovalnikom (konektor), napravo za merjenje napetosti (voltmeter), sušilec in stroj za punktiranje.

V spodnjem primeru celice najprej zlepimo s termo lepilom ali cianikolom. Nato s pomočjo posebne električne naprave za punktiranje, zaporedno povežemo z nikljevimi kontakti skupaj celice, da tako dobimo želeno napetost 6V. S spajkalnikom nato spojimo žici na levi (minus) in desni (plus) kontakt polnilne celice in po potrebi dodamo konektor. Z voltmetrom preverimo napetost in vstavimo sklop v termoskrčno folijo, ki jo skrčimo s pomočjo grelnika. Izdelan sklop je tako pripravljen na polnjenje v primernem mikroprocesorskem polnilniku.



V specialnih baterijskih kompletih je lahko dodana še množica elektronskih elementov kot so diode, termo zaščite, mikroprocesorske zaščite, ipd.

 

Povezave