カヤックフィッシングに必要な電子機器フィッシングカヤックをトーナメント用に艤装するエンジニアを思い浮かべてください。スペースは狭く、重量は重要で、海水環境は過酷で、失敗は許されません。スペースは狭く、重量は重要で、海水環境は過酷で、故障は許されません。センサー、ナビゲーション、推進力に電力を供給しています。電源システムが停止すれば、ミッションは終了です。
このシナリオは、AGVやポータブル医療機器のような産業用モバイル機器の電源設計の縮図です。核となる課題は同じで、厳しい物理的制限の中で最大限の性能と揺るぎない信頼性を達成することです。
ベテランのバッテリー専門家として、私は電源を後回しにしたために素晴らしい設計が台無しになるのを見てきました。バッテリーはアクセサリーではなく、マシンの心臓部なのだ。バッテリーはアクセサリーではなく、マシンの心臓部なのです。カヤックに例えて、このガイドは電源から外側に構成されており、フィールドで性能を発揮するシステムを構築する方法を紹介しています。
12V 100ah lifepo4 バッテリー
主要ペイロードよりも重要な電源システム
多くの場合、エンジニアリングチームはセンサー、ロボットアーム、トランスミッターといったメインイベントから始めます。しかし、産業界のクライアントと仕事をした経験から言うと、この台本をひっくり返すことで、頭痛の種を減らすことができます。主要なペイロードについて考える前に、次のことを定義しなければなりません。 電力予算.
連続負荷とピーク負荷の合計は？絶対に必要なランタイムは？バッテリーパックに与えられる正確な体積と重量の制限は？これらの質問に最初に答えておくことで、物理的に大きすぎたり重すぎたりするバッテリーを必要とするシステムを設計せずに済みます。結局のところ、電源はプラットフォーム全体で何ができるか、何ができないかを決定するのです。
大論争：LiFePO4とAGMの比較と新たな競争相手
バッテリー化学の選択は、最も重要な決断です。重量、ランタイム、総所有コスト（TCO）に直接影響します。最新のモバイル機器では、通常2つの主要なプレーヤーに話が絞られます。
- LiFePO4（リン酸鉄リチウム）： このケミストリーは現代のチャンピオンであり、それには理由がある。そのエネルギー密度は素晴らしく、より小さく軽い箱でより大きなパワーを発揮する。重量は大きな要素です。LiFePO4パックは、文字通り、同じ重量で鉛バッテリーの半分以下にすることができます。 使用可能 容量が大きい。また、フラットな電圧放電カーブを描くため、機器は最後まで安定したパワーを得ることができる。最も重要なのは サイクル寿命 2,000～5,000回のディープサイクルが可能なのだ。毎日酷使される倉庫用ロボットや軽自動車用EVに選ばれるのも当然だ。
- AGM（吸収ガラスマット）： この密閉型鉛蓄電池は、一世代前の信頼できる主力製品だと思ってください。丈夫で価格も安い。問題はその重量と、使用可能な容量が非常に限られていることで、長期的なダメージを与えることなく安全に使用できるのは定格電力の約半分だ。定置型UPSシステムではまだ見かけますが、新しいモバイル設計では重量のペナルティは意味を成しません。
ここで、工業プロジェクトのための簡単な見方を紹介しよう：
| 特徴 | LiFePO4 | 年次総会 |
|---|
| 重量 | 非常に軽い | 重い |
| 使用可能容量 | 80-100% | 50-60% |
| 寿命（サイクル） | 2,000-5,000 | 300-700 |
| 初期費用 | 高い | 低い |
| エキスパート・ピック | 高性能で重量に敏感なモバイル機器用 | 予算が限られている定常バックアップやレガシーシステム向け |
さて、次の質問はしばしば新興技術、特に技術革新についてだと思う。 ナトリウムイオン電池 （Naイオン）.原材料が安価で豊富なため、調達担当者は気に入っている。今のところエネルギー密度は LiFePO4バッテリーコンパクトなカヤックを売るのは難しい。しかし、その素晴らしい安全性と 極端な温度性能 定置型エネルギー・ストレージや、重量が第一の関心事ではない特定の産業機器にとって、注目すべき技術である。
これは計算の出番であり、譲れないところだ。小さすぎればランタイムは台無しになる。大きすぎれば、予算とスペースと重量を無駄にすることになる。アンペア時（Ah）は容量を示す指標にすぎず、燃料タンクの大きさと同じだと考えてください。
計算式自体は簡単である：デバイスの総消費電流（A）×必要ランタイム（h）＝必要容量（Ah）
次に、常に安全バッファー（20～25%が目安）を加え、化学的性質を考慮します。AGMバッテリーの場合、50%の使用可能容量を考慮するため、計算結果を2倍にする必要があります。LiFePO4の場合、計算した数値は実際に必要な数値にかなり近くなります。
- 数字を見てみよう： あるセンサーアレイが0.7Aを消費し、24時間フル稼働しなければならないとする。
0.7A x 24h = 16.8 Ah.- 20%バッファー付き：
16.8 x 1.2 = 20.16 Ah.
- あなたは 12V 20Ah LiFePO4バッテリーパック.AGMで同じ性能を得るには、もっと重い40Ahのバッテリーが必要になる。
ティア1：「必須」システム（コア業務負荷）
これは、機器が本来の仕事をするために必要な部品、ベースラインと考えてください。
1.魚群探知機/チャートプロッタ：プライマリセンサーとコントロールユニット
これは、中核となる運用負荷の代用となる。AGVのライダー、ドローンのテレメトリーパッケージ、診断ツールのメインプロセッサーなどです。これらのコンポーネントは通常、低いが安定した電力を消費し、クリーンで安定した電圧を要求する。小型の専用12V 10-20Ah LiFePO4バッテリーは、これらの繊細な電子機器を大型モーターの電気的「ノイズ」から分離する賢い方法です。
2.VHF無線機またはPLB：重要な安全と通信システム
自律型システムや遠隔システムにとって、防弾通信リンクは譲れないものだ。これはセルラー・モデム、GPSトラッカー、フェイルセーフ・コントローラーなどである。多くの場合、小型バッテリーを内蔵しているが、真にプロフェッショナルな設計には、信頼性の高い船舶用USBポートが含まれ、バッテリーの補充が確実に行われるようになっている。冗長性が重要なのだ。
ティア2：「ゲームチェンジャー」システム（高需要と補助負荷）
これらは、機器のパフォーマンスを次のレベルに引き上げるコンポーネントです。また、間違いなく、最もパワーに飢えている部品でもあります。
1.トローリングモーター推進力または高出力システム
これは、ROVの推進モーター、重量物を持ち上げるロボットアーム、あるいは油圧ポンプなど、高出力のシステムの直接的な例えになります。このようなシステムでは、30～50アンペアまたはそれ以上の電流が流れます。
率直に言って、LiFePO4はもはや贅沢品ではありません。モバイル・アプリケーションでこのようなシステムにAGMで電力を供給しようとしても、フラストレーションが溜まるだけです。負荷がかかると電圧降下が激しくなり、バッテリーの寿命が縮まります。専用の 12Vまたは24V 50Ah-100Ah LiFePO4バッテリーパック は、これらのシステムが必要とする持続的なパワーを供給するために作られた業界標準である。
2.ナビゲーションライト＆USBポート：アンシラリー＆サービスシステム
細かいことは気にするな、しかし忘れるな。インジケーターLED、冷却ファン、サービス・ポート、これらすべてが重要です。ここでプロのヒントを紹介しよう。電圧計のディスプレイを内蔵した防水USBポートを組み込むことだ。現場の技術者がシステムの充電状態や全体的な健康状態を即座に把握するには、安価で非常に効果的な方法だ。
シンプルで安全な統合の設計図
最高の部品を持っていても、それらが適切に配線されていなければ、あまり意味がない。リチウム電池の内部では バッテリー管理システム（BMS） は脳であり、細胞を守っている。しかし、外部配線はあなたのチームにある。
リギング・チェックリスト
- IP定格のエンクロージャーから始めましょう： バッテリーを風雨から守りましょう。システムの生命線です。
- 決してヒューズブロックを飛ばさないこと： これはオプションではありません。高価な電子機器を電力サージから守る、最も重要な安全装置なのです。
- マリングレードの錫メッキ線にこだわる： 腐食は電気システムの静かな殺人者です。錫メッキ銅線は、完璧に空調管理されていない環境では必需品です。
- すべての接続を防水加工する： 熱収縮コネクタを使用する。水と電気は仲が悪い。
- 保守性を考慮した計画を立てる： 配線はきちんと整頓し、ラベルを貼っておきましょう。きれいな配線は、将来のトラブルシューティングを10倍簡単にします。
よくあるご質問
消費電力の大きいモーターと繊細な制御電子機器を同じバッテリーパックで動かすことはできますか？
A：よくある質問です。あなたが 缶 私たちは、このようなセットアップを行わないよう強くお勧めします。高出力のモーターは大量の電気ノイズと電圧リップルを発生させ、繊細なコントローラーやセンサーの動作を不安定にします。専門的なアプローチは、2つのバッテリーを使うことです。1つは "ダーティ "なモーター負荷用に大きく、もう1つは "クリーン "な電子機器用に小さく分離したものです。
機器が氷点下で作動したら？LiFePO4にどのような影響がありますか？
A：それは設計上の重要な考慮事項です。あなたは 料金 標準的なLiFePO4バッテリーを氷点下（0°C / 32°F）にしても永久的な損傷は生じません。寒冷地での使用には、ヒーター内蔵のバッテリーパックを指定する必要があります。BMSは、充電を開始する前に、バッテリーのわずかな電力を使って自動的にセルを安全な温度まで暖めます。
施設内でLiFePO4バッテリーシステムを適切に充電するには？
A: LiFePO4専用に設計された充電器（CC/CVプロファイルを持つもの）を使用する必要があります。標準的な鉛蓄電池用充電器を使用すると、最悪の場合、バッテリーを完全に充電できず、セルやBMSを損傷することになります。充電器は常に化学的性質に合わせてください。
LiFePO4はAGMよりも初期費用が高いが、本当にそれだけの価値があるのか？
A: 総所有コスト（TCO）を見れば、答えは「イエス」です。LiFePO4バッテリーは初期費用が2～3倍かかるかもしれませんが、サイクル寿命は5～10倍です。これは、元のLiFePO4パックが劣化し始める前に、AGMバッテリーを5回交換できることを意味します。軽量化による性能向上とサービスコールの減少を考慮すれば、LiFePO4のROIは明らかです。
結論
では、肝心なことは何か？釣り用カヤックであれ、産業用ロボットであれ、真に信頼できるモバイルパワーシステムの構築は、いくつかの核となる考え方に集約される。パワーシステムを基礎として扱う。ミッションに適したケミストリーを選択し、今日のほとんどのモバイルジョブでは、LiFePO4を使用する。適切なサイズを選び、安全性と保守性を考慮して統合する。
よく設計された電源システムへの投資は、BOMの単なる項目ではない。製品の性能と評判への投資なのです。それは、貴社の装置が常にその役割を果たすことを保証するものです。
フィールドで失敗しない電源システムを設計する準備ができているなら、 お問い合わせ.私たちは、あなたの次のプロジェクトの具体的な要求を検討し、長持ちするソリューションを設計することができます。